Remote-Zugriff auf Online-Zeta-Potenzial-Monitoring verbessert Nassende-Papierherstellung

Papierherstellung ist ein komplexer und dynamischer Prozess mit vielen Möglichkeiten für Anpassungen und Einflüsse in einer komplexen Produktionsanlage. Durch hohes Automatisierungsniveau und Produktionsüberwachung ist es möglich, die Prozesseffizienz zu steigern. Beginnend in der Nassendebereich, ist die Überwachung der Ladungsumgebung (Partikelladung und Zeta-Potenzial) extrem wichtig.

Unklare Ladungsbedingungen können zu Verlusten in der Produktqualität, Störungen im Produktionsprozess und höherem Zusatzstoffverbrauch führen. Eine permanente Kontrolle ist besonders wichtig, wenn verschiedene chemische Zusatzstoffe verwendet werden, die einen gut funktionierenden Produktionsprozess und bestimmte Qualitätsanforderungen des Basispapiers und Endprodukts sicherstellen sollen. Verfügbare Informationen über die Ladungsbedingungen helfen, die Dosierung von Zusatzstoffen über den gesamten Nassendebereich zu optimieren und ermöglichen es den Fabriktechnikern und Ingenieuren, einen guten Überblick über den Status zu erhalten.

Testgeräte, die diese notwendigen Informationen liefern, sind beispielsweise das CAS touch! Ladungsanalysesystem und der FPA touch! Faserpotenzialanalysator. Diese Geräte werden im Labor eingesetzt und ihre Anwendung ist für Papiermacher ein alter Hut. Neben den bewährten Methoden bieten beide Geräte Funktionen für eine effektive, benutzerfreundliche und intuitive Handhabung. Besonders Chemielieferanten schätzen ihre kleine Größe und ihr geringes Gewicht für bequemen Transport. Sie sind nach dem Auspacken sofort einsatzbereit, da keine zusätzlichen Komponenten montiert werden müssen.

Da jedoch Automatisierung und Digitalisierung eine zunehmende Rolle in der Papierindustrie spielen, wie in den meisten anderen Branchen auch, werden automatische Messungen, die zuverlässige und präzise Echtzeitdaten des Prozesses liefern, immer wichtiger, um nachhaltige, ökologische und ressourceneffiziente Anforderungen zu erfüllen. Solche Online-Messungen haben gleichzeitig mehrere Vorteile: Es ist nicht notwendig, Proben von der Maschine zu entnehmen und sie zu messen, die Ergebnisse sind in Echtzeit verfügbar, was einen sofortigen Eingriff in den Prozess ermöglicht, wenn dieser nicht gut läuft oder Qualitätsprobleme auftreten. Diese Echtzeitdaten können nicht nur an das Prozessleitsystem übertragen werden; sie können auch an jede Daten-Cloud weltweit übertragen werden, was eine vernetzte Bearbeitung von Problemen durch Experten ermöglicht, die nicht zwingend vor Ort sein müssen.

Eines solcher Online-Geräte ist der emtec FPO Faserpotenzialanalysator Online. Das Gerät misst das Zeta-Potenzial der Fasern automatisch und direkt an der Papiermaschine. Es führt Probenahme, Messung und Reinigung durch, hat einen sehr geringen Wartungsaufwand und kann an verschiedenen Punkten in der Papiermaschine installiert werden (zwei Anschlussmöglichkeiten), abwechselnd Proben vor und nach Dosierpunkten von Zusatzstoffen nehmend, zum Beispiel. Der FPO kann maximal sechs Messungen pro Stunde durchführen, wobei vier Messungen pro Stunde Standard sind, abhängig von Prozesseinstellungen. Das Messprinzip des Online-Geräts ist identisch mit dem Messprinzip des Laborinstruments. Beide bestimmen das Zeta-Potenzial von Fasern in Suspensionen im Nassendebereich von Tissue-, Papier- und Kartonmaschinen, باستخدام der Gleichung von Helmholtz und Smoluchowski.

Die Messdaten umfassen die Oberflächenladung der Fasern (Faser-Zeta-Potenzial), Streaming-Potenzial, Leitfähigkeit, pH-Wert und Temperatur und werden ständig an das Prozessleitsystem übertragen, wo Änderungen der Faserladung (z. B. durch Chemie) sofort sichtbar werden. Dies macht das Gerät zu einem sehr hilfreichen Werkzeug für die Qualitätskontrolle und unterstützt einfach Prozessoptimierung und Qualitätsverbesserung.

