웨트엔드 화학 문제 해결: 제지 공장의 거품 발생, 침전물 및 배수 불량

제지 기계의 습한 부분은 끊임없는 시간 압박 속에서 화학, 물리학, 기계 공학이 수렴되는 곳입니다. 또한 대부분의 실행성 문제가 발생하는 곳이기도 합니다. 헤드박스의 거품, 성형 직물 및 프레스 펠트의 끈적한 침전물, 와이어의 느린 배수 등 이 세 가지 문제는 전 세계 공장에서 계획되지 않은 가동 중지 시간, 시트 파손 및 품질 불량 생산의 불균형적인 비율을 차지합니다. 각각은 뚜렷한 근본 원인 프로필을 가지고 있으며 반사적으로 화학 물질 투여량을 늘리는 것보다 표적 진단 접근 방식을 요구합니다. 이 가이드는 세 가지 실패 모드 뒤에 숨은 메커니즘을 안내하고 습식 화학 원리에 기초한 실용적인 문제 해결 프레임워크를 제공합니다.

▶발포: 발생원, 메커니즘 및 화학물질 관리 전략

젖은 끝 부분의 거품은 단일 문제가 아닙니다. 이는 시스템이 소멸할 수 있는 것보다 더 빨리 표면 활성 물질이 축적되는 증상입니다. 현대 제지에서 거품을 생성하는 계면활성제의 주요 공급원에는 목재 추출물(지방산, 수지산, 스테롤), 재활용 섬유 오염물질, 파손 재통합, 공정수 재순환 및 과잉 또는 부적절하게 용해된 폴리머 첨가제가 포함됩니다. 이러한 표면 활성 화합물이 공기-물 경계면에 집중되면 기포가 지속적인 폼 구조로 안정화되어 슬라이스 흐름 균일성을 방해하고 시트에 바링이 발생하며 섬유 결합을 약화시키는 공기 포집이 발생합니다.

웨트엔드 발포에 중요하면서도 흔히 간과되는 원인은 폴리아크릴아미드 기반 보유 및 배수 보조제의 과다 투여 또는 부적절한 용해입니다. 적절한 사전 용해 없이 PAM 분말을 시스템에 추가하는 경우(특히 용액 농도가 0.3%를 초과하거나 용해 수온이 너무 낮은 경우) 용해되지 않은 겔 입자와 부분적으로 가수분해된 폴리머 조각이 공기-물 경계면의 표면 점도를 증가시킬 수 있습니다. 이는 거품을 억제하는 대신 거품을 안정화시킵니다. PAM 기반 첨가제의 올바른 준비 프로토콜은 0.1~0.2% 수용액을 20~40°C의 깨끗한 물에 용해시킨 후 투여 전 최소 60분 동안 가볍게 흔드는 것입니다.

거품 문제를 해결하려면 원인이 화학적(계면활성제 로딩)인지 기계적(펌프 씰을 통한 공기 흡입, 기계 상자에서 와류 또는 헤드박스의 불충분한 탈기)인지 분리해야 합니다. 실용적인 첫 번째 단계는 팬 펌프 흡입 및 헤드박스 접근 시스템에서 채취한 샘플을 사용하는 Ross-Miles 폼 테스트입니다. 이 두 지점 사이에서 거품 지속성이 급격히 증가하면 접근 시스템의 공기 흡입이 주요 원인입니다. 기계 상자에서 거품 수준이 이미 높으면 문제는 파손 처리, 재순환 또는 첨가제 화학의 업스트림에 있습니다.

거품 제어: PAM 시스템과 소포제 호환성

미네랄 오일과 실리콘 기반 소포제는 이미 형성된 거품을 깨는 데 효과적이지만 PAM 유지 보조제를 사용하는 공장에서는 첨가 지점과 투여량을 주의 깊게 관리해야 합니다. 특히 유성 제품의 경우 소포제를 과다 복용하면 소수성 물질이 성형 직물에 침전되어 배수 속도가 감소하고 2차 문제가 발생할 수 있습니다. 가장 강력한 접근 방식은 소포제를 일차 제어 메커니즘이 아닌 트림 도구로만 사용하여 백수 정화, 파손 세척 및 주기적인 시스템 청소를 통해 계면활성제 부하를 제어하여 근본 원인을 해결하는 것입니다. PAM을 적절하게 선택하고 투여하면 PAM의 연결 및 응집 작용으로 표면 활성 콜로이드를 섬유질 미세 입자와 함께 응집시켜 거품 감소에 간접적으로 기여함으로써 실제로 백수의 유리 계면활성제 농도를 줄일 수 있습니다.

