La scelta delle piastre di raffinazione giuste dipende dalle caratteristiche della fibra, dagli obiettivi di raffinazione, dalla geometria della piastra, dal carico specifico del bordo, dalla consistenza operativa e dal consumo energetico. La pasta di legno duro richiede generalmente una raffinazione più delicata per preservare le fibre corte, mentre la pasta di legno tenero necessita di una fibrillazione controllata senza un'eccessiva riduzione della lunghezza delle fibre. La pasta riciclata richiede un design bilanciato della piastra che tenga conto della qualità variabile delle fibre, delle fini e dei contaminanti.

La piastra di raffinazione più adatta non è necessariamente l'opzione più dura, aggressiva o costosa. È il design che raggiunge le proprietà della pasta richieste a un costo energetico accettabile, mantenendo al contempo un funzionamento affidabile e una ragionevole durata di servizio.

Per le cartiere che producono carta tissue, carta da stampa e scrittura, carta kraft, linerboard o cartone ondulato, la corretta selezione delle piastre di raffinazione può influenzare significativamente il legame delle fibre, il drenaggio, la resistenza del foglio e la gestibilità della macchina continua e dei suoi componenti.

Risposta rapida

Scegliere le piastre di raffinazione abbinando la geometria della piastra al tipo di fibra, all'obiettivo di raffinazione e ai vincoli energetici. Il legno duro necessita di design a barre sottili con basso carico specifico del bordo. Il legno tenero necessita di fibrillazione controllata con un adeguato trasporto delle fibre. La pasta riciclata necessita di piastre bilanciate e resistenti all'usura che gestiscano i contaminanti. Verificare la compatibilità, il grado del materiale e il costo operativo totale prima dell'acquisto.

Punti chiave

• Abbinare il pattern della piastra al materiale: legno duro, legno tenero o riciclato.

• Le piastre a barre sottili supportano la raffinazione a bassa intensità per fibre corte.

• La larghezza delle scanalature e l'angolo delle barre influenzano il trasporto della pasta e la capacità idraulica.

• Il carico specifico del bordo (SEL) descrive l'intensità della raffinazione.

• Calcolare l'energia netta specifica di raffinazione in kWh/t di sostanza secca.

• Monitorare la lunghezza delle fibre, le fini, la resistenza alla trazione, allo strappo e il drenaggio.

• Confrontare i fornitori in base al costo operativo totale, non solo al prezzo.

• Verificare il modello del raffinatore, le dimensioni della piastra e il grado del materiale prima dell'ordinazione.

Tabella riassuntiva: Selezione delle piastre di raffinazione per materiale

1. Abbinare il pattern della piastra al materiale della pasta

Diversi materiali di pasta rispondono in modo diverso alla raffinazione meccanica. Prima di selezionare un pattern di piastra di raffinazione, è importante comprendere la morfologia delle fibre e il grado di carta desiderato.

Pasta di legno duro

La pasta di legno duro, inclusi eucalipto, betulla e altre paste a fibra corta, contiene generalmente fibre più corte rispetto alla pasta di legno tenero. L'obiettivo primario della raffinazione è spesso quello di migliorare la flessibilità delle fibre, la fibrillazione superficiale e il potenziale di legame senza un eccessivo taglio delle fibre o una perdita di volume.

Per molte applicazioni di raffinazione di legno duro a bassa consistenza, le piastre di raffinazione a barre sottili o ultra-sottili possono fornire interazioni frequenti e a bassa intensità con le fibre. Considerazioni importanti includono barre più strette e scanalature opportunamente progettate, maggiore lunghezza del bordo tagliente, minore carico specifico del bordo, generazione controllata di fini e preservazione della lunghezza delle fibre e del volume della carta.

Un'intensità di raffinazione eccessiva può aumentare la produzione di fini, ridurre le prestazioni di drenaggio e influenzare negativamente determinate proprietà della carta. Per le cartiere che lavorano pasta di eucalipto per carta tissue o da stampa, il design della piastra preferito dovrebbe riflettere l'equilibrio richiesto tra resistenza alla trazione, morbidezza, volume e drenaggio.

