Ultrahang a papírgyártásban

A nagy teljesítményű ultrahang sokoldalú és energiahatékony eljárástechnológiává vált a korszerű papírgyárakban. A folyadékokba vagy zagyrendszerekbe vezetett nagy intenzitású ultrahanghullámok segítségével a gyárak kihasználhatják a kavitáció hatásait – a mikroszkopikus buborékok képződését és összeomlását – a keverés, az anyagátadás, a rostmódosítás és a szennyeződések eltávolításának javítására. Mivel mind az elsődleges rostok előállításában, mind az újrahasznosított papír feldolgozásában egyre nagyobb az elvárás az energiafelhasználás, a vízfogyasztás és a vegyszerigény csökkentésére, az ultrahangos technológia vonzó, a folyamatba közvetlenül beépíthető és utólagos beépítésre alkalmas megoldások sorát kínálja.

Ultrahang a papírgyártásban

A papírgyártásban az ultrahangos rendszereket elsősorban a papíranyag minőségének, a rostok tulajdonságainak és a folyamat stabilitásának javítására alkalmazzák. Az egyik fontos alkalmazás a rostszuszpenziók gáztalanítása. A papíranyagban lévő bezárt levegő vízfoltokat, csíkokat és lapképzési hibákat okozhat, amelyek közvetlenül rontják a papír minőségét. Az ultrahangos gáztalanítás hatékonyan eltávolítja az oldott és bezárt gázokat a rostzagyokból, stabilizálja a nedves szakaszt, és további vegyszerek nélkül segít megelőzni a látható hibákat.
Egy másik jelentős alkalmazás a rostok fibrillációjának fokozása. A nagy teljesítményű ultrahang a kavitáció révén intenzív, helyi nyíróerőket hoz létre, és ezzel elősegíti a papíripari rostok külső és belső fibrillációját. Ez részben kiválthatja vagy javíthatja a hagyományos őrlési és finomítási szakaszokat. A kizárólag mechanikai finomítással összehasonlítva az ultrahangos kezelés hasonló vagy jobb rostfejlesztést érhet el, miközben kevesebb energiát fogyaszt. Lényeges, hogy a rostok szilárdsága megmarad, sőt egyes esetekben javul is, mivel az ultrahang a rostok túlzott darabolása helyett szabályozott fibrillációt segít elő. Az ultrahangenergia a rostmódosításhoz kapcsolódó kémiai reakciókat, például az oxidációs vagy fehérítési folyamatokat is elősegítheti, javítva a reakciók hatékonyságát és egyenletességét.

Az ultrahang a rostanyag szétdolgozását is elősegítheti, akár a faapríték rostanyaggá bontása, akár a visszanyert papír újrapépesítése során. A kavitáció felgyorsítja a rostok szétválását, és fellazítja a rostok, töltőanyagok, nyomdafestékek és bevonatok közötti kötéseket, javítva a pépesítés hatékonyságát és csökkentve a feldolgozási időt.

Ultrahangos kezelés a nedves szakaszban

A papírgyártók egyre inkább felismerik, hogy a nedves szakasz teljesítményének javulását inkább a vegyszerek hasznosulásának hatékonysága, mint az adalékanyagok nagyobb adagolása határozza meg. Ennek eredményeként az ultrahangos diszpergálás egyre nagyobb figyelmet kap mint fejlett eljárástechnológia, amellyel a nedves szakasz adalékanyagai szabályozottan aktiválhatók és homogenizálhatók, mielőtt a papíranyaghoz adagolják őket. A nagy teljesítményű ultrahang kavitáció által kiváltott nyíróerőket hoz létre, amelyek felbontják a részecskeagglomerátumokat, és elősegítik a polimerek, töltőanyagok és emulziók egyenletes diszpergálását a folyamat anyagáramaiban. Ez a jobb diszpergálás kiszámíthatóbb vegyszer–rost kölcsönhatásokat, jobb retenciót és lapképzést, valamint nagyobb folyamatstabilitást eredményez, miközben csökkenti az összesített vegyszerigényt és energiafogyasztást. Lineáris méretnövelhetőségének és a Hielscher Ultrasonics ipari kivitelű ultrahangos kezelőrendszereinek elérhetőségének köszönhetően az ultrahangos diszpergálás a laboratóriumi léptékű vizsgálatoktól eljutott a teljes üzemi léptékű alkalmazásig, mint a nedves szakasz optimalizálásának műszakilag megbízható és gazdaságilag életképes módszere.

Tudjon meg többet az ultrahangos diszpergálás előnyeiről a papírgyárak nedves szakaszában!

