Menyelesaikan Masalah Kimia Wet-End: Berbuih, Mendapan & Saliran Tidak Baik di Kilang Kertas

Hujung basah mesin kertas ialah tempat kimia, fizik dan kejuruteraan mekanikal bertumpu di bawah tekanan masa tanpa henti. Ia juga di mana majoriti masalah kebolehjalanan berasal. Berbuih dalam kotak kepala, mendapan melekit pada membentuk fabrik dan kain tekan, dan saliran lembap pada wayar — ketiga-tiga isu ini menyumbang bahagian yang tidak seimbang bagi masa henti yang tidak dirancang, pecah helaian dan pengeluaran tidak berkualiti di kilang di seluruh dunia. Masing-masing mempunyai profil punca yang berbeza, dan masing-masing memerlukan pendekatan diagnostik yang disasarkan dan bukannya peningkatan refleks dalam dos kimia. Panduan ini menerangkan mekanisme di sebalik ketiga-tiga mod kegagalan dan menyediakan rangka kerja penyelesaian masalah praktikal yang berasaskan prinsip kimia akhir basah.

▶Berbuih: Sumber, Mekanisme dan Strategi Kawalan Kimia

Buih di hujung basah bukanlah satu masalah — ia adalah simptom bahan aktif permukaan terkumpul lebih cepat daripada sistem boleh menghilangkannya. Sumber utama surfaktan penjana buih dalam pembuatan kertas moden termasuk ekstraktif kayu (asid lemak, asid resin, sterol), bahan cemar gentian kitar semula, penyatuan semula pecah, proses peredaran semula air dan bahan tambahan polimer terlarut berlebihan atau tidak betul. Apabila sebatian aktif permukaan ini tertumpu pada antara muka udara-air, ia menstabilkan buih udara ke dalam struktur buih yang berterusan yang mengganggu keseragaman aliran kepingan, menyebabkan sekatan dalam helaian, dan memperkenalkan perangkap udara yang melemahkan ikatan gentian.

Sumbangan kritikal dan sering diabaikan kepada pembuih hujung basah ialah dos berlebihan atau pembubaran yang tidak betul bagi pengekalan berasaskan poliakrilamida dan bantuan saliran. Apabila serbuk PAM ditambah ke dalam sistem tanpa pra-pembubaran yang mencukupi — terutamanya jika kepekatan larutan melebihi 0.3% atau suhu air pembubaran terlalu rendah — zarah gel tidak terlarut dan serpihan polimer terhidrolisis separa boleh meningkatkan kelikatan permukaan antara muka air-udara. Ini menstabilkan buih dan bukannya menekannya. Protokol penyediaan yang betul untuk bahan tambahan berasaskan PAM ialah larutan akueus 0.1–0.2%, dilarutkan dalam air bersih pada suhu 20–40°C dengan pengadukan lembut selama sekurang-kurangnya 60 minit sebelum dos.

Penyelesaian masalah berbuih memerlukan pengasingan sama ada sumbernya adalah kimia (pemuatan surfaktan) atau mekanikal (pengingesan udara melalui pengedap pam, dipusingkan di dada mesin atau penyahudaraan yang tidak mencukupi dalam peti kepala). Langkah pertama yang praktikal ialah ujian buih Ross-Miles menggunakan sampel yang diambil daripada sedutan pam kipas dan sistem pendekatan peti kepala. Jika ketahanan buih meningkat dengan mendadak antara dua titik ini, pengambilan udara dalam sistem pendekatan adalah penyumbang utama. Jika paras buih sudah tinggi di dada mesin, masalahnya terletak di hulu pada pengendalian pecah, peredaran semula, atau bahan kimia tambahan.

