Υπερηχογράφημα στην κατασκευή χαρτιού
Οι υπέρηχοι ισχύος έχουν αναδειχθεί ως μια ευέλικτη και ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία διεργασίας στα σύγχρονα εργοστάσια παραγωγής χαρτιού. Με την εισαγωγή υπερηχητικών κυμάτων υψηλής έντασης σε συστήματα υγρών ή πολτού, τα εργοστάσια μπορούν να αξιοποιήσουν τα φαινόμενα σπηλαίωσης - το σχηματισμό και την κατάρρευση μικροσκοπικών φυσαλίδων – για τη βελτίωση της ανάμιξης, της μεταφοράς μάζας, της τροποποίησης των ινών και της απομάκρυνσης των ρύπων. Καθώς τόσο η παραγωγή παρθένων ινών όσο και η επεξεργασία ανακυκλωμένου χαρτιού αντιμετωπίζουν αυξανόμενη πίεση για τη μείωση της χρήσης ενέργειας, της κατανάλωσης νερού και της ζήτησης χημικών ουσιών, η τεχνολογία υπερήχων προσφέρει ένα συναρπαστικό σύνολο λύσεων που είναι έτοιμες για εκ των υστέρων εγκατάσταση.
Υπερηχογράφημα στην κατασκευή χαρτιού
Στην παραγωγή χαρτιού, τα συστήματα υπερήχων εφαρμόζονται κυρίως για τη βελτίωση της ποιότητας του υλικού, της απόδοσης των ινών και της σταθερότητας της διαδικασίας. Μια σημαντική εφαρμογή είναι η απαέρωση των εναιωρημάτων πολτού. Ο αέρας που βρίσκεται στο απόθεμα μπορεί να προκαλέσει υδατογραφήματα, ραβδώσεις και ατέλειες σχηματισμού που μειώνουν άμεσα την ποιότητα του χαρτιού. Η απαέρωση με υπερήχους απομακρύνει αποτελεσματικά τα διαλυμένα και παρασυρόμενα αέρια από τα αιωρήματα πολτού, σταθεροποιώντας το υγρό άκρο και συμβάλλοντας στην πρόληψη των οπτικών ελαττωμάτων χωρίς πρόσθετες χημικές ουσίες.
Μια άλλη σημαντική εφαρμογή είναι η ενίσχυση της ινοποίησης των ινών. Οι υπέρηχοι ισχύος προάγουν την εξωτερική και εσωτερική ινώδωση των ινών του πολφού με τη δημιουργία έντονων τοπικών διατμητικών δυνάμεων μέσω της σπηλαίωσης. Αυτό μπορεί να αντικαταστήσει εν μέρει ή να ενισχύσει τα συμβατικά στάδια κτυπήματος και εξευγενισμού. Σε σύγκριση με τη μηχανική διύλιση μόνο, η επεξεργασία με υπερήχους μπορεί να επιτύχει παρόμοια ή βελτιωμένη ανάπτυξη ινών, ενώ καταναλώνει λιγότερη ενέργεια. Είναι σημαντικό ότι η αντοχή των ινών διατηρείται, και σε ορισμένες περιπτώσεις βελτιώνεται, επειδή οι υπέρηχοι προωθούν την ελεγχόμενη ινοποίηση και όχι την υπερβολική κοπή των ινών. Η ενέργεια υπερήχων μπορεί επίσης να βοηθήσει τις χημικές αντιδράσεις που σχετίζονται με την τροποποίηση των ινών, όπως οι οξειδωτικές ή λευκαντικές διεργασίες, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα και την ομοιομορφία των αντιδράσεων.
Υπερήχων UIP6000hdT για τη διασπορά υγρών χημικών ουσιών inline
Οι υπέρηχοι μπορούν να υποστηρίξουν περαιτέρω την αποσύνθεση του χαρτοπολτού, είτε κατά τη διάσπαση των τεμαχίων ξύλου σε χαρτοπολτό είτε κατά τη διάρκεια της ανακύκλωσης του ανακτημένου χαρτιού. Η σπηλαίωση επιταχύνει τον διαχωρισμό των ινών και χαλαρώνει τη σύνδεση μεταξύ ινών, πληρωτικών, μελανιών και επιστρώσεων, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της πολτοποίησης και μειώνοντας τον χρόνο επεξεργασίας.
