Υπέρηχοι στην παραγωγή χαρτιού

Οι υπέρηχοι ισχύος έχουν αναδειχθεί σε μια ευέλικτη και ενεργειακά αποδοτική τεχνολογία διεργασιών στις σύγχρονες χαρτοβιομηχανίες. Εισάγοντας υπερηχητικά κύματα υψηλής έντασης σε συστήματα υγρών ή αιωρημάτων, οι μονάδες μπορούν να αξιοποιήσουν τα φαινόμενα σπηλαίωσης – τον σχηματισμό και την κατάρρευση μικροσκοπικών φυσαλίδων – για να βελτιώσουν την ανάμειξη, τη μεταφορά μάζας, την τροποποίηση των ινών και την απομάκρυνση προσμείξεων. Καθώς τόσο η παραγωγή πρωτογενών ινών όσο και η επεξεργασία ανακυκλωμένου χαρτιού αντιμετωπίζουν αυξανόμενη πίεση για μείωση της χρήσης ενέργειας, της κατανάλωσης νερού και των αναγκών σε χημικά, η τεχνολογία υπερήχων προσφέρει ένα ελκυστικό σύνολο λύσεων εντός της γραμμής παραγωγής, έτοιμων για ενσωμάτωση σε υφιστάμενες εγκαταστάσεις.

Υπέρηχοι στην παραγωγή χαρτιού

Στην παραγωγή χαρτιού, τα συστήματα υπερήχων εφαρμόζονται κυρίως για τη βελτίωση της ποιότητας του χαρτοπολτού, της απόδοσης των ινών και της σταθερότητας της διεργασίας. Μια σημαντική εφαρμογή είναι η απαέρωση των αιωρημάτων χαρτοπολτού. Ο εγκλωβισμένος αέρας στον χαρτοπολτό μπορεί να προκαλέσει κηλίδες νερού, ραβδώσεις και ελαττώματα σχηματισμού που υποβαθμίζουν άμεσα την ποιότητα του χαρτιού. Η απαέρωση με υπερήχους απομακρύνει αποτελεσματικά τα διαλυμένα και εγκλωβισμένα αέρια από τα αιωρήματα χαρτοπολτού, σταθεροποιώντας το υγρό τμήμα και συμβάλλοντας στην πρόληψη ορατών ελαττωμάτων χωρίς πρόσθετα χημικά.
Μια άλλη σημαντική εφαρμογή είναι η ενίσχυση της ινιδίωσης των ινών. Οι υπέρηχοι ισχύος προάγουν την εξωτερική και εσωτερική ινιδίωση των ινών του χαρτοπολτού, δημιουργώντας έντονες τοπικές δυνάμεις διάτμησης μέσω της σπηλαίωσης. Αυτό μπορεί να αντικαταστήσει εν μέρει ή να ενισχύσει τα συμβατικά στάδια χτυπήματος και εξευγενισμού. Σε σύγκριση με τον μηχανικό εξευγενισμό μόνο, η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να επιτύχει παρόμοια ή βελτιωμένη ανάπτυξη των ιδιοτήτων των ινών, καταναλώνοντας λιγότερη ενέργεια. Είναι σημαντικό ότι η αντοχή των ινών διατηρείται και, σε ορισμένες περιπτώσεις, βελτιώνεται, επειδή οι υπέρηχοι προάγουν την ελεγχόμενη ινιδίωση αντί της υπερβολικής κοπής των ινών. Η ενέργεια των υπερήχων μπορεί επίσης να υποβοηθήσει χημικές αντιδράσεις που σχετίζονται με την τροποποίηση των ινών, όπως διεργασίες οξείδωσης ή λεύκανσης, βελτιώνοντας την απόδοση και την ομοιομορφία των αντιδράσεων.

Οι υπέρηχοι μπορούν επιπλέον να υποστηρίξουν την αποΐνωση του χαρτοπολτού, είτε κατά τη διάσπαση των τεμαχιδίων ξύλου σε πολτό είτε κατά την αναπολτοποίηση ανακτημένου χαρτιού. Η σπηλαίωση επιταχύνει τον διαχωρισμό των ινών και χαλαρώνει τους δεσμούς μεταξύ ινών, πληρωτικών υλικών, μελανιών και επιστρώσεων, βελτιώνοντας την απόδοση της πολτοποίησης και μειώνοντας τον χρόνο επεξεργασίας.

