Ultrahang a papírgyártásban

A modern papírgyárakban a teljesítmény-ultrahang sokoldalú és energiahatékony folyamattechnológiává vált. A nagy intenzitású ultrahanghullámok folyadék- vagy iszaprendszerekbe történő bevezetésével a gyárak kihasználhatják a kavitációs hatásokat - mikroszkopikus buborékképződést és összeomlást. – a keverés, a tömegátvitel, a szálak módosítása és a szennyeződések eltávolítása érdekében. Mivel mind a szűzrostgyártás, mind az újrahasznosított papír feldolgozása egyre nagyobb nyomásnak van kitéve az energiafelhasználás, a vízfogyasztás és a vegyszerigény csökkentése érdekében, az ultrahangos technológia meggyőző, utólagos felszerelésre alkalmas megoldásokat kínál.

Ultrahang a papírgyártásban

A papírgyártásban az ultrahangos rendszereket elsősorban az alapanyag minőségének, a szálak teljesítményének és a folyamat stabilitásának javítására alkalmazzák. Az egyik fontos alkalmazás a cellulózszuszpenziók gáztalanítása. Az állományban lévő levegő vízjeleket, csíkokat és képződési hibákat okozhat, amelyek közvetlenül csökkentik a papír minőségét. Az ultrahangos gáztalanítás hatékonyan távolítja el az oldott és szállított gázokat a cellulóziszapokból, stabilizálja a nedves véget és segít megelőzni a vizuális hibákat további vegyszerek nélkül.
Egy másik fontos alkalmazás a rostfibrilláció fokozása. A teljesítmény-ultrahang elősegíti a cellulózrostok külső és belső fibrillációját azáltal, hogy a kavitáció révén intenzív helyi nyíróerőket hoz létre. Ez részben helyettesítheti vagy fokozhatja a hagyományos verési és finomítási fázisokat. A kizárólag mechanikai finomítással összehasonlítva az ultrahangos kezelés hasonló vagy jobb rostfejlődést érhet el, miközben kevesebb energiát fogyaszt. Fontos, hogy a szálak szilárdsága megmarad, és bizonyos esetekben javul, mivel az ultrahang a túlzott szálvágás helyett a szabályozott fibrillációt segíti elő. Az ultrahangos energia segítheti a szálak módosításával kapcsolatos kémiai reakciókat is, például az oxidatív vagy fehérítő folyamatokat, javítva a reakció hatékonyságát és egyenletességét.

Az ultrahang tovább támogathatja a cellulózbontást, akár a faforgács cellulózzá történő bontása, akár a visszanyert papír újrahasznosítása során. A kavitáció felgyorsítja a szálak szétválasztását és fellazítja a szálak, töltőanyagok, tinták és bevonatok közötti kötéseket, javítva a cellulózbontás hatékonyságát és csökkentve a feldolgozási időt.

Szonikáció a nedves végén

A papírgyártó üzemek egyre inkább felismerik, hogy a nedves végtermék teljesítményének javulása inkább a vegyszerfelhasználás hatékonyságának köszönhető, mint a nagyobb adalékanyag-adagoknak. Ennek eredményeképpen az ultrahangos diszperzió egyre nagyobb figyelmet kap, mint a nedves végű adalékanyagok irányított aktiválására és homogenizálására szolgáló fejlett folyamattechnológia az alapanyag hozzáadása előtt. A nagy teljesítményű ultrahang kavitáció által kiváltott nyíróerőket hoz létre, amelyek dezagglomerálják a részecskéket és elősegítik a polimerek, töltőanyagok és emulziók egyenletes diszperzióját az inline folyamatfolyamatokban. Ez a fokozott diszperzió kiszámíthatóbb vegyszer-szál kölcsönhatásokat, jobb visszatartást és lapképzést, valamint nagyobb folyamatstabilitást eredményez, miközben egyidejűleg csökkenti a teljes vegyszerigényt és az energiafogyasztást. A lineáris méretezhetőségnek és a Hielscher Ultrasonics ipari minőségű szonikátorrendszereinek elérhetőségének köszönhetően az ultrahangos diszpergálás a laboratóriumi léptékű vizsgálatokból a teljes körű megvalósításig jutott el, mint műszakilag robusztus és gazdaságilag életképes nedves végtermék-optimalizálási stratégia.

Olvasson többet az ultrahangos diszpergálás előnyeiről a papírgyárak nedves végén!