Pasta di legno tenero

La pasta di legno tenero, come la pasta kraft di pino o abete, contiene generalmente fibre più lunghe con un maggiore potenziale di rinforzo. L'obiettivo è spesso quello di migliorare la fibrillazione esterna e interna preservando una lunghezza sufficiente delle fibre per la resistenza allo strappo e il rinforzo del foglio.

Rispetto alla raffinazione del legno duro, le applicazioni di legno tenero possono tollerare o richiedere un'intensità di raffinazione maggiore, a seconda del materiale e del grado di carta. La selezione della piastra dovrebbe considerare la larghezza delle barre e delle scanalature, l'angolo di incrocio delle barre, la lunghezza effettiva del bordo tagliente, le caratteristiche di passaggio e pompaggio delle fibre, nonché il carico specifico del bordo e l'energia netta di raffinazione.

Scanalature più larghe o pattern di piastre più aperti possono essere adatti quando il trasporto della pasta e la capacità idraulica sono importanti. Tuttavia, un pattern a barre spesse non è automaticamente la scelta migliore per ogni applicazione di legno tenero. Anche i design a barre sottili a bassa intensità possono essere appropriati quando la preservazione delle fibre e l'efficienza energetica sono prioritarie.

Pasta riciclata

La pasta riciclata, inclusi OCC, carta mista e carta da stampa recuperata, presenta sfide aggiuntive. Le fibre riciclate hanno già subito cicli precedenti di spappolamento, essiccazione e produzione di carta. La loro capacità di legame, la lunghezza delle fibre e la flessibilità possono differire dalle fibre vergini. La pasta riciclata può anche contenere cariche, fini, stickies, sabbia e altri contaminanti.

Le piastre di raffinazione selezionate dovrebbero fornire un adeguato sviluppo delle fibre minimizzando il taglio non necessario delle fibre e un'eccessiva generazione di fini. Per la pasta riciclata, considerare la composizione del materiale, la qualità delle fibre riciclate, la lunghezza delle fibre esistenti e il contenuto di fini, il carico di contaminanti, la resistenza all'usura delle piastre, la resistenza della carta richiesta e il drenaggio, nonché il consumo di energia di raffinazione.

Un pattern di piastra altamente aggressivo può aumentare il consumo di energia senza produrre un miglioramento proporzionale nella resistenza della carta finita.

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2. Comprendere la larghezza delle barre, la larghezza delle scanalature e il carico specifico del bordo

La geometria della piastra di raffinazione determina come le fibre interagiscono con il rotore e lo statore durante la raffinazione. Tre importanti parametri geometrici sono la larghezza delle barre, la larghezza delle scanalature e l'angolo delle barre.

La larghezza delle barre influisce sulla geometria del contatto di raffinazione, mentre la larghezza e la profondità delle scanalature influenzano il trasporto della pasta, la capacità idraulica e il movimento delle fibre attraverso la zona di raffinazione.

I design a barre sottili possono fornire più incroci di barre e una maggiore lunghezza del bordo tagliente all'interno di una data area di raffinazione. I pattern più spessi possono fornire una maggiore capacità idraulica e un migliore passaggio di fibre lunghe o paste difficili, a seconda dell'applicazione. Il design corretto deve bilanciare l'azione di raffinazione con il flusso della pasta e la durabilità meccanica.

Il carico specifico del bordo è un parametro ampiamente utilizzato per descrivere l'intensità della raffinazione. Si calcola come potenza netta di raffinazione divisa per la lunghezza del bordo tagliente. Un SEL più elevato rappresenta generalmente una maggiore energia applicata per unità di lunghezza del bordo di incrocio, mentre un SEL inferiore indica interazioni di raffinazione più delicate.

Tuttavia, il SEL non descrive ogni aspetto del trattamento delle fibre. La larghezza delle barre, l'angolo di incrocio, la consistenza della pasta, la distanza tra le piastre e le proprietà delle fibre influenzano anche il risultato effettivo della raffinazione.

La ricerca pubblicata sulla raffinazione discute comunemente valori di SEL inferiori per le paste chimiche di legno duro rispetto a quelle di legno tenero. Ad esempio, studi sulla raffinazione del legno duro hanno esaminato valori intorno a 0,2-0,6 J/m, mentre la raffinazione del legno tenero può operare a intensità più elevate a seconda dell'applicazione. Queste cifre dovrebbero essere trattate come riferimenti ingegneristici piuttosto che come obiettivi operativi universali.