▶ 피치 및 끈끈한 침전물: 직물 블라인딩의 화학 진단

습부에서의 침전물 문제는 크게 두 가지 형태, 즉 무기물 스케일(탄산칼슘, 황산칼슘, 실리카)과 유기물 끈적끈적한 물질 또는 피치로 나타납니다. 둘 다 성형 직물과 펠트 기공을 막고, 배수를 감소시키며, 시트 결함을 일으키고, 심한 경우 제어할 수 없는 시트 파손을 유발할 수 있습니다. 각각을 해결하는 데 필요한 화학이 근본적으로 다르기 때문에 구별이 중요합니다.

무기 스케일 형성

무기 스케일은 난용성 염의 농도가 백수 루프에서 용해도 곱을 초과할 때 형성됩니다. 산성에서 중성/알칼리성 사이징으로 전환한 이후 전 세계적으로 지배적인 시스템인 알칼리 제지에서 탄산칼슘 스케일링은 가장 일반적인 무기 침전물입니다. 이는 높은 시스템 폐쇄(담수 희석 감소), 온도 상승, 백수에서 CO2 제거에 의해 촉진되며, 이 모든 것이 CaCO3 평형을 강수 방향으로 이동시킵니다. 실리카 스케일링은 규산염 함유 공정수를 사용하는 공장이나 재활용 포장에서 나온 규산나트륨이 함유된 파쇄물을 사용하는 공장에서 두 번째 문제입니다.

의심되는 무기물 스케일에 대한 첫 번째 진단 단계는 직물 또는 펠트 침전물에 대한 점화 손실 테스트입니다. 무기 침전물은 상당한 재 잔류물을 남기는 반면 유기 점착제는 깨끗하게 연소됩니다. 급류 시료의 용존 고형물에 대한 ICP 분석을 통해 특정 이온 종을 식별하면 스케일 억제제 화학 물질을 선택할 수 있습니다. 매우 낮은 분자량(500,000g/mol 미만)의 음이온성 폴리아크릴아미드는 CaCO₃ 결정이 표면 접착에 필요한 임계 크기에 도달하는 것을 방지하는 결정 성장 조절제 역할을 할 수 있습니다. 이는 고MW 응집 보조제 역할과는 별개의 기능입니다. 스케일링 제어를 위해 잘못된 분자량 등급의 APAM을 선택하는 것은 비효율적인 처리와 낭비되는 화학물질 소비로 이어지는 일반적인 오류입니다.

유기 점착제 및 피치 제어

유기 점착제는 목재 수지(기계적 펄프화 및 고온 정제 중에 방출되는 에스테르화 지방산 및 수지산)에서 나오는 1차 피치와 재활용 섬유 오염물질(압력에 민감한 접착제, 핫멜트 접착제, 라텍스 코팅, 왁스 및 잉크 잔류물)에서 나오는 2차 점착제의 두 가지 소스에서 유래합니다. 둘 다 급류 시스템의 콜로이드 안정성이 붕괴되면(일반적으로 pH, 온도, 전도도 또는 첨가제 프로그램이 변경되는 동안) 이전에 분산된 콜로이드 피치 입자가 뭉쳐서 소수성 표면에 침전되는 경우 문제가 됩니다.

