الموجات فوق الصوتية في صناعة الورق
برزت الموجات فوق الصوتية الكهربائية كتقنية معالجة متعددة الاستخدامات وموفرة للطاقة في مصانع الورق الحديثة. من خلال إدخال الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة في أنظمة السوائل أو الطين، يمكن للمطاحن تسخير تأثيرات التجويف - تكوين الفقاعات المجهرية وانهيارها – لتحسين الخلط ونقل الكتلة وتعديل الألياف وإزالة الملوثات. ونظرًا لأن كلاً من إنتاج الألياف البكر ومعالجة الورق المعاد تدويره يواجهان ضغوطًا متزايدة للحد من استخدام الطاقة واستهلاك المياه والطلب على المواد الكيميائية، فإن تقنية الموجات فوق الصوتية توفر مجموعة مقنعة من الحلول المضمنة والجاهزة للتعديل التحديثي.
الموجات فوق الصوتية في صناعة الورق
في تصنيع الورق، يتم تطبيق أنظمة الموجات فوق الصوتية في المقام الأول لتحسين جودة المخزون وأداء الألياف واستقرار العملية. أحد التطبيقات المهمة هو تفريغ الغازات من معلقات اللب. يمكن للهواء المحتبس في المخزون أن يسبب علامات مائية وشرائط وعيوب في التكوين تقلل بشكل مباشر من جودة الورق. تعمل إزالة الغازات بالموجات فوق الصوتية على إزالة الغازات الذائبة والمحتبسة بكفاءة من عجائن اللب مما يؤدي إلى استقرار الطرف الرطب ويساعد على منع العيوب البصرية دون الحاجة إلى مواد كيميائية إضافية.
تطبيق رئيسي آخر هو تعزيز الرجفان الليفي. تعمل الموجات فوق الصوتية الكهربائية على تعزيز الرجفان الخارجي والداخلي لألياف اللب عن طريق توليد قوى قص موضعية مكثفة من خلال التجويف. ويمكن أن يحل هذا جزئياً محل مراحل الضرب والتكرير التقليدية أو يعززها. بالمقارنة مع التكرير الميكانيكي وحده، يمكن أن تحقق المعالجة بالموجات فوق الصوتية نموًا مماثلًا أو محسنًا للألياف مع استهلاك طاقة أقل. والأهم من ذلك، يتم الحفاظ على قوة الألياف، وفي بعض الحالات يتم تحسينها، لأن الموجات فوق الصوتية تعزز الليف المتحكم به بدلاً من القطع المفرط للألياف. الطاقة بالموجات فوق الصوتية يمكن أن تساعد أيضا التفاعلات الكيميائية المرتبطة بتعديل الألياف، مثل عمليات الأكسدة أو التبييض، وتحسين كفاءة التفاعل والتوحيد.
سونيكاتور UIP6000hdT للتشتت الداخلي للمواد الكيميائية الطرفية الرطبة
يمكن أن تدعم الموجات فوق الصوتية أيضًا تفكك اللب، إما أثناء تكسير رقائق الخشب إلى لب أو أثناء إعادة تكسير الورق المسترد. يعمل التجويف على تسريع فصل الألياف وتخفيف الترابط بين الألياف والحشوات والأحبار والطلاءات، مما يحسن من كفاءة اللب ويقلل من وقت المعالجة.