La lunghezza del bordo tagliente descrive la lunghezza totale effettiva del bordo di incrocio generata al secondo. Alla stessa potenza netta di raffinazione, aumentare la CEL effettiva riduce il SEL calcolato. Questo è uno dei motivi per cui le piastre di raffinazione a barre sottili possono supportare la raffinazione a bassa intensità. Tuttavia, massimizzare semplicemente la CEL non è sufficiente. La piastra deve comunque fornire una capacità idraulica accettabile, un flusso di pasta stabile e un'adeguata resistenza meccanica.

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3. Ridurre il consumo energetico di raffinazione senza sacrificare la qualità della pasta

La raffinazione è un'operazione che consuma molta energia nella preparazione della pasta. L'obiettivo non dovrebbe essere quello di minimizzare la potenza del motore a tutti i costi, ma di ottenere le proprietà delle fibre richieste utilizzando il minor input energetico netto pratico.

L'energia netta specifica di raffinazione può essere calcolata come potenza netta di raffinazione divisa per la produttività di pasta secca all'aria. Questo valore può essere utilizzato per confrontare le prestazioni di raffinazione quando le caratteristiche della pasta e le condizioni operative sono comparabili.

Più raffinazione non sempre produce carta più resistente. Una raffinazione eccessiva può accorciare le fibre, generare fini aggiuntivi, ridurre il drenaggio e aumentare la domanda di essiccazione. Per alcuni gradi di carta, una sovraraffinazione può migliorare una proprietà di resistenza riducendone un'altra.

Una strategia di raffinazione di successo deve bilanciare lo sviluppo delle fibre, la resistenza della carta, il drenaggio, il volume e il consumo energetico.

Il Canadian Standard Freeness (CSF) e il Schopper-Riegler Degree (SR) sono comunemente usati per valutare le caratteristiche di drenaggio della pasta. Tuttavia, ottenere lo stesso CSF o SR non significa necessariamente che due design di piastre di raffinazione producano una qualità di fibra equivalente. Una valutazione completa dovrebbe includere la distribuzione della lunghezza delle fibre, il contenuto di fini, l'indice di trazione, l'indice di strappo, l'indice di scoppio, la freeness, il consumo netto di energia specifica e le prestazioni di drenaggio della macchina continua.

Ad esempio, due pattern di piastre possono entrambi aumentare la raffinazione della pasta da 20°SR a 35°SR, ma uno può produrre una maggiore fibrillazione mentre l'altro causa un maggiore taglio delle fibre. Le proprietà finali della carta possono quindi differire anche quando il CSF misurato è identico.

4. Confrontare i fornitori di piastre di raffinazione in base a prestazioni, resistenza all'usura e costi di sostituzione

Quando si acquistano piastre di raffinazione di ricambio, il prezzo e le dimensioni nominali non dovrebbero essere gli unici criteri di selezione. Un fornitore affidabile dovrebbe essere in grado di confermare la compatibilità dimensionale, le specifiche dei materiali, l'idoneità del pattern della piastra e la qualità di fabbricazione.

Prima di ordinare, confermare il produttore e il modello del raffinatore, il diametro esterno e interno della piastra, le configurazioni del rotore e dello statore, il numero di segmenti, lo spessore dei segmenti, le posizioni dei fori di montaggio, le dimensioni dei fori dei bulloni, la direzione di rotazione e pompaggio, e il pattern della piastra esistente o il numero del disegno.

Anche quando due piastre di raffinazione hanno lo stesso diametro nominale, potrebbero non essere intercambiabili. Le dimensioni di montaggio, l'orientamento dei segmenti e la geometria della piastra devono essere verificate attentamente.

Le piastre di raffinazione sono prodotte con diverse leghe resistenti all'usura e gradi di acciaio inossidabile. La selezione del materiale dipende dalle condizioni operative, dall'esposizione alla corrosione, dal carico d'impatto e dall'abrasione. Le opzioni comuni possono includere acciaio fuso ad alto contenuto di cromo, acciaio inossidabile resistente all'usura, acciaio inossidabile martensitico, acciaio inossidabile indurito per precipitazione e altre leghe specifiche per l'applicazione.