Κατεργασία με υπερήχους στο υγρό τμήμα

Οι επιχειρήσεις παραγωγής χαρτιού αναγνωρίζουν ολοένα περισσότερο ότι οι βελτιώσεις στην απόδοση του υγρού τμήματος προκύπτουν περισσότερο από την αποδοτική αξιοποίηση των χημικών παρά από τις υψηλότερες δοσολογίες προσθέτων. Ως αποτέλεσμα, η διασπορά με υπερήχους προσελκύει το ενδιαφέρον ως προηγμένη τεχνολογία διεργασιών για την ελεγχόμενη ενεργοποίηση και ομογενοποίηση των προσθέτων του υγρού τμήματος πριν από την προσθήκη τους στον χαρτοπολτό. Οι υπέρηχοι υψηλής ισχύος δημιουργούν δυνάμεις διάτμησης λόγω σπηλαίωσης, οι οποίες διασπούν τα συσσωματώματα σωματιδίων και προάγουν την ομοιόμορφη διασπορά πολυμερών, πληρωτικών υλικών και γαλακτωμάτων στα ρεύματα της διεργασίας εντός της γραμμής παραγωγής. Αυτή η ενισχυμένη διασπορά οδηγεί σε πιο προβλέψιμες αλληλεπιδράσεις χημικών–ινών, βελτιωμένη συγκράτηση και σχηματισμό του φύλλου και αυξημένη σταθερότητα της διεργασίας, μειώνοντας ταυτόχρονα τις συνολικές ανάγκες σε χημικά και την κατανάλωση ενέργειας. Χάρη στη δυνατότητα γραμμικής κλιμάκωσης και στη διαθεσιμότητα συστημάτων υπερήχων βιομηχανικών προδιαγραφών από τη Hielscher Ultrasonics, η διασπορά με υπερήχους έχει εξελιχθεί από μελέτες εργαστηριακής κλίμακας σε εφαρμογή πλήρους κλίμακας ως τεχνικά αξιόπιστη και οικονομικά βιώσιμη στρατηγική βελτιστοποίησης του υγρού τμήματος.

Διαβάστε περισσότερα για τα πλεονεκτήματα της διασποράς με υπερήχους στο υγρό τμήμα των χαρτοβιομηχανιών!

Υπέρηχοι στην ανακύκλωση χαρτιού

Στις εφαρμογές ανακύκλωσης, οι υπέρηχοι ισχύος αντιμετωπίζουν ορισμένες από τις πιο επίμονες προκλήσεις στην επεξεργασία ανακτημένων ινών. Μια βασική χρήση είναι ο καθαρισμός των ινών και η απομάκρυνση προσμείξεων. Η σπηλαίωση με υπερήχους συμβάλλει στην αποκόλληση ρύπων, ελαίων, μελανιών εκτύπωσης, χρωστικών και υπολειμμάτων βερνικιών από τις επιφάνειες των ινών. Στις διεργασίες απομελάνωσης, οι υπέρηχοι ενισχύουν την αποκόλληση και τη διασπορά των σωματιδίων μελανιού, βελτιώνοντας την απόδοση της επίπλευσης ή της πλύσης και επιτρέποντας υψηλότερα επίπεδα λευκότητας με μειωμένη προσθήκη χημικών.
Οι υπέρηχοι συμβάλλουν επίσης στη μείωση των μικροοργανισμών στα συστήματα λευκών νερών. Προκαλώντας μηχανική διάρρηξη των μικροβιακών κυττάρων και διάσπαση των βιοϋμενίων, η κατεργασία με υπερήχους μπορεί να μειώσει το μικροβιακό φορτίο χωρίς να βασίζεται αποκλειστικά σε βιοκτόνα. Αυτό υποστηρίζει καθαρότερα κυκλώματα νερού διεργασίας και μπορεί να μειώσει τις οσμές, τον σχηματισμό γλοιωδών επικαθίσεων και τους κινδύνους βιορύπανσης.
Μια άλλη σημαντική εφαρμογή που σχετίζεται με την ανακύκλωση είναι η αφυδάτωση. Η ενέργεια των υπερήχων μπορεί να βελτιώσει τα χαρακτηριστικά αποστράγγισης των αιωρημάτων ινών, τροποποιώντας τα δίκτυα των ινών και μειώνοντας το δεσμευμένο νερό. Η ενισχυμένη αφυδάτωση μπορεί να αυξήσει την απόδοση των πρεσών και του πλέγματος, μειώνοντας τις ανάγκες σε θερμική ενέργεια στα επόμενα στάδια ξήρανσης.
 

