אולטרסאונד בייצור נייר

אולטרסאונד עוצמתי התגלה כטכנולוגיה תהליכית רב-תכליתית וחסכונית באנרגיה במפעלי נייר מודרניים. באמצעות החדרת גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה למערכות נוזליות או תרחיפיות, מפעלים יכולים לנצל את אפקטי הקוויטציה – היווצרות והתמוטטות של בועות מיקרוסקופיות. – כדי לשפר את הערבוב, העברת המסה, שינוי הסיבים והסרת המזהמים. מכיוון שייצור סיבים בתוליים ועיבוד נייר ממוחזר נתונים ללחץ גובר להפחית את צריכת האנרגיה, צריכת המים והביקוש לכימיקלים, הטכנולוגיה הקולית מציעה מערך משכנע של פתרונות מובנים ומוכנים לשדרוג.

אולטרסאונד בייצור נייר

בייצור נייר, מערכות אולטראסוניות משמשות בעיקר לשיפור איכות המלאי, ביצועי הסיבים ויציבות התהליך. יישום חשוב אחד הוא ניקוי גזים מתערובות עיסת נייר. אוויר הכלוא במלאי עלול לגרום לסימני מים, פסים ופגמים בייצור, הפוגעים ישירות באיכות הנייר. ניקוי גזים אולטראסוני מסיר ביעילות גזים מומסים וכלואים מתערובות עיסת נייר, מייצב את הקצה הרטוב ומסייע במניעת פגמים חזותיים ללא שימוש בכימיקלים נוספים.
יישום מרכזי נוסף הוא שיפור פיברילציה של סיבים. אולטרסאונד עוצמתי מקדם פיברילציה חיצונית ופנימית של סיבי עיסת נייר על ידי יצירת כוחות גזירה מקומיים עזים באמצעות קוויטציה. תהליך זה יכול להחליף או לשפר באופן חלקי את שלבי ההכאה והזיקוק המקובלים. בהשוואה לזיקוק מכני בלבד, טיפול באולטרסאונד יכול להשיג התפתחות סיבים דומה או משופרת תוך צריכת אנרגיה נמוכה יותר. חשוב לציין כי חוזק הסיבים נשמר, ובמקרים מסוימים אף משופר, מכיוון שאולטרסאונד מקדם פיברילציה מבוקרת במקום חיתוך יתר של הסיבים. אנרגיה אולטראסונית יכולה גם לסייע בתגובות כימיות הקשורות לשינוי סיבים, כגון תהליכי חמצון או הלבנה, ולשפר את יעילות התגובה ואת אחידותה.

אולטרסאונד יכול לתמוך עוד יותר בפירוק העיסה, הן במהלך פירוק שבבי העץ לעיסה והן במהלך עיבוד מחדש של נייר ממוחזר. קוויטציה מאיצה את הפרדת הסיבים ומרפה את הקשר בין הסיבים, חומרי המילוי, הדיו והציפויים, משפרת את יעילות עיבוד העיסה ומקצרת את זמן העיבוד.

סוניקציה בקצה הרטוב

בתעשיית ייצור הנייר מכירים יותר ויותר בכך ששיפור הביצועים בקצה הרטוב נובע יותר מיעילות השימוש בכימיקלים מאשר ממינונים גבוהים יותר של תוספים. כתוצאה מכך, פיזור קולי זוכה לתשומת לב כטכנולוגיה מתקדמת לתהליך של הפעלה מבוקרת והומוגניזציה של תוספים בקצה הרטוב לפני הוספתם למלאי. אולטרסאונד בעל עוצמה גבוהה מייצר כוחות גזירה הנגרמים על ידי קוויטציה, המפרקים את החלקיקים ומקדמים פיזור אחיד של פולימרים, חומרי מילוי ותחליבים בזרמי תהליך מקוונים. פיזור משופר זה מוביל לאינטראקציות צפויות יותר בין הכימיקלים לסיבים, לשיפור בשמירה על צורה ויצירת יריעות, ולעלייה ביציבות התהליך, תוך הפחתה בו-זמנית של הביקוש הכולל לכימיקלים וצריכת האנרגיה. הודות ליכולת ההרחבה הליניארית שלה ולזמינות של מערכות סוניקציה ברמה תעשייתית מבית Hielscher Ultrasonics, פיזור אולטראסוני התקדם ממחקרים בקנה מידה מעבדתי ליישום בקנה מידה מלא כאסטרטגיה טכנית איתנה וכלכלית לייעול הקצה הרטוב.

קרא עוד על היתרונות של פיזור קולי בקצה הרטוב של מפעלי נייר!