Ultrahang a papír újrahasznosításában

Az újrahasznosítási alkalmazásokban a teljesítmény-ultrahang a visszanyert szálak feldolgozásának néhány legmaradandóbb kihívását oldja meg. Az egyik legfontosabb felhasználási terület a szálak tisztítása és a szennyeződések eltávolítása. Az ultrahangos kavitáció segít a szennyeződések, olajok, nyomdafestékek, színezőanyagok és lakkmaradványok eltávolításában a szálak felületéről. A festéktelenítési műveletekben az ultrahang fokozza a festékrészecskék leválását és diszpergálását, javítja a flotálás vagy mosás hatékonyságát, és lehetővé teszi a nagyobb fényerőszintet csökkentett vegyszerbevitel mellett.
Az ultrahang szintén hozzájárul a mikrobák csökkentéséhez a vadvízi rendszerekben. A mikrobiális sejtek és biofilmek mechanikus megbontásával az ultrahangos kezelés csökkentheti a mikrobiális terhelést anélkül, hogy kizárólag biocidekre támaszkodna. Ez támogatja a tisztább technológiai vízköröket, és csökkentheti a szagot, a nyálkaképződést és a biofouling kockázatát.
Egy másik fontos újrahasznosítással kapcsolatos alkalmazás a víztelenítés. Az ultrahangos energia javíthatja a szálszuszpenziók vízelvezetési jellemzőit a szálhálózatok módosításával és a megkötött víz csökkentésével. A fokozott víztelenítés növelheti a prés és a huzal hatékonyságát, csökkentve a későbbi szárítási szakaszok hőenergiaigényét.
 

Szonikációs energia vs leeresztési idő (percben) a nanopapír előkészítéséhez (megfelel a CNF (1) LA mintának).
100 J / ml szonikációs energia megfelel 100 másodperces szonikálásnak, stb.
(Tanulmány és kép: ©Sethi et al., 2018)

További folyamat alkalmazások

A szál- és vízkezelésen túl az erős ultrahangot papíriszapok és adalékanyagok homogenizálására és diszpergálására is használják. Az ultrahangos homogenizálás biztosítja a töltőanyagok, pigmentek, polimerek és funkcionális adalékanyagok egyenletes eloszlását, javítva a kémiai hatékonyságot és a termék konzisztenciáját. Az ultrahangot permetezési és bevonatolási folyamatokban is alkalmazzák, ahol az ultrahangos fúvókák finom, egyenletes cseppeket hoznak létre a bevonatok, méretezőanyagok vagy funkcionális rétegek pontos felviteléhez a papírfelületekre.

Inline integráció és ipari megvalósítás

Az ultrahangos technológia egyik fő előnye, hogy a legtöbb alkalmazás inline kivitelezhető, így a gyárak nagyobb átalakítás nélkül utólagosan is beépíthetik az ultrahangos reaktorokat a meglévő folyamat körfolyamatokba. Az átfolyó ultrahangos rendszerek lineárisan méretezhetők és alkalmazkodhatnak az adott konzisztenciákhoz, áramlási sebességekhez és folyamatcélokhoz.
A megfelelő rendszerválasztással és integrációval a teljesítmény-ultrahang nem önálló kezeléssé, hanem rugalmas folyamatintenzifikációs eszközzé válik. Az olyan berendezések beszállítói, mint a Hielscher Ultrasonics, támogatják a gyárakat az ipari minőségű ultrahangos rendszerek kiválasztásában és konfigurálásában, amelyek az adott papírgyártási vagy újrahasznosítási kihívásokhoz igazodnak.

A papírminőség javítása és a költségek csökkentése

A szálak fejlődésének és diszpergálásának javításától a tisztább újrahasznosítás és a stabilabb nedves végberendezések működésének lehetővé tételéig a teljesítmény-ultrahang a papírgyárakban számos alkalmazási lehetőséget kínál. A fizikai és kémiai folyamatok javításának képessége, miközben csökkenti az energia-, víz- és vegyszerfogyasztást, az ultrahangot egyre vonzóbb technológiává teszi mind az új létesítmények, mind az utólagos átalakítások esetében. Mivel a fenntarthatóság és a hatékonyság továbbra is alakítja a papíripart, az ultrahangos feldolgozás a modern papírgyártás praktikus és méretezhető megoldásaként van pozícionálva.

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban gyártott minőség

A Hielscher ultrahangos készülékek jól ismertek a legmagasabb minőségi és tervezési szabványokról. A robusztusság és a könnyű kezelhetőség lehetővé teszi ultrahangos készülékeink zökkenőmentes integrálását ipari létesítményekbe. A durva körülmények és az igényes környezetek könnyen kezelhetők Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.