Ultraääni paperinvalmistuksessa

Tehoultraääni on noussut monipuoliseksi ja energiatehokkaaksi prosessitekniikaksi nykyaikaisissa paperitehtaissa. Kun neste- tai lietejärjestelmiin johdetaan voimakkaita ultraääniaaltoja, tehtaat voivat hyödyntää kavitaatioilmiöitä - mikroskooppisen pieniä kuplia, jotka muodostuvat ja romahtavat... – sekoittumisen, aineensiirron, kuitujen muokkauksen ja epäpuhtauksien poiston parantamiseksi. Koska sekä neitseellisten kuitujen tuotantoon että kierrätyspaperin käsittelyyn kohdistuu kasvavia paineita vähentää energiankulutusta, vedenkulutusta ja kemikaalien tarvetta, ultraäänitekniikka tarjoaa vakuuttavia, jälkiasennukseen soveltuvia inline-ratkaisuja.

Ultraääni paperinvalmistuksessa

Paperinvalmistuksessa ultraäänijärjestelmiä käytetään ensisijaisesti parantamaan massan laatua, kuitujen suorituskykyä ja prosessin vakautta. Yksi tärkeä sovellus on massasuspensioiden kaasunpoisto. Massan mukana kulkeutunut ilma voi aiheuttaa vesileimoja, raitoja ja muotovikoja, jotka heikentävät suoraan paperin laatua. Ultraäänipuhdistus poistaa tehokkaasti liuenneet ja mukana kulkeutuneet kaasut selluloosalietteistä, vakauttaa märkäpäätä ja auttaa ehkäisemään visuaalisia vikoja ilman lisäkemikaaleja.
Toinen tärkeä sovellus on kuitujen värähtelyn tehostaminen. Tehoultraääni edistää sellukuitujen ulkoista ja sisäistä fibrilloitumista tuottamalla kavitaation avulla voimakkaita paikallisia leikkausvoimia. Tämä voi osittain korvata tai tehostaa tavanomaisia lyönti- ja jalostusvaiheita. Verrattuna pelkkään mekaaniseen jalostukseen ultraäänikäsittelyllä voidaan saavuttaa samanlainen tai parempi kuidun kehitys ja samalla kuluttaa vähemmän energiaa. Tärkeää on, että kuitujen lujuus säilyy ja joissakin tapauksissa paranee, koska ultraääni edistää hallittua fibrilloitumista liiallisen kuitujen leikkaamisen sijasta. Ultraäänienergia voi myös tukea kuitujen muokkaukseen liittyviä kemiallisia reaktioita, kuten hapetus- tai valkaisuprosesseja, mikä parantaa reaktioiden tehokkuutta ja tasaisuutta.

Ultraääni voi lisäksi tukea sellun hajoamista joko puuhakkeen hajotessa selluksi tai keräyspaperin uudelleenkäsittelyn aikana. Kavitaatio nopeuttaa kuitujen irtoamista ja irrottaa kuitujen, täyteaineiden, painovärien ja päällysteiden välisiä sidoksia, mikä parantaa massanvalmistuksen tehokkuutta ja lyhentää käsittelyaikaa.

Sonikointi märkäpäässä

Paperinvalmistusyrityksissä tunnustetaan yhä useammin, että märkäpäällysteen suorituskyvyn parantaminen perustuu enemmän kemikaalien käytön tehokkuuteen kuin suurempiin lisäaineannoksiin. Tämän seurauksena ultraäänidispersio on saamassa huomiota edistyksellisenä prosessitekniikkana märkäpäällysteen lisäaineiden kontrolloidussa aktivoinnissa ja homogenisoinnissa ennen massan lisäämistä. Suuritehoinen ultraääni tuottaa kavitaation aiheuttamia leikkausvoimia, jotka hajottavat hiukkasia ja edistävät polymeerien, täyteaineiden ja emulsioiden tasaista dispergointia inline-prosessivirroissa. Tämä tehostunut dispersio johtaa ennakoitavampiin kemikaali-kuitu-vuorovaikutuksiin, parempaan pidätyskykyyn ja levynmuodostukseen sekä suurempaan prosessin vakauteen ja vähentää samalla kemikaalien kokonaistarvetta ja energiankulutusta. Lineaarisen skaalautuvuutensa ja Hielscher Ultrasonicsin teollisuuskäyttöön soveltuvien kaikuluotainjärjestelmien saatavuuden ansiosta ultraäänidispersio on edennyt laboratoriomittakaavan tutkimuksista täysimittaiseen toteutukseen teknisesti vankkana ja taloudellisesti kannattavana märkäpään optimointistrategiana.

Lue lisää ultraäänidispersion eduista paperitehtaiden märkäpäässä!

