Ultraheli paberitootmises

Ultraheli on tänapäeva paberivabrikutes kujunenud mitmekülgseks ja energiatõhusaks protsessitehnoloogiaks. Viies suure intensiivsusega ultrahelilained vedeliku või läga süsteemidesse, saavad tehased kasutada kavitatsiooni mõju - mikroskoopiliste mullide moodustumist ja kokkuvarisemist - ära. – segamise, massiülekande, kiudude modifitseerimise ja saasteainete eemaldamise parandamiseks. Kuna nii esmase kiu tootmise kui ka ringlussevõetud paberi töötlemise puhul kasvab surve vähendada energiakasutust, veetarbimist ja kemikaalivajadust, pakub ultrahelitehnoloogia veenvaid, moderniseeritavaid lahendusi.

Ultraheli paberitootmises

Paberitootmises kasutatakse ultrahelisüsteeme peamiselt materjali kvaliteedi, kiudude jõudluse ja protsessi stabiilsuse parandamiseks. Üks oluline rakendus on tselluloosisuspensiooni gaasivabastus. Õhku sisalduv õhk võib põhjustada vesimärke, triipe ja moodustumisvead, mis otseselt vähendavad paberi kvaliteeti. Ultraheli gaasivabastus eemaldab tõhusalt lahustunud ja kaasa võetud gaasid tselluloosisegust, stabiliseerides märja otsa ja aidates vältida visuaalseid defekte ilma täiendavate kemikaalideta.
Teine oluline rakendus on kiudoptilise fibrillatsiooni tõhustamine. Võimsus ultraheli soodustab pulpakiudude välise ja sisemise fibrillatsiooni, tekitades kavitatsiooni kaudu intensiivseid lokaalseid nihkejõude. See võib osaliselt asendada või tõhustada tavapäraseid peksmis- ja rafineerimisetappe. Võrreldes ainult mehaanilise rafineerimisega võib ultraheli töötlemise abil saavutada sarnase või parema kiudude arengu, kulutades samal ajal vähem energiat. Oluline on, et kiu tugevus säilib ja mõnel juhul paraneb, sest ultraheli soodustab pigem kontrollitud fibrillatsiooni kui liigset kiu lõikamist. Ultraheli energia võib aidata ka kiu modifitseerimisega seotud keemilisi reaktsioone, näiteks oksüdatsiooni- või pleegitusprotsesse, parandades reaktsiooni tõhusust ja ühtlikkust.

Ultraheli võib lisaks toetada paberimassi lagundamist kas puiduhakke lagundamisel paberimassiks või vanapaberi ümbertöötlemisel. Kavitatsioon kiirendab kiudude eraldumist ja lõdvendab sidemeid kiudude, täiteainete, trükivärvide ja kattematerjalide vahel, parandades paberimassi tõhusust ja vähendades töötlemisaega.

Soniseerimine märjas otsas

Paberivalmistusettevõtted tunnistavad üha enam, et märgade lõpptulemuste paranemine tuleneb pigem kemikaalide kasutamise tõhususest kui suuremast lisaaine doseerimisest. Selle tulemusena on ultraheli-dispersioon kui täiustatud protsessitehnoloogia märgade lisaainete kontrollitud aktiveerimiseks ja homogeniseerimiseks enne paberimassi lisamist üha enam tähelepanu pälvinud. Suure võimsusega ultraheli tekitab kavitatsioonist põhjustatud nihkejõudu, mis deaglomeerivad osakesi ja soodustavad polümeeride, täiteainete ja emulsioonide ühtlast dispergeerimist inline-protsessivoogudes. Selline parem dispergeerimine toob kaasa prognoositavamad kemikaalide ja kiudude vastastikmõjud, parema kinnipidamise ja lehtede moodustamise ning suurema protsessi stabiilsuse, vähendades samal ajal üldist kemikaalivajadust ja energiatarbimist. Tänu Hielscher Ultrasonics'i lineaarsele skaleeritavusele ja tööstusliku kvaliteediga sonikaatorisüsteemide kättesaadavusele on ultraheli-dispersioon arenenud laboratoorsetest uuringutest täismahus rakendamiseni kui tehniliselt usaldusväärse ja majanduslikult elujõulise märgade lõpp-optimeerimisstrateegia.

Lugege lähemalt ultrahelidispersiooni eelistest paberivabriku märgade osade puhul!

