Kako ultrazvučna disperzija poboljšava performanse mokrog kraja i smanjuje troškove

Proizvođači papira znaju da je mokri kraj mesto gde dobre namere idu u borbi protiv fizike.
Možete kupiti najbolje pomagala za zadržavanje, fiksative, sredstva za dimenzionisanje, boje, punila i smole snage koje novac može kupiti – Ali ako se ne rasprše brzo i ravnomerno na lageru, plaćate za to nizvodno sa lošom formacijom, većom hemijskom potražnjom, glavoboljama i lepljivim glavoboljama, nestabilnom drenažom i nepotrebnim pauzama.
Sada sve veći broj fabrika papira gleda na nadogradnju koja zvuči gotovo previše jednostavno: ultrazvučna disperzija vlažnih krajnjih hemikalija. Umesto da se oslanja isključivo na mehaničko smicanje ili produženo vreme mešanja, ultrazvuk velike snage stvara intenzivno mikro-mešanje koje razbija aglomerate i distribuira aktivne sastojke ravnomernije – sa manje energije od konvencionalnih miksera.
Istražite, zašto to funkcioniše i zašto je posebno atraktivno za moderne mašine za papir.

Šta je ultrazvučna disperzija vlažnih hemikalija?

Ultrazvučna disperzija koristi visokofrekventne mehaničke vibracije (ultrazvuk) koje se prenose u tečnost preko sonotrode (sonde). U industrijskim sistemima, ključni mehanizam je akustična kavitacija – brzo formiranje i kolaps mikroskopskih mehurića. Taj kolaps stvara lokalizovane sile smicanja i mikro-mlazove koji mogu:

• De-aglomerat prah i mineralne suspenzije
• Homogenizujte emulzije i polimerne rastvore
• Poboljšajte vlaženje i smanjite “Рибље очи” u hemikalijama koje se teško mešaju
• Distribuirajte aditive ravnomernije na visokim čvrstim materijama

U vlažnom krajnjem smislu, to znači da aditivi mogu da rade posao koji im plaćate da rade - bez da budu zarobljeni u grudvicama, slabo navlaženi ili neravnomerno raspoređeni.

Industrijski ultrazvučni raspršivači kao što je Hielscher UIP6000hdT obezbeđuju ravnomernu mokru hemijsku disperziju u proizvodnji papira, što rezultira poboljšanom efikasnošću procesa i smanjenom potrošnjom hemikalija, vode i energije.

Zašto mokri kraj ima koristi od ultrazvuka

Ako postoji jedna zona u kojoj se kvalitet disperzije direktno prevodi u novac, to je mokar kraj. Izrada papira je trka između hemije i hidrodinamike:

• Reakcije zadržavanja i drenaže se brzo dešavaju
• Uslovi smicanja variraju divlje od tačke dodavanja
• Aditivi mogu da komuniciraju ili neutrališu jedni druge ako doziranje nije kontrolisano
• Mali problemi sa mešanjem postaju veliki problemi sa mašinama

Ultrazvuk se može primeniti kao kontrolisani, in-line disperzijski korak - tretiranje aditivnog toka, razblaživanja toka ili recirkulacijske petlje pre tačke dodavanja. Cilj nije “više mešanja svuda,” ali bolje mešanje tačno tamo gde je to važno.

 
 
Praktične prednosti mlinovi brinu o:

1. Bolja disperzija znači bolju efikasnost hemije
   Kada su polimeri, mineralne kaše ili emulzije bolje raspršeni, često vidite:
   • Manja potrošnja hemikalija da bi se postigle iste performanse
   • Stabilnije zadržavanje / drenaža ponašanje
   • Poboljšana formacija i smanjena varijabilnost
   • Manje depozita vezanih za slabo raspršene lepljivke, lateks ili programe za kontrolu terena

   U mnogim slučajevima, mlinovi nisu nedovoljno doziranje hemikalija - oni su preterano doziranje kako bi nadoknadili nedoslednu disperziju.

2. Brže vlaženje, manje “mešanje iznenađenja”
   Neki vlažni aditivi su poznati po formiranju gel kuglica, ribljih očiju ili mikro-grudvica (posebno u većim koncentracijama). Mikro-makaze vođene kavitacijom ultrazvuka mogu dramatično skratiti vreme potrebno da se postigne stabilno, ravnomerno stanje - korisno za:
   • Make-dovn polimernih rastvora
   • Disperzija punila i pigmenata
   • Stabilizirajuće emulzije i sistemi vezani za vosak / ASA (zavisni od procesa)
   • Poboljšanje konzistentnosti u distribuciji boja i optičkih aditiva
3. Smanjeni vozači zastoja (depoziti, pauze, varijabilnost)
   Uniformna disperzija pomaže u smanjenju lokalizovanog predoziranja i “жаришта” koji doprinose depozitima, osetio opterećenje, i kvalitet ljuljaške. Čak i skromna poboljšanja u stabilnosti može da se prevede na manje pauze i manje off-spec proizvodnje.

