Jak rozwiązaliśmy problem lepkich osadów w maszynie papierniczej: Praktyczne podejście i zapobieganie

Foto: Charlotte Harrison / Unsplash

W przemyśle papierniczym lepkie osady (tzw. stickies) należą do najczęstszych problemów eksploatacyjnych. Powstają z zanieczyszczeń w recyklingowanym papierze, substancji klejących lub pozostałości powłok i stopniowo gromadzą się na walcach, sitach i innych częściach maszyny. Skutkuje to defektami w papierze, częstymi przestojami związanymi z czyszczeniem oraz zwiększonym zużyciem energii. W tym artykule opiszemy konkretny przypadek, w którym za pomocą kombinacji dyspergujących i czyszczących dodatków nie tylko usunęliśmy istniejące osady, ale także zapobiegliśmy ich ponownemu powstawaniu – bez konieczności kosztownych interwencji mechanicznych.

Problem: Lepkie osady i ich wpływ na produkcję

Lepkie osady, znane również jako stickies, stanowią w przemyśle papierniczym jeden z najczęstszych i najbardziej problematycznych problemów eksploatacyjnych. Powstają jako produkt uboczny recyklingu papieru, gdy do masy włóknistej dostają się kleje, woski, farby drukarskie lub cząstki plastikowe z materiałów opakowaniowych. Te zanieczyszczenia w warunkach temperatury roboczej (40–70 °C) i ciśnienia w maszynie papierniczej przekształcają się w lepkie, wiskozyjne masy, które przylegają do walców, sit, cylindrów suszących i innych części urządzeń.

Konsekwencje są natychmiastowe i kosztowne: obniżona jakość papieru (plamy, dziury, nierównomierna grubość), częstsze przestoje maszyny z powodu czyszczenia, zwiększone zużycie energii oraz zużycie urządzeń. W naszym przypadku problem szczególnie ujawniał się na sitach i walcach prasujących, gdzie osady powodowały rozrywanie wstęgi papieru oraz zwiększały zużycie chemikaliów do obróbki powierzchni. Bez systematycznego rozwiązania sytuacja szybko by się pogarszała, dlatego konieczne było szybkie i celowe działanie.

Diagnostyka: Jak zidentyfikowaliśmy przyczynę i zakres problemu

Pierwszym krokiem do rozwiązania było dokładne określenie źródła i charakteru osadów. Przeprowadziliśmy kompleksową analizę próbek masy włóknistej oraz samych osadów przy użyciu standardowych metod laboratoryjnych. Badanie mikroskopowe ujawniło obecność syntetycznych polimerów (np. akrylanów i polioctanu winylu) oraz wosków, które dostawały się do surowca z recyklingowanego papieru. Ponadto zmapowaliśmy krytyczne miejsca w maszynie papierniczej, gdzie dochodziło do najintensywniejszego gromadzenia się osadów – szczególnie w obszarze sita, walców prasujących i części suszącej.

Kluczowym narzędziem stała się analiza termograwimetryczna (TGA), która pomogła nam określić stabilność temperaturową osadów oraz ich zachowanie w różnych warunkach eksploatacyjnych. Stwierdziliśmy, że w temperaturach powyżej 60 °C dochodzi do znacznego zmiękczenia i lepkości niektórych składników. Równocześnie monitorowaliśmy parametry procesu, takie jak pH masy celulozowej (zwykle 6,5–8,0), twardość wody oraz dozowanie chemikaliów, aby wykluczyć wpływ nieprawidłowego trybu eksploatacji.

Fot. Jorge Fernández Salas / Unsplash

Rozwiązanie: Połączenie środków chemicznych i mechanicznych

Na podstawie diagnozy zaproponowaliśmy wieloetapowe podejście, które łączyło obróbkę chemiczną z modyfikacją warunków eksploatacyjnych. Najskuteczniejsze okazało się zastosowanie specjalnych środków dyspergujących na bazie surfaktantów i polimerowych dodatków, które zapobiegają zlepianiu się lepkich cząstek i utrzymują je w zawiesinie. Substancje te dozowaliśmy bezpośrednio do masy celulozowej w stężeniu 0,05–0,2 % (wagowych), i to na etapie przed sortowaniem i klarowaniem, aby miały wystarczająco dużo czasu na skuteczną interakcję z zanieczyszczeniami.

Równocześnie zoptymalizowaliśmy mechaniczne czyszczenie maszyny: wprowadziliśmy regularne płukania gorącą wodą (70–80 °C) z dodatkiem alkalicznych środków czyszczących, które rozpuszczają organiczne osady. W krytycznych częściach maszyny (np. sita) zwiększyliśmy częstotliwość czyszczenia z cotygodniowej na codzienną. Ponadto dostosowaliśmy temperatury robocze w części suszącej, aby zminimalizować zmiękczanie lepkich składników. Efektem było zmniejszenie występowania osadów o ponad 70 % w ciągu pierwszych dwóch tygodni po wdrożeniu działań.

Prewencja: Jak utrzymać maszynę papierniczą wolną od lepkich osadów na dłuższą metę

Długoterminowa prewencja wymaga systematycznego podejścia i regularnego monitoringu. Podstawą jest kontrola jakości surowca wejściowego – makulatury – oraz jej wstępna obróbka za pomocą procesów flotacyjnych i sortujących, które usuwają grube zanieczyszczenia. Zalecamy wprowadzenie regularnych analiz masy celulozowej pod kątem zawartości substancji lepkich, przynajmniej raz w tygodniu, aby móc szybko reagować na zmiany w składzie surowca.