אולטרסאונד במיחזור נייר

ביישומים של מיחזור, אולטרסאונד עוצמתי מתמודד עם כמה מהאתגרים הקשים ביותר בעיבוד סיבים ממוחזרים. אחד השימושים העיקריים הוא ניקוי סיבים והסרת מזהמים. קוויטציה אולטרסונית מסייעת בהסרת לכלוך, שמנים, דיו דפוס, צבענים ושרידי לכה ממשטחי הסיבים. בתהליכי הסרת דיו, אולטרסאונד משפר את ניתוק ופיזור חלקיקי הדיו, משפר את יעילות הציפה או השטיפה ומאפשר רמות בהירות גבוהות יותר עם פחות שימוש בכימיקלים.
אולטרסאונד תורם גם להפחתת המיקרואורגניזמים במערכות מים לבנים. על ידי פירוק מכני של תאים מיקרוביאליים וביופילמים, טיפול באולטרסאונד יכול להפחית את העומס המיקרוביאלי מבלי להסתמך רק על קוטלי חיידקים. זה תומך בלולאות מים נקיות יותר בתהליך ויכול להפחית ריחות, היווצרות רפש וסיכוני זיהום ביולוגי.
יישום חשוב נוסף הקשור למיחזור הוא התייבשות. אנרגיית הקול יכולה לשפר את מאפייני הניקוז של תמיסות סיבים על ידי שינוי רשתות הסיבים והפחתת כמות המים הקשורים. התייבשות משופרת יכולה להגביר את יעילות המכבש והחוט, ולהפחית את דרישת האנרגיה התרמית בשלבי הייבוש הבאים.
 

אנרגיית סוניקציה לעומת זמן ניקוז (בדקות) להכנת ננו-נייר (מקביל למדגם CNF(1)LA).
100 J/ml של אנרגיית סוניקציה מקבילה ל-100 שניות של סוניקציה וכו'.
(מחקר ותמונה: ©Sethi et al., 2018)

יישומים נוספים לתהליך

מעבר לטיפול בסיבים ובמים, אולטרסאונד חשמלי משמש להומוגניזציה ולפיזור של תרחיפי נייר ותוספים. הומוגניזציה אולטרסונית מבטיחה חלוקה אחידה של חומרי מילוי, פיגמנטים, פולימרים ותוספים פונקציונליים, ומשפרת את היעילות הכימית ואת עקביות המוצר. אולטרסאונד מיושם גם בתהליכי ריסוס וציפוי, בהם חרירי אולטרסאונד מייצרים טיפות עדינות ואחידות ליישום מדויק של ציפויים, חומרי גודל או שכבות פונקציונליות על משטחי נייר.

אינטגרציה מובנית ויישום תעשייתי

יתרון מרכזי של טכנולוגיית הקול האולטרה-סוני הוא שרוב היישומים ניתנים ליישום באופן מקוון, מה שמאפשר למפעלים לשדרג את הכורים האולטרה-סוניים לתוך מעגלי תהליך קיימים ללא צורך בתכנון מחדש נרחב. מערכות אולטרה-סוניות זורמות ניתנות להרחבה באופן ליניארי ולהתאמה לעקביות, קצב זרימה ויעדי תהליך ספציפיים.
עם בחירה ואינטגרציה נכונות של המערכת, אולטרסאונד עוצמתי הופך לכלי גמיש להגברת התהליך ולא לטיפול עצמאי. ספקי ציוד כגון Hielscher Ultrasonics תומכים במפעלים בבחירה ובהתאמה של מערכות אולטרסאונד ברמה תעשייתית המותאמות לאתגרים ספציפיים בייצור או במיחזור נייר.

שפר את איכות הנייר והפחת את העלויות

משיפור פיתוח ופיזור הסיבים ועד לאפשרות מיחזור נקי יותר ותפעול יציב יותר של הקצה הרטוב, אולטרסאונד עוצמתי מציע מגוון רחב של יישומים במפעלי נייר. היכולת שלו לשפר תהליכים פיזיקליים וכימיים תוך הפחתת צריכת האנרגיה, המים והכימיקלים הופכת את האולטרסאונד לטכנולוגיה אטרקטיבית יותר ויותר הן להתקנות חדשות והן לשדרוגים. ככל שהקיימות והיעילות ממשיכות לעצב את תעשיית הנייר, העיבוד האולטרסוני ממוקם כפתרון מעשי וניתן להרחבה לייצור נייר מודרני.

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו:

תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה

Hielscher ultrasonicators ידועים באיכות הגבוהה ביותר שלהם סטנדרטים עיצוב. חוסן ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של האולטרסאונד שלנו במתקנים תעשייתיים. תנאים קשים וסביבות תובעניות מטופלים בקלות על ידי אולטרסוניקטורים Hielscher.

Hielscher Ultrasonics היא חברה מוסמכת ISO לשים דגש מיוחד על ultrasonicators ביצועים גבוהים שמציעות טכנולוגיה חדישה וידידותיות למשתמש. כמובן, Hielscher ultrasonicators הם תואמי CE ולעמוד בדרישות של UL, CSA ו RoHs.