Ultrahang a papír újrahasznosításában

Az újrahasznosítási alkalmazásokban a nagy teljesítményű ultrahang a visszanyert rostok feldolgozásának néhány legmakacsabb problémájára kínál megoldást. Az egyik kulcsfontosságú felhasználás a rostok tisztítása és a szennyeződések eltávolítása. Az ultrahangos kavitáció segít leválasztani a rostok felületéről a szennyeződéseket, olajokat, nyomdafestékeket, színezékeket és lakkmaradványokat. A festéktelenítési műveletekben az ultrahang fokozza a festékrészecskék leválását és diszpergálását, javítva a flotálás vagy mosás hatékonyságát, és kisebb vegyszerfelhasználás mellett nagyobb fehérséget tesz lehetővé.
Az ultrahang a szitavízrendszerekben a mikroorganizmusok mennyiségének csökkentéséhez is hozzájárul. A mikrobiális sejtek és biofilmek mechanikai roncsolása révén az ultrahangos kezelés csökkentheti a mikrobiális terhelést anélkül, hogy kizárólag biocidekre támaszkodna. Ez tisztább technológiai vízköröket tesz lehetővé, és csökkentheti a szagokat, a nyálkaképződést és a biológiai lerakódások kockázatát.
Egy másik fontos, újrahasznosításhoz kapcsolódó alkalmazás a víztelenítés. Az ultrahangenergia a rosthálózatok módosításával és a kötött víz mennyiségének csökkentésével javíthatja a rostszuszpenziók vízleadási jellemzőit. A jobb víztelenítés növelheti a prés és a szita hatékonyságát, csökkentve a későbbi szárítási szakaszok hőenergia-igényét.
 

Az ultrahangos kezelés energiája a vízelvezetési idő függvényében (percben) nanopapír készítésekor (a CNF(1)LA mintának megfelelően).
100 J/ml ultrahangos kezelési energia 100 másodperc ultrahangos kezelésnek felel meg, és így tovább.
(Tanulmány és kép: ©Sethi et al., 2018)

További eljárástechnikai alkalmazások

A rost- és vízkezelésen túl a nagy teljesítményű ultrahangot papíripari zagyok és adalékanyagok homogenizálására és diszpergálására is használják. Az ultrahangos homogenizálás biztosítja a töltőanyagok, pigmentek, polimerek és funkcionális adalékanyagok egyenletes eloszlását, javítva a vegyszerek hatékonyságát és a termék egyenletes minőségét. Az ultrahangot permetezési és bevonatolási folyamatokban is alkalmazzák, ahol az ultrahangos fúvókák finom, egyenletes cseppeket hoznak létre a bevonatok, enyvezőszerek vagy funkcionális rétegek pontos felviteléhez a papír felületére.

Folyamatba történő közvetlen integrálás és ipari megvalósítás

Az ultrahangos technológia egyik fő előnye, hogy a legtöbb alkalmazás közvetlenül a folyamatba építve valósítható meg, így a gyárak jelentős áttervezés nélkül, utólag is beépíthetnek ultrahangos reaktorokat a meglévő technológiai körökbe. Az átfolyásos ultrahangos rendszerek lineárisan méretnövelhetők, és az adott rostkoncentrációhoz, térfogatáramhoz és technológiai célokhoz igazíthatók.
A megfelelő rendszer kiválasztásával és integrálásával a nagy teljesítményű ultrahang önálló kezelés helyett a folyamatintenzifikálás rugalmas eszközévé válik. Az olyan berendezésszállítók, mint a Hielscher Ultrasonics, támogatják a gyárakat az adott papírgyártási vagy újrahasznosítási kihívásokhoz igazított, ipari kivitelű ultrahangos rendszerek kiválasztásában és konfigurálásában.

Javítsa a papír minőségét és csökkentse a költségeket

A rostfejlesztés és a diszpergálás javításától a tisztább újrahasznosítás és a nedves szakasz stabilabb működésének lehetővé tételéig a nagy teljesítményű ultrahang az alkalmazások széles körét kínálja a papírgyárakban. Az ultrahang egyre vonzóbb technológia mind az új telepítések, mind az utólagos beépítések esetében, mivel képes javítani a fizikai és kémiai folyamatokat, miközben csökkenti az energia-, víz- és vegyszerfogyasztást. Mivel a fenntarthatóság és a hatékonyság továbbra is alakítja a papíripart, az ultrahangos feldolgozás a korszerű papírgyártás gyakorlatias és méretnövelhető megoldásaként jelenik meg.

Az alábbi táblázat ultrahangos kezelőberendezéseink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról ad tájékoztatást:

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban készült minőség

A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései a legmagasabb minőségi és tervezési színvonalukról ismertek. Strapabíróságuk és egyszerű kezelhetőségük lehetővé teszi ultrahangos kezelőberendezéseink zökkenőmentes integrálását az ipari létesítményekbe. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései könnyedén megbirkóznak a zord körülményekkel és a nagy követelményeket támasztó környezetekkel.

A Hielscher Ultrasonics ISO-tanúsítvánnyal rendelkező vállalat, amely különös hangsúlyt fektet a csúcstechnológiát és felhasználóbarát kezelhetőséget kínáló, nagy teljesítményű ultrahangos kezelőberendezésekre. A Hielscher ultrahangos kezelőberendezései természetesen CE-megfelelőséggel rendelkeznek, és megfelelnek az UL, CSA és RoHs követelményeinek.