Nie mniej ważna jest konserwacja maszyny: regularne czyszczenie newralgicznych części, stosowanie odpowiednich smarów i powłok o niskiej adhezji (np. na bazie silikonów lub fluoropolimerów) oraz szkolenie obsługi w celu wczesnego rozpoznawania pierwszych oznak problemu. Kluczowe jest również utrzymywanie stabilnych warunków pracy – zwłaszcza temperatury, pH i dozowania chemikaliów – oraz regularne kalibrowanie czujników i urządzeń pomiarowych. W ten sposób można zminimalizować ryzyko powstawania lepkich osadów i zapewnić płynną oraz efektywną pracę maszyny papierniczej.

Fot.: Nadiia Ganzhyi / Unsplash

Optymalizacja dozowania dodatków w celu zmniejszenia lepkości

W przemyśle papierniczym dodatki odgrywają kluczową rolę w regulacji lepkich osadów, tzw. stickies. Te zanieczyszczenia, pochodzące z recyklingowanych włókien, klejów lub farb drukarskich, mogą gromadzić się na sitach, walcach i innych częściach maszyny. Rozwiązanie polega na ukierunkowanym stosowaniu środków dyspergujących i retencyjnych, które zapobiegają zbijaniu się cząstek i ułatwiają ich wypłukiwanie wodą. Środki dyspergujące, często na bazie poliakrylanów lub fosfonianów, rozpraszają lepkie cząstki do drobnej zawiesiny, zmniejszając ich zdolność do przylegania do powierzchni. Środki retencyjne, takie jak kationowe polimery, pomagają następnie zatrzymać te cząstki w masie papierniczej i usunąć je z procesu.

Dawkowanie dodatków musi być starannie wyważone – zbyt niskie stężenie nie rozwiązuje problemu, natomiast nadmierna ilość może prowadzić do pienienia, pogorszenia odwadniania lub nawet do powstawania nowych osadów. Zaleca się rozpocząć od dawki 0,05–0,2 % w przeliczeniu na suchą masę włókien i stopniowo ją dostosowywać na podstawie wyników testów laboratoryjnych oraz obserwacji eksploatacyjnych. Monitorowanie skuteczności można przeprowadzać poprzez pomiar wielkości i ilości lepkich cząstek w próbkach masy celulozowej przy użyciu standardowych metod badawczych, na przykład analizą mikroskopową lub filtracją przez sita o określonej wielkości oczek.

Optymalizacja parametrów procesowych w celu minimalizacji osadów

Oprócz środków chemicznych niezbędna jest także optymalizacja warunków eksploatacyjnych maszyny papierniczej. Temperatura i pH wody procesowej mają kluczowy wpływ na zachowanie lepkich cząstek. Wysokie temperatury (powyżej 50 °C) mogą zwiększać lepkość niektórych polimerów, podczas gdy zbyt niskie temperatury spowalniają dyspersję. Idealny zakres zwykle mieści się między 40–45 °C, jednak konkretna wartość zależy od składu surowców wejściowych. pH powinno być utrzymywane w lekko zasadowym zakresie (7,5–8,5), ponieważ kwaśne środowisko może sprzyjać koagulacji lepkich substancji i ich osadzaniu się na częściach maszyn.

Kolejnym kluczowym czynnikiem jest prędkość przepływu masy celulozowej i wody w maszynie. Zbyt niska prędkość zwiększa ryzyko sedymentacji, natomiast zbyt wysoka może powodować obciążenia mechaniczne i tworzenie się piany. Zaleca się regularne kontrolowanie i czyszczenie dysz, sit oraz innych newralgicznych punktów, w których dochodzi do spowolnienia przepływu. W niektórych przypadkach pomocna może okazać się modyfikacja geometrii rurociągów lub dodanie turbulizatorów, które poprawiają mieszanie i zmniejszają ryzyko osadzania się zanieczyszczeń. Takie modyfikacje warto przeprowadzać we współpracy z dostawcą wyposażenia maszynowego, aby nie doszło do zakłócenia ogólnej efektywności maszyny.

Długoterminowy monitoring i konserwacja dla stabilnej pracy

Zapobieganie lepkim osadom wymaga systematycznego podejścia i regularnego monitoringu. Zaleca się wprowadzenie dziennika eksploatacyjnego, w którym zapisywane są kluczowe parametry, takie jak dozowanie dodatków, temperatura, pH, ciśnienia oraz stan wizualny maszyny. Te dane umożliwiają identyfikację trendów i szybkie reagowanie na odchylenia. Na przykład stopniowy wzrost ciśnienia na sitach może sygnalizować gromadzenie się osadów, natomiast zmiany pH mogą wskazywać na potrzebę dostosowania reżimu chemicznego.

Regularna konserwacja powinna obejmować nie tylko chemiczne czyszczenie newralgicznych części maszyny, ale także mechaniczne usuwanie osadów. Do czyszczenia można stosować specjalne środki czyszczące na bazie substancji powierzchniowo czynnych lub roztworów alkalicznych, które skutecznie rozpuszczają zanieczyszczenia organiczne. Ważne jest przestrzeganie zalecanych stężeń i czasów ekspozycji, aby nie doszło do uszkodzenia materiałów maszyny. Po chemicznym czyszczeniu konieczne jest dokładne przepłukanie wszystkich części wodą, aby zapobiec pozostałym efektom środków czyszczących na jakość produkowanego papieru.

Potrzebujesz rozwiązania szytego na miarę?

Każdy zakład papierniczy ma swoje specyficzne warunki. GCG Group dostarcza szerokie portfolio dodatków do kontroli lepkich osadów, w tym środków dyspergujących i czyszczących, wraz z szczegółowymi kartami technicznymi oraz kartami charakterystyki (SDS). Skontaktuj się z nami w celu konsultacji i optymalizacji Twojego procesu. Skontaktuj się z nami – lub od razu przejrzyj katalog ponad 1 300 produktów.