제지 재료의 전하 균형을 맞추는 것은 제지기의 작동과 수익성에 매우 중요합니다. 오늘의 글에서는 전하 분석을 활용하여 제지기 생산을 최적화하는 사례를 설명하여 여러분께 작은 도움이 되기를 바랍니다.
이 경우 제지기는 중성 제지법을 사용하여 문화용 종이를 생산합니다.섬유 원료는 침엽수와 경엽수의 혼합 펄프이고, 충전제는 침전 탄산칼슘이며, 습부 첨가제에는 AKD 내부 사이징제, 양이온성 전분 증강제 및 이원 중합체 보유 시스템이 포함됩니다.제지 공장은 오랫동안 낮은 보유율로 어려움을 겪었습니다.제지 공장은 보유 보조제의 양을 늘려 대응했지만 펄프에 사용된 사이징제가 업계의 기존 수준을 훨씬 초과하는 것으로 나타났습니다.그럼에도 사이징 프레스에 들어가는 원지의 사이징 정도는 매우 낮습니다.Hercules 사이징 테스트(HST)는 0~2초에 불과합니다.이로 인해 사이징 프레스에서 종이가 자주 끊어지고 제지 공장은 종이를 다시 끼우는 데 너무 많은 시간을 소비합니다.또한 제지기에는 침전물이 많이 발생하고 종이 구멍과 종이 끊어짐이 더 심각합니다.
제지공장에서는 양이온 요구 적정(CDT) 방법을 사용하여 초지기의 습부(wet end)를 검사했으며, 그 결과 시스템이 양이온성임을 확인했습니다. 이론과 경험 모두 초지기의 습부 시스템은 양이온성이며 종종 제대로 작동하지 않는다는 것을 보여줍니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 과양이온화된 시스템에서는 전하의 상호 반발로 인해 사이징제 입자가 섬유에 잘 흡착되지 않습니다.
그림 1 과도한 양이온화된 치수계
이 문제를 해결하기 위해 제지공장에서는 섬유 표면의 음이온 전하를 회복하기 위해 이원 중합체 유지 시스템에 양이온 전하 기여제(즉, 양전하 밀도가 높고 분자량이 낮은 첨가제)의 첨가를 서서히 줄이기 시작했습니다. 이원 중합체 유지 시스템의 작용 기전은 그림 2에 나와 있습니다.
그림 2 이진 폴리머 보유 시스템의 메커니즘
그림에서 이원 고분자 보유 시스템의 첫 번째 요소는 높은 양전하 밀도와 낮은 분자량을 갖는 폴리전해질입니다. 펄프를 첨가하면, 이는 시스템 내의 음이온성 쓰레기와 우선적으로 상호작용하거나 섬유에 흡착되어 낮은 전하 밀도와 높은 분자량을 갖는 2차 음이온성 고분자에 고정점을 제공하며, 이 2차 음이온성 고분자는 가교 메커니즘을 사용하여 종이 원료로부터 큰 플록을 생성합니다.
양전하 기여 첨가제의 양이 감소함에 따라 헤드박스에서 종이 재고의 전하가 음의 방향으로 변하기 시작했고(그림 3의 점선), 기본 종이의 사이징 정도는 점차 증가했습니다(그림 3의 실선).그림 3을 주의 깊게 분석하면 종이 재료의 전하가 중성에 가까워지면 사이징 효과가 상당히 회복되기 시작합니다.종이 재료가 마침내 순 음이온(-2 마이크로당량/리터)이 되면 HST가 100초를 초과합니다.양이온 전하 기여를 계속 감소시킵니다.첨가제의 양에 따라 종이 재료의 음전하가 점차 커지고 동시에 HST가 100초 이상에 도달하여 기본 종이의 사이징 정도에 대한 사이징 프레스의 요구 사항을 훨씬 초과합니다.
그림 3 양전하 기여 첨가제(음이온성 가비지 트랩제)의 양을 줄이는 것이 종이 전하 및 종이 사이징 정도에 미치는 영향
종이 재료가 과양이온화되면 재료 간의 과도한 전하 반발을 극복하기 위해 더 많은 양의 음이온성 유지 보조제가 필요합니다. 전하 반발이 약해지면 더 적은 양의 유지 보조제로도 유지율을 확보할 수 있지만, 유지 보조제의 양이 너무 많으면 과도한 응집이 발생하여 종이의 균일성이 손상될 수 있습니다.
그림 4 최적화 몇 개월 후 XNUMX차 레그 유지율과 XNUMX차 레그 애쉬 유지율의 변화
그림 4는 초지기 최적화 과정에서 XNUMX차 통과와 XNUMX차 통과 회분 보유율의 변화를 보여줍니다. 두 값 모두 개선되어 비교적 안정적인 값을 유지하고 있음을 알 수 있습니다.
유지율의 증가와 안정성으로 인해 다른 긍정적인 변화도 나타났습니다. CDT 방법을 사용하여 습부(wet end)를 최적화할 때 얻을 수 있는 이점은 다음과 같습니다.
(1) 제지기의 첫 번째 여정 총 보유율 및 첫 번째 여정 회분 보유율을 개선하고 안정화할 수 있습니다.
(2) 보유율 증가에 따라 제지기 침전물, 종이 구멍, 종이 끊어짐 등의 현상이 현저히 감소되었습니다.
(3) 첨가제 사용 비용을 대폭 절감합니다.
(4) CDT를 이용하면 이상 전하의 근원을 빠르게 추적하고, 종이 재료의 전하 변화로 인해 발생하는 화학 첨가물 양의 변동을 예측할 수 있으며, 이상 시스템으로 인해 발생할 수 있는 높은 비용을 더 잘 피할 수 있습니다.