Σονισμός στο υγρό άκρο
Οι επιχειρήσεις παραγωγής χαρτιού αναγνωρίζουν ολοένα και περισσότερο ότι οι βελτιώσεις στην απόδοση του υγρού άκρου οφείλονται περισσότερο στην αποδοτικότητα της χρήσης των χημικών ουσιών παρά στις υψηλότερες δόσεις πρόσθετων. Ως αποτέλεσμα, η διασπορά με υπερήχους κερδίζει την προσοχή ως προηγμένη τεχνολογία διεργασίας για την ελεγχόμενη ενεργοποίηση και ομογενοποίηση των πρόσθετων υγρού τελικού υλικού πριν από την προσθήκη υλικού. Οι υπέρηχοι υψηλής ισχύος παράγουν δυνάμεις διάτμησης που προκαλούνται από σπηλαίωση και αποσυγκολλούν τα σωματίδια και προάγουν την ομοιόμορφη διασπορά πολυμερών, πληρωτικών και γαλακτωμάτων σε ροές διεργασίας inline. Αυτή η βελτιωμένη διασπορά οδηγεί σε πιο προβλέψιμες αλληλεπιδράσεις χημικών ουσιών-ινών, βελτιωμένη συγκράτηση και σχηματισμό φύλλων και αυξημένη σταθερότητα της διαδικασίας, ενώ ταυτόχρονα μειώνει τη συνολική ζήτηση χημικών ουσιών και την κατανάλωση ενέργειας. Χάρη στη γραμμική κλιμάκωσή της και τη διαθεσιμότητα συστημάτων ηχοβολέων βιομηχανικού επιπέδου από την Hielscher Ultrasonics, η διασπορά με υπερήχους έχει προχωρήσει από μελέτες εργαστηριακής κλίμακας σε εφαρμογή πλήρους κλίμακας ως μια τεχνικά ισχυρή και οικονομικά βιώσιμη στρατηγική βελτιστοποίησης υγρού άκρου.
Υπέρηχοι στην ανακύκλωση χαρτιού
Στις εφαρμογές ανακύκλωσης, οι υπέρηχοι ισχύος αντιμετωπίζουν μερικές από τις πιο επίμονες προκλήσεις στην επεξεργασία ανακτημένων ινών. Μια βασική χρήση είναι ο καθαρισμός ινών και η απομάκρυνση ρύπων. Η σπηλαίωση με υπερήχους βοηθά στην αποκόλληση ρύπων, ελαίων, μελανιών εκτύπωσης, χρωστικών και υπολειμμάτων βερνικιών από τις επιφάνειες των ινών. Στις εργασίες αποχρωματισμού, οι υπέρηχοι ενισχύουν την αποκόλληση και τη διασπορά των σωματιδίων μελανιού, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της επίπλευσης ή του πλυσίματος και επιτρέποντας υψηλότερα επίπεδα φωτεινότητας με μειωμένη εισαγωγή χημικών ουσιών.
Οι υπέρηχοι συμβάλλουν επίσης στη μείωση των μικροβίων σε συστήματα λευκού νερού. Με τη μηχανική διάσπαση των μικροβιακών κυττάρων και των βιοφίλμ, η επεξεργασία με υπερήχους μπορεί να μειώσει τα μικροβιακά φορτία χωρίς να βασίζεται αποκλειστικά σε βιοκτόνα. Αυτό υποστηρίζει καθαρότερους βρόχους νερού διεργασίας και μπορεί να μειώσει την οσμή, τον σχηματισμό γλίτσας και τους κινδύνους βιοεπιφανειών.
Μια άλλη σημαντική εφαρμογή που σχετίζεται με την ανακύκλωση είναι η αφυδάτωση. Η ενέργεια υπερήχων μπορεί να βελτιώσει τα χαρακτηριστικά αποστράγγισης των εναιωρημάτων ινών τροποποιώντας τα δίκτυα ινών και μειώνοντας το δεσμευμένο νερό. Η βελτιωμένη αφυδάτωση μπορεί να αυξήσει την απόδοση της πρέσας και του σύρματος, μειώνοντας τη ζήτηση θερμικής ενέργειας στα επόμενα στάδια ξήρανσης.
Ενέργεια με υπερήχους έναντι χρόνου αποστράγγισης (σε λεπτά) για την προετοιμασία νανοχαρτιού (που αντιστοιχεί στο δείγμα CNF(1)LA).