Kawalan Buih: Keserasian Defoamer dengan Sistem PAM

Minyak mineral dan penyahbuih berasaskan silikon berkesan untuk memecahkan buih yang telah sedia, tetapi titik tambahan dan kadar dosnya mesti diuruskan dengan teliti di kilang juga menggunakan alat pengekalan PAM. Dos berlebihan penyahbuih — terutamanya dengan produk berasaskan minyak — boleh mendepositkan bahan hidrofobik pada fabrik membentuk, mengurangkan kadar saliran dan menimbulkan masalah sekunder. Pendekatan yang paling teguh adalah untuk menangani punca dengan mengawal pemuatan surfaktan melalui penjelasan air putih, basuh pecah, dan pembersihan sistem berkala, menggunakan penyahbuih hanya sebagai alat pemangkas dan bukannya mekanisme kawalan utama. Apabila PAM dipilih dan didos dengan betul, tindakan penyambungan dan pemberbukuannya sebenarnya boleh mengurangkan kepekatan surfaktan bebas dalam air putih dengan meflokulasi koloid aktif permukaan dengan halus gentian, menyumbang secara tidak langsung kepada pengurangan buih.

▶Endapan Pitch dan Melekit: Mendiagnosis Kimia di Sebalik Membutakan Fabrik

Masalah deposit di hujung basah nyata dalam dua bentuk yang berbeza secara amnya: skala bukan organik (kalsium karbonat, kalsium sulfat, silika) dan pelekat atau pic organik. Kedua-duanya boleh membutakan fabrik dan liang terasa, mengurangkan saliran, menyebabkan kecacatan helaian, dan dalam kes yang teruk mencetuskan pecah helaian yang tidak terkawal. Perbezaan itu penting kerana kimia yang diperlukan untuk menangani setiap satu secara asasnya berbeza.

Pembentukan Skala Tak Organik

Skala tak organik terbentuk apabila kepekatan garam yang jarang larut melebihi hasil keterlarutannya dalam gelung air putih. Dalam pembuatan kertas beralkali — sistem dominan di seluruh dunia sejak peralihan daripada saiz asid kepada neutral/alkali — penskalaan kalsium karbonat adalah deposit tak organik yang paling biasa. Ia digalakkan oleh penutupan sistem yang tinggi (pencairan air tawar yang dikurangkan), suhu tinggi, dan pelucutan CO₂ daripada air putih, yang semuanya mengalihkan keseimbangan CaCO₃ ke arah pemendakan. Penskalaan silika adalah kebimbangan sekunder dalam kilang menggunakan air proses yang mengandungi silikat atau pecah yang mengandungi natrium silikat daripada pembungkusan kitar semula.

Langkah diagnostik pertama untuk skala bukan organik yang disyaki ialah ujian kehilangan pencucuhan pada fabrik atau mendapan kain: mendapan bukan organik meninggalkan sisa abu yang banyak, manakala pelekat organik terbakar dengan bersih. Mengenal pasti spesies ion khusus melalui analisis ICP pepejal terlarut dalam sampel air putih mengarahkan pilihan kimia perencat skala. Poliakrilamida anionik pada berat molekul yang sangat rendah (di bawah 500,000 g/mol) boleh berfungsi sebagai pengubah pertumbuhan kristal yang menghalang kristal CaCO₃ daripada mencapai saiz kritikal yang diperlukan untuk lekatan permukaan — fungsi yang berbeza daripada peranannya sebagai bantuan pemberbukuan MW tinggi. Memilih gred berat molekul APAM yang salah untuk kawalan penskalaan adalah ralat biasa yang membawa kepada rawatan yang tidak berkesan dan pembaziran perbelanjaan bahan kimia.

Pelekat Organik dan Kawalan Padang

Pelekat organik berasal daripada dua sumber: pic utama daripada resin kayu (asid lemak terester dan asid resin yang dibebaskan semasa pulpa mekanikal dan penapisan suhu tinggi) dan pelekat sekunder daripada bahan cemar gentian kitar semula (pelekat sensitif tekanan, pelekat cair panas, salutan lateks, lilin dan sisa dakwat). Kedua-duanya menjadi bermasalah apabila kestabilan koloid sistem air putih terganggu - biasanya semasa perubahan pH, suhu, kekonduksian atau program aditif - menyebabkan zarah pic koloid yang tersebar sebelum ini berkumpul dan memendap pada permukaan hidrofobik.