الصوتيات في الطرف الرطب
تدرك عمليات صناعة الورق بشكل متزايد أن التحسينات في أداء النهاية الرطبة مدفوعة بكفاءة استخدام المواد الكيميائية أكثر من زيادة جرعات المواد المضافة. ونتيجة لذلك، يكتسب التشتت بالموجات فوق الصوتية الاهتمام كتقنية معالجة متقدمة للتنشيط والتجانس المتحكم فيه للمواد المضافة النهائية الرطبة قبل إضافة المخزون. تعمل الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة على توليد قوى القص التي يسببها التجويف والتي تعمل على تفكيك الجسيمات وتعزيز التشتت المنتظم للبوليمرات والمواد المالئة والمستحلبات في تيارات المعالجة المضمنة. ويؤدي هذا التشتت المعزز إلى تفاعلات أكثر قابلية للتنبؤ بين المواد الكيميائية والألياف، وتحسين الاحتفاظ وتكوين الصفائح وزيادة استقرار العملية، مع تقليل الطلب الكيميائي الكلي واستهلاك الطاقة في الوقت نفسه. ونظراً لقابلية التوسع الخطي وتوافر أنظمة الموجات فوق الصوتية من الدرجة الصناعية من Hielscher Ultrasonics، فقد تقدم التشتت بالموجات فوق الصوتية من الدراسات على نطاق المختبر إلى التنفيذ على نطاق كامل كاستراتيجية قوية تقنياً وقابلة للتطبيق اقتصادياً لتحسين النهاية الرطبة.
اقرأ المزيد عن مزايا التشتت بالموجات فوق الصوتية في الطرف الرطب لمصانع الورق!
الموجات فوق الصوتية في إعادة تدوير الورق
في تطبيقات إعادة التدوير، تعالج الموجات فوق الصوتية الكهربائية بعض التحديات الأكثر إلحاحًا في معالجة الألياف المستعادة. أحد الاستخدامات الرئيسية هو تنظيف الألياف وإزالة الملوثات. يساعد التجويف بالموجات فوق الصوتية على فصل الأوساخ والزيوت وأحبار الطباعة والملونات وبقايا الطلاء من أسطح الألياف. في عمليات إزالة الحبر، تعمل الموجات فوق الصوتية على تعزيز انفصال جسيمات الحبر وتشتتها، مما يحسن من كفاءة التعويم أو الغسيل ويتيح مستويات سطوع أعلى مع تقليل المدخلات الكيميائية.
تساهم الموجات فوق الصوتية أيضاً في الحد من الميكروبات في أنظمة المياه البيضاء. من خلال تعطيل الخلايا الميكروبية والأغشية الحيوية ميكانيكيًا، يمكن للمعالجة بالموجات فوق الصوتية أن تخفض الأحمال الميكروبية دون الاعتماد فقط على المبيدات الحيوية. وهذا يدعم حلقات مياه المعالجة الأنظف ويمكن أن يقلل من الرائحة وتكوين الوحل ومخاطر الحشف الحيوي.
ومن التطبيقات المهمة الأخرى المتعلقة بإعادة التدوير نزح المياه. يمكن للطاقة بالموجات فوق الصوتية تحسين خصائص التصريف لمعلقات الألياف عن طريق تعديل شبكات الألياف وتقليل المياه المربوطة. يمكن أن يؤدي تعزيز نزح المياه إلى زيادة كفاءة الضغط والأسلاك، مما يقلل من الطلب على الطاقة الحرارية في مراحل التجفيف اللاحقة.
طاقة Sonication مقابل وقت التصريف (بالدقائق) لإعداد الورق النانوي (المقابلة لعينة CNF (1) LA).
100 J / ml من طاقة الصوتنة يتوافق مع 100 ثانية من الصوتنة ، إلخ.
(الدراسة والصورة: ©سيثي وآخرون ، 2018)
تطبيقات المعالجة الإضافية
وبالإضافة إلى معالجة الألياف والمياه، تُستخدم الموجات فوق الصوتية الكهربائية لمجانسة وتشتيت عجائن الورق والمواد المضافة. يضمن التجانس بالموجات فوق الصوتية توزيعًا موحدًا للمواد المالئة والأصباغ والبوليمرات والمواد المضافة الوظيفية، مما يحسن الكفاءة الكيميائية واتساق المنتج. يتم تطبيق الموجات فوق الصوتية أيضًا في عمليات الرش والطلاء، حيث تولد فوهات الموجات فوق الصوتية قطرات دقيقة وموحدة للتطبيق الدقيق للطلاءات أو عوامل التحجيم أو الطبقات الوظيفية على أسطح الورق.