Ultraääni paperin kierrätyksessä

Kierrätyssovelluksissa tehoultraääni ratkaisee joitakin talteenotettujen kuitujen käsittelyyn liittyvistä vaikeimmista haasteista. Yksi tärkeimmistä käyttökohteista on kuitujen puhdistus ja epäpuhtauksien poisto. Ultraäänikavitaatio auttaa irrottamaan likaa, öljyjä, painovärejä, väriaineita ja lakkajäämiä kuitupinnoilta. Värinpoistotoiminnoissa ultraääni tehostaa painovärihiukkasten irtoamista ja dispersiota, parantaa flotaation tai pesun tehokkuutta ja mahdollistaa korkeammat kirkkaustasot pienemmällä kemikaalimäärällä.
Ultraääni vähentää myös mikrobien määrää valkovuotojärjestelmissä. Ultraäänikäsittely häiritsee mekaanisesti mikrobisoluja ja biokalvoja ja voi siten vähentää mikrobikuormitusta ilman, että turvaudutaan pelkästään biosideihin. Tämä tukee puhtaampia prosessivesikierroksia ja voi vähentää hajua, limanmuodostusta ja biofouling-riskiä.
Toinen tärkeä kierrätykseen liittyvä sovellus on vedenpoisto. Ultraäänienergialla voidaan parantaa kuitususpensioiden kuivatusominaisuuksia muuttamalla kuituverkostoja ja vähentämällä sidottua vettä. Parannettu vedenpoisto voi lisätä puristimen ja langan tehokkuutta, mikä vähentää lämpöenergian tarvetta myöhemmissä kuivausvaiheissa.
 

Sonikaatioenergia vs. tyhjennysaika (minuutteina) nanopaperin valmistukseen (vastaa CNF (1) LA -näytettä).
100 J / ml sonikaatioenergiaa vastaa 100 sekuntia sonikaatiota jne.
(Tutkimus ja kuva: ©Sethi et ai., 2018)

Prosessin lisäsovellukset

Kuitujen ja veden käsittelyn lisäksi ultraäänitehoa käytetään paperilietteiden ja lisäaineiden homogenisointiin ja dispergointiin. Ultraäänihomogenisoinnilla varmistetaan täyteaineiden, pigmenttien, polymeerien ja funktionaalisten lisäaineiden tasainen jakautuminen, mikä parantaa kemiallista tehokkuutta ja tuotteen tasalaatuisuutta. Ultraääntä käytetään myös ruiskutus- ja päällystysprosesseissa, joissa ultraäänisuuttimet tuottavat hienoja, tasaisia pisaroita päällysteiden, liimausaineiden tai funktionaalisten kerrosten tarkkaa levittämistä varten paperin pinnalle.

Inline-integraatio ja teollinen toteutus

Ultraäänitekniikan keskeinen etu on se, että useimmat sovellukset voidaan toteuttaa inline, jolloin tehtaat voivat jälkiasentaa ultraäänireaktoreita olemassa oleviin prosessisilmukoihin ilman suurempia muutoksia. Läpivirtausultraäänijärjestelmät voidaan skaalata lineaarisesti ja mukauttaa tiettyihin konsistensseihin, virtausnopeuksiin ja prosessitavoitteisiin.
Kun järjestelmä valitaan ja integroidaan oikein, tehoultraäänestä tulee pikemminkin joustava prosessin tehostamisväline kuin erillinen käsittely. Laitetoimittajat, kuten Hielscher Ultrasonics, tukevat paperitehtaita valittaessa ja konfiguroidessa teollisuuskäyttöön tarkoitettuja ultraäänijärjestelmiä, jotka on räätälöity paperinvalmistuksen tai kierrätyksen erityishaasteisiin.

Paranna paperin laatua ja vähennä kustannuksia

Tehoultraääni tarjoaa laajan valikoiman sovelluksia paperitehtailla aina kuitujen kehittymisen ja dispergoitumisen parantamisesta puhtaampaan kierrätykseen ja vakaampaan märkäpään toimintaan. Sen kyky tehostaa fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja ja vähentää samalla energian, veden ja kemikaalien kulutusta tekee ultraäänestä yhä houkuttelevamman tekniikan sekä uusissa laitoksissa että jälkiasennuksissa. Koska kestävyys ja tehokkuus muokkaavat paperiteollisuutta edelleen, ultraäänikäsittely on käytännöllinen ja skaalautuva ratkaisu nykyaikaiseen paperinvalmistukseen.

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Laatu valmistettu Saksassa

Hielscher-ultraääniastiat ovat tunnettuja korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet käsittelevät helposti karkeita olosuhteita ja vaativia ympäristöjä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.