Pendekatan berasaskan kimia yang paling berkesan untuk kawalan pic dan pelekit ialah penetapan: menggunakan polimer kationik untuk menjerap pada zarah pic koloid bercas negatif, membalikkan casnya dan melekatkannya pada permukaan gentian sebelum ia boleh memendap pada fabrik. Di sinilah poliakrilamida kationik memainkan peranan yang menentukan. Produk PAM kationik Hengfeng untuk pembuatan kertas dirumus secara khusus dengan ketumpatan cas terkawal dan profil berat molekul untuk mencapai penetapan pic serentak, pengekalan halus gentian dan penambahbaikan saliran — mengelakkan pertukaran antara kawalan pelekat dan prestasi saliran yang sering berlaku apabila menggunakan polimer kationik generik yang tidak dioptimumkan untuk sistem pulpa.

Langkah diagnostik utama apabila deposit pelekat disyaki:

• Ukur potensi zeta air putih pada pam kipas — nilai lebih negatif daripada -15 mV menunjukkan liputan permintaan kationik yang tidak mencukupi dan mobiliti padang koloid yang tinggi;
• Lakukan pentitratan permintaan kationik (titrasi koloid) pada sampel air putih untuk mengukur cas anionik yang mesti dineutralkan oleh bahan tambahan kationik;
• Periksa urutan penambahan aditif — PAM kationik mesti ditambah ke hilir sampah anionik (penyebar anionik, kanji, CMC) untuk mengelakkan peneutralan cas pramatang dan pemendakan polimer sebelum ia menyentuh tikar gentian;
• Periksa program penyaman fabrik — mendapan yang sudah ada pada fabrik membentuk memerlukan pembersihan enzimatik atau beralkali sebelum perubahan kimia boleh memulihkan prestasi saliran.

▶Saliran Lemah: Diagnosis Sistematik Di Luar Hanya Menambah Lebih Banyak Polimer

Saliran yang lemah ialah masalah hujung basah yang paling berbangkit kerana kesannya melata terus ke dalam kos tenaga pengeringan, had kelajuan mesin dan ketidakseragaman profil lembapan dalam helaian siap. Apabila saliran merosot, tindak balas naluri dalam banyak kilang adalah untuk meningkatkan dos bantuan pengekalan PAM — tetapi ini sering memburukkan masalah. Memahami mengapa memerlukan model yang jelas tentang perkara yang sebenarnya dilakukan oleh PAM saliran dan perkara yang tidak boleh dilakukannya.

Kadar saliran pada wayar pembentuk dikawal oleh tiga rintangan: rintangan tikar gentian itu sendiri, rintangan fabrik saliran, dan rintangan hidrodinamik air yang disesarkan melalui kedua-duanya. Bantuan pengekalan — termasuk PAM — terutamanya mempengaruhi faktor pertama dengan mengagregatkan denda gentian dan pengisi ke dalam struktur flok yang lebih besar yang kurang terdedah untuk berhijrah ke dalam dan menyekat liang fabrik. Walau bagaimanapun, jika punca saliran yang tidak baik adalah fabrik yang sudah buta, sistem air putih yang berlebihan dengan kepekatan halus yang berlebihan, atau pulpa yang dilengkapi dengan gentian sekunder pengurangan kebebasan yang berlebihan, menambah lebih banyak PAM tidak akan menyelesaikan isu asas dan mungkin memburukkan pembentukan tikar dengan mewujudkan pengekalan denda yang berlebihan yang meningkatkan lagi rintangan tikar.

Protokol Penyelesaian Masalah Saliran Langkah demi Langkah

Pendekatan berstruktur untuk penyelesaian masalah saliran harus bermula dengan pengukuran, bukan pelarasan kimia. Nilai Schopper-Riegler (SR) atau Canadian Standard Freeness (CSF) bagi stok masuk memberikan kebebasan asas tanpa sebarang rawatan kimia. Jika kebebasan telah menurun berbanding dengan penanda aras sejarah pada komposisi perabot yang sama, puncanya adalah sama ada perubahan dalam kualiti gentian (darjah penapisan, nisbah gentian sekunder, taburan panjang gentian) atau perubahan dalam kimia air putih (konduksi, pH, beban cas koloid). Kedua-duanya mesti dikira sebelum kimia diubah suai.

