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Uma abordagem única para um resultado diferenciado no processamento de fibra reciclada

Por Niklas Tunell, Area Sales Manager N&S America, Cellwood Machinery AB

Fábricas que incorporam papel reciclado em seu processo, há muito tempo tem enfrentado diversos problemas. Os mais óbvios são os contaminantes reais que acompanham o papel reciclado. No entanto, mais recentemente, as propriedades das fibras podem começar a degradar e a flutuar mais. Entre outras coisas, isso se deve a uma menor classificação e a uma maior mistura de diferentes tipos, tornando praticamente impossível para as fábricas obter a matéria-prima correta. Empresas gastam tempo e dinheiro significativos para garantir uma mistura de matéria-prima que não apenas lhes dará a qualidade desejada no final, mas também manterá os contratempos de produção ao mínimo.

Conforme os contaminantes com tacky chegam à máquina, haverá tempo morto para lidar com trocas de tela, feltro e limpeza de lâminas. Muitas vezes, isso também significa uma taxa de rejeito aumentada do produto acabado e/ou defeitos nele, o que diminui o seu valor. As fábricas também tendem a ter que produzir gramaturas mais altas em seus tipos específicos para atender às metas de resistência; isso se deve principalmente a uma fonte de fibra com menos resistência física e capacidade de refinação instalada insuficiente para corrigir isso.

A solução pode ser encontrada com o KRIMA HDS (Sistema de Dispersão a Quente), que em um único sistema, alcança o mesmo que uma planta de tratamento de aparas e approach flow faria

O KRIMA HDS

O papel é um produto que todos nós usamos diariamente. À medida que os preços de matéria-prima e energia continuam a flutuar e a subir, torna-se cada vez mais importante ter as ferramentas corretas para lidar com essas mudanças. O KRIMA Hot Dispersion é um componente importante.

Em uma planta moderna de preparação de massa é crucial atender às demandas atuais de qualidade. O objetivo da dispersão é distribuir os contaminantes no papel reciclado para um tamanho não visível.

Com um grande número de instalações em operação agora, a dispersão quente faz sentido econômico e alcança um retorno sobre o investimento em um tempo comparativamente curto. O HDS é a solução para otimizar o desempenho, flexibilidade e custo operacional em diferentes graus tanto de matéria-prima quanto de resultados necessários. Ele tem capacidade para operar em temperaturas de até 120°C (248°F).

O HDS produz o melhor resultado de dispersão em todos os tipos de contaminantes dispersíveis no papel reciclado. Também é o sistema de dispersão mais flexível. A descarga da rosca desaguadora KSR não precisa ser pressurizada, pois o ajuste é projetado para vedar o sistema. O tempo de retenção com o uso do sistema é de 2 minutos – tempo que permite que todas as fibras, bem como contaminantes, sejam uniformemente aquecidos por completo; é também suficiente para o branqueamento em linha e uma redução significativa de esporos e bactérias na celulose.

Imagem 1 – Instalação do Krima HDS

SUJEIRA E MANCHAS

Devido à temperatura, à alta consistência acima de 30% e o design do HDS, a eficiência de redução de sujeira será muito alta. Normalmente, estará na faixa de 85 a 95%, dependendo da qualidade da matéria-prima e do tratamento anterior. As fibras e contaminantes são aquecidos a um ponto em que ficam macios e flexíveis. Isso permitirá uma dispersão mais forte sem o risco de encurtamento excessivo das fibras e queda de freeness. A dispersão de sujeira e manchas é possibilitada pelo atrito fibra-a-fibra, assim como o atrito contra as placas dispersoras. O HDS garantirá o aquecimento completo e uniforme de todas as fibras e contaminantes – isso, por sua vez, garantirá a eficiência.

Imagem 2 – Antes e depois da redução de manchas

CONTAMINANTES PEGAJOSOS (TACK)

A alta temperatura (até 120°C) desempenha um papel ainda mais importante na dispersão de contaminantes pegajosos. Além disso, a alta consistência acima de 30% e o design do dispersor tornam a eficiência de redução de contaminantes pegajosos excepcional.