100 J / ml ενέργειας υπερήχων αντιστοιχεί σε 100 δευτερόλεπτα υπερήχων, κλπ.
(Μελέτη και εικόνα: ©Sethi et al., 2018)
Πρόσθετες εφαρμογές διαδικασίας
Πέρα από την επεξεργασία ινών και νερού, οι υπέρηχοι ισχύος χρησιμοποιούνται για την ομογενοποίηση και τη διασπορά πολτών χαρτιού και προσθέτων. Η ομογενοποίηση με υπερήχους εξασφαλίζει την ομοιόμορφη κατανομή των πληρωτικών, των χρωστικών, των πολυμερών και των λειτουργικών πρόσθετων, βελτιώνοντας τη χημική απόδοση και τη συνοχή του προϊόντος. Οι υπέρηχοι εφαρμόζονται επίσης σε διαδικασίες ψεκασμού και επικάλυψης, όπου τα ακροφύσια υπερήχων παράγουν λεπτά, ομοιόμορφα σταγονίδια για την ακριβή εφαρμογή επικαλύψεων, μέσων διαστασιολόγησης ή λειτουργικών στρωμάτων σε επιφάνειες χαρτιού.
Ενσωμάτωση και βιομηχανική εφαρμογή
Ένα βασικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας υπερήχων είναι ότι οι περισσότερες εφαρμογές μπορούν να εφαρμοστούν inline, επιτρέποντας στους μύλους να μετασκευάσουν αντιδραστήρες υπερήχων σε υπάρχοντες βρόχους διεργασίας χωρίς σημαντικό επανασχεδιασμό. Τα συστήματα υπερήχων ροής μπορούν να κλιμακωθούν γραμμικά και να προσαρμοστούν σε συγκεκριμένες συνοχές, ρυθμούς ροής και στόχους διεργασίας.
Με την κατάλληλη επιλογή και ενσωμάτωση του συστήματος, οι υπέρηχοι ισχύος γίνονται ένα ευέλικτο εργαλείο εντατικοποίησης της διαδικασίας και όχι μια αυτόνομη επεξεργασία. Οι προμηθευτές εξοπλισμού, όπως η Hielscher Ultrasonics, υποστηρίζουν τα εργοστάσια στην επιλογή και διαμόρφωση συστημάτων υπερήχων βιομηχανικής ποιότητας, προσαρμοσμένων σε συγκεκριμένες προκλήσεις για την παραγωγή χαρτιού ή την ανακύκλωση.
Ηχοβολέας 16.000 watt για χαρτοπολτό και χημική επεξεργασία σε χαρτοβιομηχανίες
Βελτίωση της ποιότητας του χαρτιού και μείωση του κόστους
Από τη βελτίωση της ανάπτυξης και της διασποράς των ινών έως την καθαρότερη ανακύκλωση και τη σταθερότερη λειτουργία του υγρού άκρου, οι υπέρηχοι ισχύος προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στα εργοστάσια χαρτιού. Η ικανότητά του να βελτιώνει τις φυσικές και χημικές διεργασίες, μειώνοντας παράλληλα την κατανάλωση ενέργειας, νερού και χημικών ουσιών, καθιστά τους υπερήχους μια ολοένα και πιο ελκυστική τεχνολογία τόσο για νέες εγκαταστάσεις όσο και για μετασκευές. Καθώς η βιωσιμότητα και η αποδοτικότητα συνεχίζουν να διαμορφώνουν τη βιομηχανία χαρτιού, η επεξεργασία με υπερήχους τοποθετείται ως μια πρακτική και επεκτάσιμη λύση για τη σύγχρονη χαρτοποιία.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
| 15 έως 150L | 3 έως 15L / λεπτό | UIP6000hdT |
| μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000hdT |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000hdT |
Σχεδιασμός, Κατασκευή και Συμβουλευτική – Ποιότητα Made in Germany
Hielscher υπερήχων είναι γνωστή για την υψηλότερη ποιότητα και τα πρότυπα σχεδιασμού τους. Η ευρωστία και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι σκληρές συνθήκες και τα απαιτητικά περιβάλλοντα αντιμετωπίζονται εύκολα από τους υπερήχους Hielscher.
Hielscher Υπέρηχοι είναι μια πιστοποιημένη εταιρεία ISO και δίνουν ιδιαίτερη έμφαση σε υψηλής απόδοσης υπερήχων που διαθέτουν state-of-the-art τεχνολογία και φιλικότητα προς το χρήστη. Φυσικά, Hielscher υπερήχων είναι CE συμβατό και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.
Hielscher Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασπορά, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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 Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.