Sumbangan saliran program PAM boleh diasingkan menggunakan balang saliran dinamik (DDJ) atau ujian balang Britt: jalankan sampel dengan dan tanpa penambahan polimer semasa pada titik penambahan semasa, kemudian uji kesan jujukan dengan mengubah susunan komponen kationik dan anionik. Dalam sistem pengekalan mikro-zarah atau dwi-polimer yang berfungsi dengan baik, peningkatan saliran 10–25% unit SR berbanding garis dasar yang tidak dirawat boleh dicapai. Jika ujian balang tidak menunjukkan tindak balas saliran yang boleh diukur kepada penambahan PAM, masalahnya terletak di luar program kimia — dalam keadaan fabrik, penutupan sistem atau penyediaan stok.

Produk PAM penyebaran Hengfeng untuk kilang kertas direka bentuk untuk merendahkan kelikatan buburan pulpa dan meningkatkan keseragaman penyebaran gentian sebagai langkah prasyarat yang membolehkan pengekalan dan bantuan saliran berfungsi dengan lebih cekap. Dengan mengurangkan pengagregatan gentian dalam sistem pendekatan, PAM penyebaran menghasilkan perabot yang lebih homogen yang membentuk tikar yang lebih seragam dan kurang tahan pada wayar — meningkatkan kadar saliran secara langsung tanpa meningkatkan dos bantuan pengekalan. Ini adalah strategi yang amat berkesan dalam kilang yang menjalankan perabot serat sekunder yang sangat halus atau kehilangan kebebasan tinggi.

Senario masalah saliran biasa dan punca utamanya:

• Penurunan saliran secara beransur-ansur selama beberapa minggu: biasanya fabrik membutakan oleh deposit — alamat dengan pembersihan fabrik sebelum pelarasan kimia;
• Kehilangan saliran mendadak berikutan perubahan perabot atau lonjakan penyepaduan semula yang rosak: ketidakseimbangan cas koloid — ukur permintaan kationik dan potensi zeta sebelum melaraskan dos PAM;
• Penambahbaikan saliran yang berbalik dalam beberapa jam selepas peningkatan dos PAM: pengekalan berlebihan menyebabkan ketumpatan tikar — mengurangkan dos PAM dan menilai gred berat molekul;
• Saliran yang lemah semasa permulaan selepas penutupan lanjutan: ketidakseimbangan kimia sistem daripada penyepaduan semula yang rosak — siram dan mengimbangi semula air putih sebelum berjalan dengan laju;
• Penurunan saliran bermusim yang dikaitkan dengan perubahan suhu air: kesan kelikatan pada kadar saliran — pertimbangkan program dos pampasan suhu.

▶Mengintegrasikan Kimia PAM ke dalam Program Kawalan Wet-End yang Stabil

Tiga masalah hujung basah yang diterangkan di atas - berbuih, mendapan dan saliran yang lemah - saling berkaitan melalui kimia koloid sistem air putih. Kilang yang menguruskan baki caj sistemnya (potensi zeta), beban sampah anionik dan jujukan penambahan polimer dengan teliti akan mengalami ketiga-tiga masalah dengan lebih jarang dan menyelesaikannya dengan lebih cepat apabila ia berlaku. Perkara biasa ialah kimia berasaskan PAM adalah paling berkesan apabila ia digunakan pada sistem yang dicirikan dengan baik, tidak digunakan secara reaktif untuk menutup gejala ketidakseimbangan yang lebih mendalam.

Jiangsu Hengfeng membekalkan rangkaian lengkap produk PAM pembuatan kertas — termasuk bantuan pengekalan, bantuan saliran, dispersan dan agen penetapan kationik — dengan perkhidmatan sokongan teknikal yang direka bentuk untuk membantu kilang membina program akhir basah berasaskan ukuran yang stabil. Untuk kilang yang mengalami cabaran berbuih, deposit atau saliran yang berterusan, jurutera aplikasi Hengfeng boleh menjalankan analisis air di tapak, ujian balang dan pengoptimuman jujukan aditif untuk mengenal pasti program kimia berkesan minimum untuk konfigurasi perabot dan mesin khusus anda. Hubungi pasukan kami dengan data analisis air putih anda dan program tambahan semasa untuk penilaian teknikal tanpa obligasi.