Um den Einsatz von Chemikalien im Prozess zu optimieren, wobei die Qualität auf demselben Niveau bleibt, hilft der FPO Faserpotenzialanalysator Online, die optimale Menge chemischer Zusatzstoffe zu bestimmen, wie anionische Trash-Catcher bzw. Fixiermittel, Leimungsmittel, Nass- und Trockenfestigkeitsmittel, Optische Aufheller, Weichmacher und Farbstoffe. Zusätzlich unterstützt das Wissen über das Zeta-Potenzial in verschiedenen Anwendungen: Es ist entscheidend für die maximal mögliche Retention von Feinstoffen, Füllstoffen, Farbstoffen und Harzen, für die optimale innere Leimung, für die Neutralisierung negativer Effekte von anionischem Trash, einschließlich Zellstofffabrik-Carryover, für denschluss des Weißwassersystems, Recycling von beschichteter Produktion, Schlamm-Entwässerung sowie für die maximale Effizienz weiterer einzelner Prozessschritte.

Ein gutes Beispiel, das den Nutzen der Geräteverwendung sehr gut veranschaulicht, ist eine Papierfabrik, die unterschiedliche Papierprodukte abwechselnd produziert und beide Arten von Endprodukten sehr unterschiedliche Standards erfüllen müssen. Die Produktionsumstellung von einem Produkt auf ein anderes, zum Beispiel von Toilettenpapier zu Küchenhandtuch, erfordert mindestens Änderungen am Mix der dem Prozess zugesetzten Chemikalien. Die Änderung der Chemikalien oder die Anpassung der Menge bestimmter Chemikalien, die dem Zellstoff zugesetzt werden, führt zu Änderungen in der Ladungsumgebung und beeinflusst besonders die Oberflächenladung der Fasern, das Zeta-Potenzial. Ein Mangel an Informationen über die Oberflächenladung der Fasern führt oft zu Problemen entweder mit der Laufbarkeit des Prozesses oder der Qualität des Endprodukts.

Der emtec FPO misst das Zeta-Potenzial online und liefert Echtzeitdaten, die helfen, die erforderliche Qualität des jeweiligen Papierprodukttyps zu erreichen, da die Oberflächenladung der Fasern sehr zuverlässig anzeigt, ob die geforderte Qualität wahrscheinlich erreicht wird. Das bedeutet nicht, dass Labortests nicht mehr notwendig sind. Allerdings funktioniert die Prozessoptimierung mit den vom Gerät bereitgestellten Informationen und der Erfahrung des Fabrikenpersonals viel schneller, was helfen kann, Ressourcen, Zeit und Energie zu sparen.

Der FPO, genau wie andere Online-Tools, die Echtzeitdaten liefern, hilft der Industrie, den Papierherstellungsprozess weiter zu digitalisieren und zu automatisieren. Das Gerät tut genau das, was ein Testgerät, bereit für Industrie 4.0, tun muss. Es misst vollautomatisch, mit sehr geringem Wartungsaufwand, zuverlässig und präzise, prozessrelevante Daten. Es überträgt diese Daten automatisch an das Steuerungssystem der Fabrik oder eine Daten-Cloud. Die sofortige Verfügbarkeit der Testdaten an jedem Ort der Welt ermöglicht vernetzte Diskussionen mit Menschen aus verschiedenen Teilen der Welt und schnelle Lösungen für mögliche Probleme, sogar durch automatisierte Änderungen am Prozess, wenn bestimmte Spezifikationen den optimalen Bereich verlassen.

In der Zwischenzeit ist es erforderlich, die Rolle und Position der Industrie in der Gesellschaft neu zu denken, einschließlich ökologischer, sozialer und gesellschaftlicher Überlegungen, um sie zukunftssicherer zu machen. Um dies zu erreichen, muss das Industrie-4.0-Konzept ergänzt und auf Industrie 5.0 erweitert werden, das sich auf den Dienst der Industrie an der Menschheit innerhalb planetarer Grenzen konzentriert, was zu einer langfristig nachhaltigeren, resilienteren und wettbewerbsfähigeren Produktion führt. Das Konzept von Industrie 5.0 unterstützt die wirtschaftliche Leistung der Industrien, während es die Bedürfnisse und Interessen der Mitarbeiter respektiert und ökologische Nachhaltigkeit sicherstellt.

Die Nutzung des emtec FPO maximiert die Vorteile für sowohl das Unternehmen als auch den Arbeiter: Es stärkt die Resilienz, bedeutet, es erzwingt Flexibilität und rüstet sie besser gegen Störungen. Es macht den Arbeitsplatz sicherer, ermöglicht Echtzeit-Risikoüberwachung und -management sowie Remote-Arbeit durch automatische Datenübertragung. Die Arbeitsumgebung wird inklusiver durch automatische konstante Messungen, der Arbeiter wird ermächtigt, indem er Arbeitszeit spart, aber alle notwendigen Daten hat, um Abfall und Umweltauswirkungen durch Einsparung von Ressourcen- und Energieverbrauch zu reduzieren. Für so energieintensive Industrien wie die Papierindustrie ist es von größter Wichtigkeit, den Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Wirtschaftswachstum zu betrachten.