Una maggiore durezza non garantisce automaticamente una maggiore durata. Un materiale adatto deve fornire la combinazione richiesta di resistenza all'usura, resistenza alla corrosione, tenacità e stabilità dimensionale.

Un confronto utile dovrebbe considerare il costo operativo totale, inclusi il costo di acquisto, il costo energetico, il costo di manutenzione, il costo di fermo macchina e le perdite legate alla qualità. Una piastra di raffinazione a prezzo inferiore può diventare più costosa se richiede sostituzioni frequenti, consuma più energia o produce una qualità di pasta inconsistente.

Quando si valuta un fornitore di piastre di raffinazione, richiedere disegni di produzione dettagliati, specifiche del grado del materiale e della durezza, disegni o fotografie del pattern della piastra, identificazione del rotore e dello statore, registri di ispezione dimensionale, esperienza applicativa pertinente, raccomandazioni basate sul materiale della pasta e sulle condizioni operative, e istruzioni di sostituzione e installazione.

Se possibile, condurre una prova di produzione controllata e confrontare i risultati con le piastre di raffinazione esistenti.

Domande frequenti

1. Posso usare lo stesso pattern di piastra di raffinazione per pasta di legno duro e tenero?
Un pattern comune può essere utilizzabile in alcune applicazioni a materiale misto, ma non è necessariamente ottimale per entrambi i tipi di fibra. Il legno duro e il legno tenero hanno requisiti di raffinazione diversi, quindi la geometria della piastra dovrebbe essere selezionata in base al materiale e alle proprietà della carta target.

2. Le piastre di raffinazione a barre sottili sono sempre più efficienti dal punto di vista energetico?
No. I design a barre sottili possono supportare la raffinazione a bassa intensità, ma le loro prestazioni dipendono dal flusso della pasta, dalla consistenza, dalla configurazione del raffinatore e dallo sviluppo delle fibre richiesto. L'efficienza energetica deve essere verificata in condizioni operative reali.

3. Qual è il miglior materiale per le piastre di raffinazione per pasta riciclata?
Il miglior materiale dipende dal carico di contaminanti, dalle condizioni di corrosione, dall'intensità della raffinazione e dai requisiti operativi. Possono essere considerate leghe resistenti all'usura o gradi di acciaio inossidabile adatti, ma la rimozione a monte dei contaminanti è altrettanto importante.

4. Come faccio a sapere quando le piastre di raffinazione necessitano di sostituzione?
I segnali di avvertimento comuni includono un aumento del consumo energetico a parità di qualità della pasta, un calo delle prestazioni di raffinazione, un'usura eccessiva delle piastre, barre danneggiate, vibrazioni anomale e condizioni operative instabili.

5. Quali informazioni devo fornire quando richiedo piastre di raffinazione di ricambio?
Fornire la marca e il modello del raffinatore, i disegni delle piastre esistenti, le dimensioni, i requisiti del materiale, il tipo di pasta, la capacità produttiva, la consistenza della pasta, la potenza operativa e i risultati di raffinazione desiderati.

6. Cos'è il carico specifico del bordo e perché è importante?
Il carico specifico del bordo è la potenza netta di raffinazione divisa per la lunghezza del bordo tagliente. Descrive l'intensità della raffinazione. Un SEL inferiore significa interazioni più delicate con le fibre; un SEL superiore applica più energia per incrocio di barra. Aiuta a confrontare i design delle piastre ma non cattura ogni aspetto del trattamento delle fibre.

7. Come influisce la larghezza delle scanalature sulla raffinazione?
La larghezza e la profondità delle scanalature influenzano il trasporto della pasta, la capacità idraulica e il movimento delle fibre attraverso la zona di raffinazione. Scanalature più larghe possono essere adatte per applicazioni ad alto flusso o a fibre lunghe; scanalature più strette sono adatte per la raffinazione a bassa intensità.

8. Posso ridurre il consumo energetico di raffinazione senza perdere resistenza?
Sì, selezionando una geometria della piastra che raggiunga lo sviluppo delle fibre desiderato con una minore energia specifica netta. Monitorare la lunghezza delle fibre, le fini e il drenaggio — non solo la freeness — ed evitare la sovraraffinazione.

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