피치 및 끈적임 제어에 대한 가장 효과적인 화학 기반 접근 방식은 고정입니다. 즉, 양이온성 폴리머를 사용하여 음전하를 띤 콜로이드 피치 입자에 흡착하고, 전하를 반전시켜 직물에 침전되기 전에 섬유 표면에 부착시키는 것입니다. 이것이 바로 양이온성 폴리아크릴아미드가 결정적인 역할을 하는 곳입니다. Hengfeng의 제지용 양이온 PAM 제품 피치 고정, 섬유질 미세 유지 및 배수 개선을 동시에 달성하기 위해 제어된 전하 밀도 및 분자량 프로필로 특별히 제조되어 펄프 시스템에 최적화되지 않은 일반 양이온 폴리머를 사용할 때 종종 발생하는 끈적임 제어와 배수 성능 사이의 균형을 피합니다.

끈적끈적한 침전물이 의심되는 경우 주요 진단 단계:

• 팬 펌프에서 백수의 제타 전위를 측정합니다. -15mV보다 더 음수인 값은 양이온 수요 범위가 충분하지 않고 콜로이드 피치 이동성이 높다는 것을 나타냅니다.
• 양이온 첨가물에 의해 중화되어야 하는 음이온 전하를 정량화하기 위해 백수 샘플에 대해 양이온 요구량 적정(콜로이드 적정)을 수행합니다.
• 첨가제 첨가 순서를 확인하십시오. 양이온성 PAM은 섬유 매트와 접촉하기 전에 조기 전하 중화 및 폴리머 침전을 방지하기 위해 음이온성 쓰레기(음이온성 분산제, 전분, CMC)의 하류에 첨가되어야 합니다.
• 직물 컨디셔닝 프로그램을 검사하십시오. 직물 형성에 이미 존재하는 침전물은 화학적 변화로 배수 성능을 복원하기 전에 효소 또는 알칼리성 세척이 필요합니다.

▶배수 불량: 단순한 폴리머 첨가를 넘어 체계적인 진단

배수 불량은 건조 에너지 비용, 기계 속도 제한 및 완성된 시트의 수분 프로필 불균일성에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 가장 중요한 웨트엔드 문제입니다. 배수 상태가 악화되면 많은 공장에서 본능적인 반응은 PAM 유지 보조제 투여량을 늘리는 것입니다. 그러나 이는 종종 문제를 악화시킵니다. 이유를 이해하려면 배수 PAM이 실제로 수행하는 작업과 수행할 수 없는 작업에 대한 명확한 모델이 필요합니다.

성형 와이어의 배수율은 세 가지 저항, 즉 섬유 매트 자체의 저항, 배수 직물의 저항, 두 저항을 통해 변위되는 물의 유체역학적 저항에 의해 결정됩니다. PAM을 포함한 유지 보조제는 섬유 미세분과 충전재를 더 큰 플록 구조로 응집시켜 직물 기공으로 이동하거나 막는 경향이 적음으로써 주로 첫 번째 요소에 영향을 미칩니다. 그러나 배수 불량의 근본 원인이 이미 막힌 직물, 과도한 미세분 농도로 인한 과부하된 급류 시스템 또는 과도한 여수도를 감소시키는 2차 섬유가 포함된 펄프 공급인 경우, PAM을 더 추가해도 근본적인 문제가 해결되지 않으며 매트 저항성을 더욱 증가시키는 미세분의 과도한 보유로 인해 매트 형성이 악화될 수 있습니다.

단계별 배수 문제 해결 프로토콜

배수 문제 해결에 대한 구조화된 접근 방식은 화학적 조정이 아닌 측정부터 시작해야 합니다. 입고되는 원료의 Schopper-Riegler(SR) 또는 Canadian Standard Freeness(CSF) 값은 화학적 처리 없이 기본 여수도를 제공합니다. 동일한 자재 구성에서 과거 벤치마크에 비해 여수도가 감소한 경우 원인은 섬유 품질의 변화(세련 정도, 2차 섬유 비율, 섬유 길이 분포) 또는 백수 화학 변화(전도도, pH, 콜로이드 전하 부하)입니다. 화학이 수정되기 전에 둘 다 정량화되어야 ​​합니다.