Linearna skalabilnost: Zašto Ultrasonics nije samo za laboratoriju

Zajednička briga sa novim tehnologijama mešanja je scale-up: “Radi u čaši ... Ali može li raditi na mašini za papir?”
Industrijski ultrazvuk može biti projektovan za linearnu skalabilnost jer se kapacitet proširuje dodavanjem snage i zapremine protoka kroz reaktor na modularni način. U praksi to znači:
Možete početi sa jednom linijskom ultrazvučnom jedinicom na jednom aditivnom toku
Proširite kapacitet dodavanjem dodatnih sonotroda / protočnih ćelija i snage generatora
Održavajte uporedivi intenzitet procesa dizajniranjem za dosledan unos energije po zapremini i vremenu boravka
Ovo je posebno atraktivno za mlinove koji žele put niskog rizika: pilot na jednoj hemijskoj petlji, potvrditi KPI, a zatim skalirati.

Energetska efikasnost i snažni efekti

Ultrazvučna disperzija je često energetski efikasnija nego što ljudi pretpostavljaju, jer ne pokušavate da pomerite ceo grudni koš teže – Primenjujete energiju upravo tamo gde se dešava disperzija.
Umesto povećanja opterećenja mešalice preko velikog rezervoara (i nadajući se da će smicanje dostići svaku mikrogrudu), ultrazvuk isporučuje mikro-makaze visokog intenziteta na sonotrodi i u zoni kavitacije, obično u kompaktnom koraku procesa u liniji.
Za energetski svesne mlinove, logika je jednostavna:

• Ciljajte problem disperzije na aditivnom toku
• Smanjite recirkulaciju, vreme mešanja i preradu
• Poboljšati hemijsku efikasnost (koja može smanjiti ukupnu hemijsku ugrađenu energiju i troškove)

Opcije industrijskog razreda kompanije Hielscher Ultrasonics

Za okruženja za proizvodnju papira, izbor opreme se ne odnosi na “može li se raspršiti,” ali “može pouzdano raditi u industrijskim radnim ciklusima, u liniji i u procesnom postrojenju.”
Hielscher Ultrasonics nudi industrijske sonicator platforme dizajnirane za kontinuirani rad i scale-up, uključujući:

• Klupa i pilot sistemi za testiranje izvodljivosti i razvoj parametara
• Industrijski procesori pogodni za linijsku disperziju pri proizvodnim protocima
• Konfiguracije protočnih reaktora za integraciju u vlažne krajnje hemijske pripreme i doziranje klizača
• Modularno skaliranje snage za proširenje kapaciteta bez ponovnog izmišljanja procesa

Drugim rečima: možete proceniti ultrazvučnu disperziju u malom obimu, a zatim skalu do pune proizvodnje koristeći industrijski hardver namenjen za uslove postrojenja – ne preuređuju laboratorijske alate.

Gde fabrike papira obično primenjuju ultrazvučnu disperziju

Mokri kraj svakog mlina je jedinstven, ali ultrazvučna disperzija se obično procenjuje za:

• Filler i pigment disperzije (npr, poboljšanje deaglomeracije i distribucije)
• Polimerni rastvor make-dovn i aktivacija (smanjenje gelova, poboljšanje konzistencije)
• Premaz ili površinska hemija priprema petlje (kada kvalitet disperzije ograničava performanse)
• Teške emulzije ili visoke čvrste suspenzije gde konvencionalni mešanje bori

Najbolji kandidati su obično potoci u kojima kvalitet disperzije ograničava performanse i gde se može instalirati in-line jedinica bez narušavanja ukupne ravnoteže mokrog kraja.

Bolji rezultati i značajna ušteda sa ultrazvučnom disperzijom

Hielscher ultrazvučni sonikatori omogućavaju fabrikama papira da značajno smanje – ili čak eliminisati – potreba za svežom vodom ili čistim filtratom u post-razblaživanje vlažnih krajnjih aditiva, isporučujući uštedu vode od približno 10–18% ukupne potrošnje mlina. Postizanjem visoko efikasne i ujednačene disperzije, ovi ultrazvučni sistemi industrijskog razreda osiguravaju da se hemikalije i aditivi koriste daleko efikasnije, što dovodi do čistijeg mokrog kraja, poboljšanog kvaliteta papira i znatno niže hemijske potražnje – obično smanjen za 20-60% ili više.
U proizvodnji papira, male promene u kvalitetu disperzije mogu stvoriti ogromna poboljšanja u pokretljivosti, hemijskoj efikasnosti i stabilnosti kvaliteta. Ultrazvučna disperzija vlažnih krajnjih hemikalija dobija pažnju jer je:

• Skalabilan na linearan, modularni način
• Energetski pametan, ciljajući mikro-makaze gde se disperzija zapravo dešava
• Industrijski spreman, sa zvučnim sistemima projektovanim za kontinuiranu obradu

Za mlinove koji su umorni od kompenzacije za nedosledno mešanje sa više hemije, ultrazvuk nudi drugačiju filozofiju: da hemija radi bolje pre nego što ikada pogodi zalihe.