Hintergrund und Aufgabenstellung
Bentonit ist ein natürlich vorkommendes Aluminiumsilikat mit ausgeprägter interkristalliner Quellfähigkeit. Aufgrund seiner besonderen Mineralstruktur kann Bentonit große Mengen Wasser aufnehmen und stabile kolloidale Suspensionen beziehungsweise Gele bilden.
Diese Eigenschaften machen Bentonit zu einem wichtigen Funktionsstoff in zahlreichen industriellen Anwendungen. Neben Anwendungen im Tiefbau oder der Umwelttechnik spielt Bentonit auch in der Papierindustrie eine bedeutende Rolle.
In der Papierherstellung werden Bentonitsuspensionen insbesondere eingesetzt, um:
- Fein- und Füllstoffpartikel auszuflocken
- die Haftung von Ton- und Mineralpartikeln an den Papierfasern zu verbessern
- Retentions- und Entwässerungseigenschaften zu optimieren
- die Papierqualität und Prozessstabilität zu erhöhen
Durch die gezielte Zugabe von Bentonitsuspensionen werden verbessert:
- die Blattbildung
- die Oberflächenqualität
- die mechanischen Eigenschaften des Papiers
- die Prozessführung in der Papiermaschine
Eine optimal aufbereitete Bentonitsuspension trägt außerdem dazu bei:
- Staubentwicklung zu reduzieren
- Leimungs- und Mineralverluste zu minimieren
- den Wasserhaushalt der Anlage zu verbessern
- die Effizienz der Entwässerung deutlich zu steigern
Die Leistungsfähigkeit der Bentonitsuspension hängt entscheidend von vollständiger Hydratation, feiner Dispergierung, Agglomeratfreiheit und reproduzierbaren rheologischen Eigenschaften ab.
Die Herausforderungen
Die Herstellung hochwertiger Bentonitsuspensionen für die Papierindustrie stellt hohe Anforderungen an die Misch- und Dispergiertechnik.
Bentonit neigt beim Kontakt mit Wasser zur Bildung von Agglomeraten, wenn die Partikel nicht unmittelbar und intensiv benetzt werden. Gleichzeitig steigt die Viskosität der Suspension bereits während des Mischprozesses deutlich an, wodurch die weitere Dispergierung erschwert wird.
Bei der Herstellung mit konventionellen Rührwerken treten häufig folgende Probleme auf:
- unzureichende Scherkräfte zur vollständigen Desagglomeration
- Bildung von Klumpen und Agglomeraten („Fischaugen“)
- ungleichmäßige Hydratation der Bentonitpartikel
- lange Quell- und Reifezeiten
- schwankende Suspensionsqualität
- hoher Energiebedarf
- starke Staubentwicklung beim Pulvereintrag
- hoher Platzbedarf durch große Misch- und Reifebehälter
Für die Papierindustrie ist jedoch eine konstant hochwertige und reproduzierbare Suspension von entscheidender Bedeutung.
Bereits geringe Schwankungen der Bentonitqualität können sich negativ auswirken auf:
- Retention
- Entwässerungsverhalten
- Papierformation
- Füllstoffbindung
- Oberflächenqualität
Moderne Papiermaschinen werden kontinuierlich und mit hohen Durchsatzleistungen betrieben. Dies erfordert eine besonders zuverlässige und wirtschaftliche Herstellung der Bentonitsuspension.
Die Lösung
Seit vielen Jahren liefert Cavitron Maschinen und Anlagen zur Herstellung hochwertiger Bentonitsuspensionen für unterschiedlichste industrielle Anwendungen, darunter auch Systeme für die Papier- und Zellstoffindustrie.
Das Herzstück der Anlagen bildet der Cavitron Inline-Dispergierer mit speziell entwickeltem Rotor/Stator-System.
Während des kontinuierlichen Prozesses wird das Bentonit-Wasser-Gemisch gezielt durch den hochscherenden Arbeitsbereich der Maschine gefördert. Dabei entstehen intensive hydraulische und mechanische Scherkräfte, welche Bentonitagglomerate zuverlässig auflösen und die Partikel homogen in der Flüssigkeit verteilen.
Durch die intensive Desagglomeration:
- wird die aktive Oberfläche der Bentonitpartikel maximiert
- wird die Hydratation deutlich beschleunigt
- wird die Gelbildung aktiviert
- entsteht eine stabile und homogene Suspension
Die integrierte Pumpwirkung der Cavitron-Maschine fördert die Suspension anschließend direkt in den Zwischen- oder Reifebehälter, wo innerhalb kurzer Zeit die endgültigen rheologischen Eigenschaften erreicht werden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Rührwerkslösungen ermöglicht das Cavitron-System:
- deutlich kürzere Prozesszeiten
- geringeren Energieverbrauch
- reproduzierbare Produktqualität
- reduzierte Staubemissionen
- eine kompakte und wirtschaftliche Anlagenbauweise
Weitere Vorteile für Papierhersteller:
- hohe Produktqualität durch intensive Desagglomeration und homogene Partikelverteilung
- verbesserte Papierqualität
- optimierte Retention und Entwässerung
- reproduzierbare Prozessbedingungen
- kürzere Prozess- und Reifezeiten
- energieeffizienter und wirtschaftlicher Betrieb
- geringe Staubentwicklung und hoher Arbeitsschutz
- robuste und vielseitige Auslegung für den industriellen Dauerbetrieb
- geringer Wartungsaufwand
- maßgeschneiderte Anlagenkonzepte
Neben Stand-Alone-Maschinen liefert Cavitron auch komplette Prozessanlagen inklusive Behältern, Dosiertechnik, Fördertechnik, Steuerungstechnik und Reifesystemen.