التكامل الداخلي والتنفيذ الصناعي
تتمثل الميزة الرئيسية لتقنية الموجات فوق الصوتية في أن معظم التطبيقات يمكن تنفيذها بشكل مضمن، مما يسمح للمطاحن بتعديل المفاعلات فوق الصوتية في حلقات المعالجة الحالية دون إعادة تصميم كبيرة. يمكن تحجيم أنظمة الموجات فوق الصوتية المتدفقة بالموجات فوق الصوتية خطيًا وتكييفها مع اتساق ومعدلات تدفق وأهداف عملية محددة.
مع اختيار النظام المناسب والتكامل المناسب، تصبح الموجات فوق الصوتية الكهربائية أداة مرنة لتكثيف العملية بدلاً من معالجة مستقلة. يدعم موردو المعدات مثل Hielscher Ultrasonics المصانع في اختيار وتكوين أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية المصممة خصيصًا لتحديات تصنيع الورق أو إعادة التدوير المحددة.
جهاز صوتي بقوة 16,000 واط لمعالجة اللب والمعالجة الكيميائية في مصانع الورق
تحسين جودة الورق وتقليل التكاليف
من تحسين تطوير الألياف وتشتتها إلى تمكين إعادة التدوير الأنظف والتشغيل النهائي الرطب الأكثر استقرارًا، تقدم الموجات فوق الصوتية الكهربائية مجموعة واسعة من التطبيقات في مصانع الورق. إن قدرتها على تعزيز العمليات الفيزيائية والكيميائية مع تقليل استهلاك الطاقة والمياه والمواد الكيميائية تجعل الموجات فوق الصوتية تقنية جذابة بشكل متزايد لكل من المنشآت الجديدة والتعديلات التحديثية. مع استمرار الاستدامة والكفاءة في تشكيل صناعة الورق، يتم وضع المعالجة بالموجات فوق الصوتية كحل عملي وقابل للتطوير لصناعة الورق الحديثة.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| 15 إلى 150 لتر | 3 إلى 15 لتر / دقيقة | UIP6000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000hdT |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000hdT |
التصميم والتصنيع والاستشارات – جودة صنع في ألمانيا
Hielscher الموجات فوق الصوتية معروفة جيدا لأعلى معايير الجودة والتصميم. المتانة والتشغيل السهل تسمح بالتكامل السلس للموجات فوق الصوتية لدينا في المنشآت الصناعية. يتم التعامل بسهولة مع الظروف القاسية والبيئات الصعبة بواسطة الموجات فوق الصوتية Hielscher.
Hielscher Ultrasonics هي شركة حاصلة على شهادة الأيزو وتركز بشكل خاص على الموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. بطبيعة الحال، الموجات فوق الصوتية Hielscher هي CE المتوافقة وتلبية متطلبات UL، وكالة الفضاء الكندية وبنفايات.
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.
الأدب / المراجع
- Jatin Sethi, Kristiina Oksman, Mirja Illikainen, Juho Antti Sirviö (2018): Sonication-assisted surface modification method to expedite the water removal from cellulose nanofibers for use in nanopapers and paper making. Carbohydrate Polymers, Volume 197, 2018. 92-99.
- Thompson, R. and Manning, A. (2005): A review of ultrasound and its applications in papermaking. Progress in Paper Recycling 14, 2005. 26-42.
- Manning A.; Fricker A.; Thompson R. (2009): The anomalous effect of high intensity ultrasound on paper fibre‐filler combinations. Pigment & Resin Technology, Vol. 38 No. 4; 2009. 218–229.
- Brodeur, P.; Gerhardstein, J.P. (1998): Overview of applications of ultrasonics in the pulp and paper industry. In Proceedings of the 1998 IEEE
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.