PAM 프로그램의 배수 기여도는 DDJ(동적 배수 용기) 또는 Britt jar 테스트를 사용하여 분리할 수 있습니다. 현재 첨가 지점에서 현재 폴리머 첨가 유무에 관계없이 샘플을 실행한 다음 양이온 및 음이온 구성 요소의 순서를 변경하여 시퀀스 효과를 테스트합니다. 적절하게 기능하는 미세 입자 또는 이중 폴리머 보유 시스템에서는 처리되지 않은 기준선에 비해 10~25% SR 단위의 배수 개선이 가능합니다. 병 테스트에서 PAM 첨가물에 대한 측정 가능한 배수 반응이 나타나지 않으면 문제는 화학 프로그램 외부, 즉 직물 상태, 시스템 폐쇄 또는 재고 준비에 있는 것입니다.

Hengfeng의 제지 공장용 분산제 PAM 제품 유지 및 배수 보조제가 보다 효율적으로 기능할 수 있도록 하는 전제 조건으로 펄프 슬러리 점도를 낮추고 섬유 분산 균일성을 향상시키도록 설계되었습니다. 접근 시스템에서 섬유 응집을 줄임으로써 분산제 PAM은 와이어에 보다 균일하고 저항력이 낮은 매트를 형성하는 보다 균질한 퍼니시를 생성하여 보유 보조제 투여량을 늘리지 않고도 배수 속도를 직접적으로 향상시킵니다. 이는 고도로 정제되거나 여수도 손실이 높은 2차 섬유 가구를 운영하는 공장에서 특히 효과적인 전략입니다.

일반적인 배수 문제 시나리오 및 주요 원인:

• 몇 주에 걸쳐 점진적인 배수 감소: 일반적으로 침전물로 인해 직물이 막히는 경우 - 화학적 조정 전에 직물 세척으로 해결합니다.
• 가구 변경 또는 재통합 서지 중단 후 갑작스러운 배수 손실: 콜로이드 전하 불균형 - PAM 투여량을 조정하기 전에 양이온 요구량과 제타 전위를 측정합니다.
• PAM 투여량 증가 후 몇 시간 내에 역전되는 배수 개선: 과도한 보유로 인해 매트 치밀화 발생 - PAM 투여량을 줄이고 분자량 등급을 평가합니다.
• 장기간 종료 후 시동 시 배수 불량: 파손 재통합으로 인한 시스템 화학적 불균형 — 빠른 속도로 실행하기 전에 급류를 플러시하고 균형을 재조정합니다.
• 수온 변화와 관련된 계절 배수 감소: 배수율에 대한 점도 영향 - 온도 보상 복용량 프로그램을 고려하십시오.

▶PAM 화학을 안정적인 Wet-End 제어 프로그램에 통합

위에서 설명한 세 가지 습지 문제(거품 발생, 퇴적물, 배수 불량)는 급류 시스템의 콜로이드 화학을 통해 상호 연결되어 있습니다. 시스템 전하 균형(제타 전위), 음이온 쓰레기 부하 및 폴리머 첨가 순서를 엄격하게 관리하는 공장에서는 세 가지 문제가 모두 덜 자주 발생하고 문제가 발생할 때 더 빨리 해결합니다. 공통점은 PAM 기반 화학이 더 깊은 불균형의 증상을 가리기 위해 반응적으로 사용되지 않고 잘 특성화된 시스템에 적용될 때 가장 효과적이라는 것입니다.

Jiangsu Hengfeng은 공장이 안정적인 측정 기반 웨트엔드 프로그램을 구축할 수 있도록 설계된 기술 지원 서비스와 함께 보유 보조제, 배수 보조제, 분산제 및 양이온 고정제를 포함한 전체 제지 PAM 제품을 공급합니다. 지속적인 거품 발생, 침전물 또는 배수 문제를 겪고 있는 공장의 경우 Hengfeng의 응용 엔지니어는 현장 수질 분석, 용기 테스트 및 첨가제 순서 최적화를 수행하여 특정 가구 및 기계 구성에 대한 최소 효과적인 화학 프로그램을 식별할 수 있습니다. 의무 없는 기술 평가를 받으려면 급류 분석 데이터와 현재 추가 프로그램을 가지고 당사 팀에 문의하세요.