Fazit
Die Qualität von Bentonitsuspensionen hat einen entscheidenden Einfluss auf die Effizienz und Produktqualität moderner Papierherstellungsprozesse. Insbesondere die vollständige Hydratation und homogene Dispergierung der Bentonitpartikel sind wesentliche Voraussetzungen für stabile Retentions-, Flockungs- und Entwässerungseigenschaften.
Cavitron Inline-Dispergierer ermöglichen durch ihre hochscherende Rotor/Stator-Technologie eine schnelle, reproduzierbare und wirtschaftliche Herstellung hochwertiger Bentonitsuspensionen.
Dadurch werden Prozesszeiten, Energieverbrauch und Wartungsaufwand reduziert, während gleichzeitig Prozessstabilität und Papierqualität verbessert werden.
Dank jahrzehntelanger Erfahrung in der Dispergier- und Verfahrenstechnik ist Cavitron ein geschätzter Partner für die Planung neuer Prozessanlagen, die Optimierung bestehender Prozesse sowie die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für die Papier- und Zellstoffindustrie.
Übersicht Kundenvorteile
1
Große Auswahl an Systemen
2
Rationalisierung durch Prozessintegration
3
Schneller und reproduzierbarer Aufschluss
4
Platzsparend und sauber
5
Bessere Kontrolle von Druck und Temperatur
6
Reduzierter Energieeinsatz
7
Emissionsfreier Betrieb
8
Höhere Konzentrationen möglich
- Große Auswahl an Systemen: Cavitron bietet verschiedene Rotor-Stator-Konstruktionen, die auf die individuellen Anforderungen des Einkapselungsprozesses zugeschnitten werden können. Kunden profitieren von optimal angepassten Maschinen, um ASA in unterschiedlichen Konzentrationen und Viskositäten sicher zu verarbeiten.
- Rationalisierung durch Prozessintegration: Das Einkapseln von ASA kann in einem einzigen Durchgang erfolgen, sodass zusätzliche Prozessschritte entfallen. Dadurch sinken die Produktionszeiten und Kosten, während die Produktqualität durch die direkte und vollständige Einkapselung steigt.
- Schneller und reproduzierbarer Aufschluss: Die engen Spaltmaße und die hohe Scherenergie des Rotor-Stator-Systems sorgen für eine sofortige Zerkleinerung und Verteilung des ASA. Das macht den Prozess reproduzierbar und vereinfacht die Qualitätskontrolle.
- Platzsparend und sauber: Im Vergleich zur klassischen Chargenproduktion benötigt ein kontinuierliches System von Cavitron bis zu 90 % weniger Platz. Es gibt keine verklebten Behälter oder Einbauteile, weil das Produkt durch die Maschine zwangsbefördert wird. Das vermeidet Rückstände und reduziert Reinigungsaufwand.
- Bessere Kontrolle von Druck und Temperatur: Durch das sehr geringe Volumen in der Bearbeitungszone lassen sich wichtige Prozessparameter genau steuern. Dies verhindert vorzeitige Hydrolyse von ASA und sichert eine gleichbleibend hohe Produktqualität.
- Reduzierter Energieeinsatz: Da das Produkt durch extrem kleine Bearbeitungszonen strömt, wird die zum Dispergieren benötigte Energie effizienter genutzt. So entsteht eine stabile Emulsion, ohne dass hohe Rührleistungen benötigt werden.
- Emissionsfreier Betrieb: Der Einkapselungsprozess findet in einem geschlossenen System statt. Keine Stäube gelangen in die Umgebungsluft, was sowohl die Sicherheit der Mitarbeiter als auch den Umweltschutz erhöht.
- Höhere Konzentrationen möglich: Die Maschinen von Cavitron können mit höheren Feststoffanteilen und Konzentrationen umgehen, sodass weniger Wasser oder Lösungsmittel verwendet werden muss. Dadurch verringert sich der Ressourceneinsatz und die Produktionskosten sinken.
Mit diesen Eigenschaften und Vorteilen schaffen die Rotor-Stator-Systeme von Cavitron einen hocheffizienten, verlässlichen und kostengünstigen Einkapselungsprozess für ASA in Stärkeleim. Unternehmen, die auf diese Technologie setzen, profitieren nicht nur von einer verbesserten Produktqualität, sondern auch von einer erheblichen Steigerung ihrer Prozess- und Energieeffizienz.
Allgemeine technische Spezifikationen
Statische Dichtungen:
Viton, Teflon, Kalrez, andere Elastomere.
Betriebsdruck:
Bedarfsabhängig, bis 100 bar, Standard: bis 10 bar.
Betriebstemperatur:
Bedarfsabhängig bis 250 °C, Standard: 150 °C.
Leistungen, Energieeinsatz:
Typenübersicht Download.
Antriebe und Kraftübertragung:
Drehstrommotoren, Hochfrequenzmotoren, mechanische Getriebe, Regelantriebe, stufenlose, elektronisch gesteuerte und kontrollierte. Keilriemen, Poly-V-Riemen.
Intensitätsstufen:
Betriebsbezogene, von der groben Vermischung bis zur Dispergierung im Angström-Bereich.
Lagerung:
Kegelrollenlager, Schrägkugellager (doppelt).
engineered.
