Ultralyd i papirfremstilling

Power-ultralyd er blevet en alsidig og energieffektiv procesteknologi i moderne papirfabrikker. Ved at indføre højintensive ultralydsbølger i væske- eller slamsystemer kan møller udnytte kavitationseffekter - mikroskopisk bobledannelse og kollaps – for at forbedre blanding, masseoverførsel, fibermodifikation og fjernelse af forurening. Da både produktion af nye fibre og forarbejdning af genbrugspapir står over for et stigende pres for at reducere energiforbruget, vandforbruget og den kemiske efterspørgsel, tilbyder ultralydsteknologi et overbevisende sæt inline-løsninger, der er klar til eftermontering.

Ultralyd i papirfremstilling

I papirfremstilling anvendes ultralydssystemer primært til at forbedre papirkvalitet, fiberydelse og processtabilitet. En vigtig anvendelse er afgasning af massesuspensioner. Indesluttet luft på lager kan forårsage vandmærker, striber og formationsfejl, der direkte reducerer papirkvaliteten. Ultralydsafgasning fjerner effektivt opløste og indesluttede gasser fra papirmasseopslæmninger, stabiliserer den våde ende og hjælper med at forhindre visuelle defekter uden yderligere kemikalier.
En anden vigtig anvendelse er forbedring af fiberfibrillering. Power-ultralyd fremmer ekstern og intern fibrillering af pulpfibre ved at generere intense lokaliserede forskydningskræfter gennem kavitation. Dette kan delvist erstatte eller forbedre konventionelle slag- og raffineringsfaser. Sammenlignet med mekanisk raffinering alene kan ultralydsbehandling opnå lignende eller forbedret fiberudvikling, mens der forbruges mindre energi. Det er vigtigt, at fiberstyrken opretholdes og i nogle tilfælde forbedres, fordi ultralyd fremmer kontrolleret fibrillering snarere end overdreven fiberskæring. Ultralydsenergi kan også hjælpe kemiske reaktioner i forbindelse med fibermodifikation, såsom oxidative eller blegningsprocesser, hvilket forbedrer reaktionseffektiviteten og ensartetheden.

Ultralyd kan yderligere understøtte opløsning af papirmasse, enten under nedbrydning af træflis til papirmasse eller under oparbejdning af genbrugspapir. Kavitation fremskynder fiberadskillelsen og løsner bindingen mellem fibre, fyldstoffer, blæk og belægninger, hvilket forbedrer pulpingens effektivitet og reducerer behandlingstiden.

Sonikering i den våde ende

Papirfabrikker anerkender i stigende grad, at forbedringer i wet end-ydelsen er drevet mere af kemisk udnyttelseseffektivitet end af højere additivdoser. Som følge heraf vinder ultralydsspredning opmærksomhed som en avanceret procesteknologi til kontrolleret aktivering og homogenisering af wet end-additiver før tilsætning af stof. Højeffektiv ultralyd genererer kavitationsinducerede forskydningskræfter, der deagglomererer partikler og fremmer ensartet spredning af polymerer, fyldstoffer og emulsioner i inline processtrømme. Denne forbedrede dispersion fører til mere forudsigelige kemikaliefiberinteraktioner, forbedret fastholdelse og arkdannelse og øget processtabilitet, samtidig med at det samlede kemikaliebehov og energiforbrug reduceres. På grund af sin lineære skalerbarhed og tilgængeligheden af industrielle sonikatorsystemer fra Hielscher Ultrasonics er ultralydsdispersion gået fra laboratorieskalaundersøgelser til implementering i fuld skala som en teknisk robust og økonomisk levedygtig våd endeoptimeringsstrategi.

Læs mere om fordelene ved ultralydsspredning i den våde ende af papirfabrikker!