Ultraheli paberi taaskasutamisel

Ringlussevõtu rakendustes lahendatakse ultraheli abil mõned kõige püsivamad probleemid taaskasutatud kiudude töötlemisel. Üheks peamiseks kasutusalaks on kiudude puhastamine ja saasteainete eemaldamine. Ultraheli-kavitatsioon aitab eemaldada kiudude pinnalt mustust, õlisid, trükivärve, värvaineid ja lakijääke. Värvi eemaldamisel suurendab ultraheli värvipartiklite eraldumist ja dispersiooni, parandades flotatsiooni või pesu tõhusust ja võimaldades suurema heleduse taseme saavutamist väiksema kemikaalide kasutamisega.
Ultraheli aitab samuti kaasa mikroobide vähendamisele valgete veekogude süsteemides. Mikroobirakke ja biokile mehaaniliselt lõhkudes võib ultrahelitöötlus vähendada mikroobikoormust, ilma et oleks vaja kasutada ainult biotsiide. See toetab puhtamaid protsessivee ringe ja võib vähendada lõhna, lima moodustumist ja biolagunemise ohtu.
Teine oluline ringlussevõtuga seotud rakendus on veetustamine. Ultraheli energia võib parandada kiudude suspensioonide kuivendamisomadusi, muutes kiudude võrgustikke ja vähendades seotud vett. Tõhustatud veevabastuse abil saab suurendada pressi ja traadi tõhusust, vähendades soojusenergia nõudlust järgnevates kuivatusetappides.
 

Sonikatsioonienergia vs tühjenemisaeg (minutites) nanopaberi ettevalmistamiseks (vastab CNF (1)LA proovile).
100 J/ml ultrahelitöötluse energiat vastab 100 sekundile ultrahelitöötlusele jne.
(Uuring ja pilt: ©Sethi et al., 2018)

Täiendavad protsessirakendused

Lisaks kiudude ja vee töötlemisele kasutatakse võimsat ultraheli ka paberimasside ja lisaainete homogeniseerimiseks ja dispergeerimiseks. Ultraheli homogeniseerimine tagab täiteainete, pigmentide, polümeeride ja funktsionaalsete lisaainete ühtlase jaotumise, parandades keemilist tõhusust ja toote konsistentsi. Ultraheli kasutatakse ka pihustamis- ja katmisprotsessides, kus ultraheli düüsid tekitavad peeneid ja ühtlasi ühtlasi tilkasid, et kanda pinnakatteid, liimimisvahendeid või funktsionaalseid kihte täpselt paberipinnale.

Inline-integratsioon ja tööstuslik rakendamine

Ultrahelitehnoloogia peamine eelis on see, et enamikku rakendusi saab rakendada inline, mis võimaldab tehastele paigaldada ultrahelireaktoreid olemasolevatesse protsessi ahelatesse ilma suurema ümberprojekteerimiseta. Läbivoolu ultrahelisüsteeme saab lineaarselt skaleerida ja kohandada konkreetsetele konsistentsidele, voolukiirustele ja protsessi eesmärkidele.
Õige süsteemivaliku ja integreerimise korral muutub võimsatest ultrahelidest pigem paindlik protsesside intensiivistamise vahend kui eraldiseisev töötlus. Seadmete tarnijad, nagu Hielscher Ultrasonics, toetavad tehaseid tööstusliku kvaliteediga ultrahelisüsteemide valimisel ja konfigureerimisel, mis on kohandatud konkreetsetele paberitootmise või ringlussevõtu väljakutsetele.

Parandage paberi kvaliteeti ja vähendage kulusid

Alates kiudude arengu ja hajutamise parandamisest kuni puhtama ringlussevõtu ja stabiilsema märja otsa toimimise võimaldamiseni pakub võimsus ultraheli paberivabrikutes mitmesuguseid rakendusi. Selle võime parandada füüsikalisi ja keemilisi protsesse, vähendades samal ajal energia-, vee- ja kemikaalide tarbimist, muudab ultraheli üha atraktiivsemaks tehnoloogiaks nii uute rajatiste kui ka moderniseerimise puhul. Kuna jätkusuutlikkus ja tõhusus kujundavad jätkuvalt paberitööstust, on ultrahelitöötlus kaasaegse paberitootmise jaoks praktiline ja laiendatav lahendus.

Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.