Ενέργεια κατεργασίας με υπερήχους έναντι χρόνου αποστράγγισης (σε λεπτά) για την παρασκευή νανοχαρτιού (αντιστοιχεί στο δείγμα CNF(1)LA).
Ενέργεια κατεργασίας με υπερήχους 100 J/ml αντιστοιχεί σε 100 δευτερόλεπτα κατεργασίας με υπερήχους, κ.λπ.
(Μελέτη και εικόνα: ©Sethi et al., 2018)

Πρόσθετες εφαρμογές διεργασιών

Πέρα από την επεξεργασία ινών και νερού, οι υπέρηχοι ισχύος χρησιμοποιούνται για την ομογενοποίηση και τη διασπορά αιωρημάτων χαρτοπολτού και προσθέτων. Η ομογενοποίηση με υπερήχους εξασφαλίζει ομοιόμορφη κατανομή πληρωτικών υλικών, πιγμέντων, πολυμερών και λειτουργικών προσθέτων, βελτιώνοντας την αποδοτικότητα των χημικών και τη σταθερότητα των χαρακτηριστικών του προϊόντος. Οι υπέρηχοι εφαρμόζονται επίσης σε διεργασίες ψεκασμού και επίστρωσης, όπου τα ακροφύσια υπερήχων παράγουν λεπτά, ομοιόμορφα σταγονίδια για την ακριβή εφαρμογή επιστρώσεων, ουσιών υδροφοβίωσης ή λειτουργικών στρώσεων στις επιφάνειες του χαρτιού.

Ενσωμάτωση στη γραμμή παραγωγής και βιομηχανική εφαρμογή

Ένα βασικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας υπερήχων είναι ότι οι περισσότερες εφαρμογές μπορούν να υλοποιηθούν εντός της γραμμής παραγωγής, επιτρέποντας στις μονάδες να ενσωματώσουν αντιδραστήρες υπερήχων σε υφιστάμενα κυκλώματα διεργασίας χωρίς εκτεταμένο ανασχεδιασμό. Τα συστήματα υπερήχων συνεχούς ροής μπορούν να κλιμακωθούν γραμμικά και να προσαρμοστούν σε συγκεκριμένες συγκεντρώσεις στερεών, παροχές και στόχους διεργασίας.
Με την κατάλληλη επιλογή και ενσωμάτωση συστήματος, οι υπέρηχοι ισχύος γίνονται ένα ευέλικτο εργαλείο εντατικοποίησης διεργασιών και όχι απλώς μια αυτοτελής κατεργασία. Προμηθευτές εξοπλισμού όπως η Hielscher Ultrasonics υποστηρίζουν τις μονάδες στην επιλογή και τη διαμόρφωση συστημάτων υπερήχων βιομηχανικών προδιαγραφών, προσαρμοσμένων σε συγκεκριμένες προκλήσεις της παραγωγής ή της ανακύκλωσης χαρτιού.

Βελτιώστε την ποιότητα του χαρτιού και μειώστε το κόστος

Από τη βελτίωση της ανάπτυξης των ιδιοτήτων των ινών και της διασποράς έως τη δυνατότητα καθαρότερης ανακύκλωσης και σταθερότερης λειτουργίας του υγρού τμήματος, οι υπέρηχοι ισχύος προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στις χαρτοβιομηχανίες. Η ικανότητά τους να ενισχύουν τις φυσικές και χημικές διεργασίες, μειώνοντας παράλληλα την κατανάλωση ενέργειας, νερού και χημικών, καθιστά τους υπερήχους μια ολοένα πιο ελκυστική τεχνολογία τόσο για νέες εγκαταστάσεις όσο και για αναβαθμίσεις υφιστάμενων εγκαταστάσεων. Καθώς η βιωσιμότητα και η αποδοτικότητα συνεχίζουν να διαμορφώνουν τη βιομηχανία χαρτιού, η επεξεργασία με υπερήχους αναδεικνύεται σε μια πρακτική και κλιμακώσιμη λύση για τη σύγχρονη παραγωγή χαρτιού.

Ο παρακάτω πίνακας σάς δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας:

Σχεδιασμός, κατασκευή και συμβουλευτικές υπηρεσίες – Ποιότητα κατασκευής από τη Γερμανία

Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher είναι ευρέως γνωστές για τα υψηλότατα πρότυπα ποιότητας και σχεδιασμού τους. Η ανθεκτικότητα και η εύκολη λειτουργία επιτρέπουν την ομαλή ενσωμάτωση των συσκευών υπερήχων μας σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Οι συσκευές υπερήχων της Hielscher ανταποκρίνονται εύκολα σε αντίξοες συνθήκες και απαιτητικά περιβάλλοντα.

Η Hielscher Ultrasonics είναι μια εταιρεία πιστοποιημένη κατά ISO και δίνει ιδιαίτερη έμφαση στις συσκευές υπερήχων υψηλών επιδόσεων που διαθέτουν τεχνολογία αιχμής και φιλικότητα προς τον χρήστη. Φυσικά, οι συσκευές υπερήχων της Hielscher συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις CE και πληρούν τις απαιτήσεις των UL, CSA και RoHs.