Ultralyd i genbrug af papir

I genbrugsanvendelser løser ultralyd nogle af de mest vedvarende udfordringer i behandlingen af genvundne fibre. En vigtig anvendelse er fiberrensning og fjernelse af forurenende stoffer. Ultralydskavitation hjælper med at løsne snavs, olier, trykfarver, farvestoffer og lakrester fra fiberoverflader. I afblegningsoperationer forbedrer ultralyd blækpartiklernes frigørelse og spredning, hvilket forbedrer flotations- eller vaskeeffektiviteten og muliggør højere lysstyrkeniveauer med reduceret kemisk input.
Ultralyd bidrager også til mikrobiel reduktion i hvidvandssystemer. Ved mekanisk at forstyrre mikrobielle celler og biofilm kan ultralydsbehandling sænke mikrobielle belastninger uden udelukkende at være afhængig af biocider. Dette understøtter renere procesvandsløjfer og kan reducere risikoen for lugt, slimdannelse og biofouling.
En anden vigtig genbrugsrelateret anvendelse er afvanding. Ultralydsenergi kan forbedre fibersuspensioners afvandingsegenskaber ved at ændre fibernetværk og reducere bundet vand. Forbedret afvanding kan øge presse- og wireffektiviteten og sænke behovet for termisk energi i efterfølgende tørringstrin.
 

Sonikeringsenergi vs dræningstid (i minutter) til fremstilling af nanopapir (svarende til CNF (1) LA-prøve).
100 J / ml sonikeringsenergi svarer til 100 sekunders sonikering osv.
(Undersøgelse og billede: ©Sethi et al., 2018)

Yderligere procesapplikationer

Ud over fiber- og vandbehandling bruges ultralyd til homogenisering og dispergering af papiropslæmninger og tilsætningsstoffer. Ultralydshomogenisering sikrer ensartet fordeling af fyldstoffer, pigmenter, polymerer og funktionelle tilsætningsstoffer, hvilket forbedrer den kemiske effektivitet og produktkonsistens. Ultralyd anvendes også i sprøjte- og belægningsprocesser, hvor ultralydsdyser genererer fine, ensartede dråber til præcis påføring af belægninger, størrelsesmidler eller funktionelle lag på papiroverflader.

Inline-integration og industriel implementering

En vigtig fordel ved ultralydsteknologi er, at de fleste applikationer kan implementeres inline, hvilket gør det muligt for møller at eftermontere ultralydsreaktorer i eksisterende processløjfer uden større redesign. Gennemstrømmende ultralydssystemer kan skaleres lineært og tilpasses specifikke konsistenser, strømningshastigheder og procesmål.
Med korrekt systemvalg og integration bliver ultralyd et fleksibelt procesintensiveringsværktøj snarere end en enkeltstående behandling. Udstyrsleverandører som Hielscher Ultrasonics støtter fabrikker i at vælge og konfigurere ultralydssystemer i industriel kvalitet, der er skræddersyet til specifikke papirfremstillings- eller genbrugsudfordringer.

Forbedr papirkvaliteten og reducer omkostningerne

Fra at forbedre fiberudvikling og -spredning til at muliggøre renere genbrug og mere stabil drift af den våde ende, tilbyder power-ultralyd en bred vifte af anvendelsesmuligheder i papirfabrikker. Dens evne til at forbedre fysiske og kemiske processer og samtidig reducere energi-, vand- og kemikalieforbruget gør ultralyd til en stadig mere attraktiv teknologi til både nye installationer og eftermonteringer. Da bæredygtighed og effektivitet fortsætter med at forme papirindustrien, er ultralydsbehandling placeret som en praktisk og skalerbar løsning til moderne papirfremstilling.

Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:

Design, produktion og rådgivning – Kvalitet fremstillet i Tyskland

Hielscher ultralydapparater er kendt for deres højeste kvalitet og designstandarder. Robusthed og nem betjening muliggør en jævn integration af vores ultralydapparater i industrielle faciliteter. Hårde forhold og krævende miljøer håndteres let af Hielscher ultralydsapparater.

Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med avanceret teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.