Os contaminantes são aquecidos a um ponto em que ficam macios e podem ser dispersos sobre uma grande quantidade de superfícies de fibras com atrito fibra-a-fibra e atrito contra as placas dispersoras. A capacidade do HDS de aquecimento uniforme, devido ao tempo de retenção, é uma parte crucial na maximização da eficiência. Após passar pelas placas, a polpa é diluída e resfriada; isso estabilizará os contaminantes em um estado não pegajoso. Aumentos posteriores na temperatura não reativarão a pegajosidade, e os contaminantes seguirão com o papel através da máquina sem aderir à tela, feltros, rolos ou cilindros secadores. A instalação de um HDS levará a um maior rendimento, mediante a menos rejeição e menos criação de finos, bem como menos aditivos para controle de pegajosidade na máquina e menos tempo de inatividade para limpeza com solvente.

Imagem 3. Importância do tempo e da temperatura

BACTÉRIAS E ESPOROS

O tempo de retenção em altas temperaturas e alta consistência acima de 30% estabelece a redução de bactérias e esporos em um nível muito alto. Normalmente será cerca de 99%, reduzindo drasticamente a necessidade de biocidas etc.

PROPRIEDADES FÍSICAS

Desenvolvimentos adicionais têm a vantagem adicional de um desenvolvimento significativo de fibras em relação à resistência. Isso é possibilitado pelo tratamento em alta consistência e temperatura. A flexibilidade da fibra nessas condições permite uma desfibrilação controlada que resulta em um desenvolvimento de resistência muito alto sem a criação excessiva de finos.

Em instalações em escala real, bem como em testes piloto de planta, foram observadas melhorias médias de: +40% de resistência à tração, +60% de resistência ao estouro e +20% de resistência ao rasgo.

A energia necessária para atingir esses níveis de desenvolvimento de resistência é muito pequena. O dispersor consome cerca de 35-40 kWh/MTon (1,75 – 2,0 hPd/STon). Esta energia pode ser facilmente economizada nos estágios de refino de baixa consistência.

Atualmente, as fábricas veem que com um Krima, elas podem compensar a fonte de fibra de menor qualidade e manter seus custos de matéria-prima sob controle. Em muitos casos, hoje em dia as fábricas estão adicionando gramatura à folha para permanecer dentro das especificações e compensar a qualidade inferior da fibra. Ao adicionar um sistema HDS, não apenas uma folha limpa será produzida, mas a resistência será melhorada para que a gramatura possa ser novamente reduzida aos níveis normais.

ENERGIA

Há um equívoco generalizado de que a dispersão consome muita energia. Isso pode ser verdade para algumas tecnologias – tanto novas quanto antigas -, mas quando se trata do HDS, nada poderia estar mais longe da verdade. Basicamente, existem duas entradas de energia no sistema: elétrica e a vapor. Como mencionado anteriormente, a energia elétrica usada no HDS é quase sempre economizada em refinadores e desfibradores.

Quanto ao vapor, é importante mencionar que a localização do HDS é crucial. Colocado no final da preparação de massa, com tempo mínimo de armazenamento antes da máquina, a massa uniformemente aquecida auxiliará na drenagem e prensagem, permitindo economias significativas nas etapas de secagem e caixas. O HDS também atuará como um divisor de circuito de água, mantendo a água da preparação de massa separada da água da máquina, e assim mantendo esta última em uma qualidade mais alta e com temperatura mais estável.

Não devemos esquecer que o aquecimento no HDS é realizado em alta consistência, em um sistema totalmente vedado e isolado, tornando-o muito mais eficiente do que um tanque ou capota.

 

UNIFORMIDADE E FORMAÇÃO

É bastante comum que pequenos aglomerados de fibras que não foram separados em sistemas tradicionais de preparação de massa acabem indo para a máquina. Isso leva a uma formação irregular que afeta a resistência e uniformidade – especialmente em gramaturas mais baixas. O HDS é muito eficiente em separar esses aglomerados e grupos, proporcionando à fábrica uma melhor oportunidade de fabricar um produto melhor, mais resistente e mais uniforme. Essa capacidade de desfloculação do Dispersor Krima é bem ilustrada em sistemas de refugo que operam com resistência a úmido e papel revestido.

MANUSEIO DE QUEBRA

O manuseio da quebra de resistência úmida normalmente significa o uso de vapor e produtos químicos. Hoje em dia, isso leva a um impacto energético e ambiental não aceitável pela maioria dos produtores. Se um HDS Krima for instalado nas partes finais da preparação de massa, um fluxo lateral de refugo pode ser alimentado nele. Ao eliminar produtos químicos e vapor na etapa do pulper, bem como encurtar os tempos de lote de pulper – de 4 a 8 vezes – é produzida uma polpa de alto teor de flocos bombeáveis. Isso é, então, alimentado ao HDS Krima para uma desfloculação completa sem a necessidade de aditivos químicos, o que resulta em um rendimento total e manuseio de refugo muito econômico.

BENEFÍCIOS E ECONOMIAS

  • Custo da matéria-prima (normalmente um fator significativo);
  • Devido a uma sequência de branqueamento Y+P muito eficiente, serão realizadas economias químicas significativas;
  • Rendimento (não há, ou muito poucos, rejeitos na dispersão);
  • Uso de produtos químicos solventes na máquina para limpeza;
  • Uso de biocidas, já que a temperatura eliminará bactérias e esporos;
  • Redução (ou eliminação) da energia de refino utilizada, devido ao excelente desenvolvimento de resistência em todo o Dispersor;
  • Menos produto rejeitado da máquina devido a uma qualidade mais estável e a uma função “policial” do dispersor;
  • Melhoria geral da qualidade e alvura.

ESTUDO DE CASO 1

Uma fábrica de cartão na América do Norte realizou sua diligência, incluindo testes nas instalações piloto da Cellwood, na Suécia. Os resultados dos testes foram a base para sua decisão de instalar um KRIMA HDS completo.

O tipo de cartão produzido havia sido severamente afetado por contaminantes pegajosos e especialmente por manchas de sangramento que apareciam nas seções de secagem e posteriormente na conversão. Após a instalação do HDS, esses problemas foram eliminados.

Outro efeito positivo foi o desenvolvimento de resistência, conforme observado na mistura com 80% de OCC e 20% de aparas mistas. Aumentos significativos em várias áreas incluíram +40% no desenvolvimento do Índice de Resistência à Tração – isso ao mesmo tempo em que houve um aumento de 17% na resistência ao rasgo. Esse desenvolvimento resultou em economia de fibras; já que conseguiram reduzir a gramatura na produção, também foi possível reduzir o uso de refinadores de baixa consistência.

Em conclusão, o sistema continua entregando resultados de alta qualidade com alta disponibilidade e necessidades e custos de manutenção muito baixos.

Imagem 4. Gráfico que mostra o desenvolvimento da força na fábrica de cartão

ESTUDO DE CASO 2

Uma fábrica de papel tissue na América do Norte, que produz uma ampla variedade de qualidades de toalhas de papel com retenção a úmido, enfrentava problemas com alto consumo de energia, bem como alto consumo de produtos químicos (hipoclorito). Além disso, quantidades significativas de vapor eram usadas para poder desagregar estes tipos de papel com resistência a úmido.

Devido às licenças ambientais, eles estavam restritos na quantidade de refugo que poderia ser processada, pois cada tonelada exigia muito hipoclorito. Após testes com a Cellwood, um sistema dispersor Krima UCD foi instalado.

Hoje, eles estão executando tempos curtos de desagregação no pulper – apenas o suficiente para bombear a massa para o Krima. O sistema UCD então trata a massa e produz uma massa completamente desflocada, que pode ser enviada diretamente para suas máquinas separadas. Isso proporciona à fábrica uma grande flexibilidade no manuseio do refugo e elimina a necessidade de passá-la por sua preparação de massa regular. Outros benefícios são níveis de energia mais baixos por tonelada tratada e – o melhor de tudo – nenhum produto químico adicional.

Imagem 5. Toalhas de papel com retenção a úmido antes e depois do UCD

ESTUDO DE CASO 3

Uma fábrica produtora de papel jornal e papel fino estava planejando converter a máquina de papel jornal em liner de OCC de baixa gramatura. A preparação de massa foi projetada com ampla limpeza e peneiramento, mas muito pouco refino. Para lidar com os novos desafios, eles consideraram instalar mais limpeza, peneiramento e refino de baixa consistência. No final, decidiram instalar somente um Krima HDS para lidar com todos os problemas, o que resultou em uma folha resistente e, como descreveu o gerente da fábrica, “a folha mais limpa do mercado”.

Um teste foi realizado, revestindo amostras antes e depois para mostrar a taxa de sangramento; houve uma diferença significativa.

Muitas fábricas estão planejando esse tipo de mudança em sua produção e o HDS poderia ser a escolha lógica para resolver essa transição: um sistema, um projeto e problemas resolvidos.

Imagem 6. Antes e depois da taxa de sangramento
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