Ուլտրաձայնը թղթի արտադրությունում
Հզոր ուլտրաձայնը ժամանակակից թղթի գործարաններում դարձել է բազմակողմանի և էներգաարդյունավետ տեխնոլոգիա։ Հեղուկ կամ կախույթային համակարգերի մեջ ներմուծելով բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային ալիքներ՝ գործարանները կարող են օգտագործել կավիտացիայի ազդեցությունները՝ մանրադիտակային պղպջակների առաջացումն ու փլուզումը, խառնումը, զանգվածափոխանակությունը, մանրաթելերի ձևափոխումը և աղտոտիչների հեռացումը բարելավելու համար։ Քանի որ ինչպես առաջնային մանրաթելի արտադրության, այնպես էլ վերամշակված թղթի մշակման նկատմամբ էներգիայի, ջրի և քիմիական նյութերի սպառումը նվազեցնելու պահանջները գնալով մեծանում են, ուլտրաձայնային տեխնոլոգիան առաջարկում է հոսքագծում կիրառվող և գործող սարքավորումներում ներդնելու համար պատրաստ գրավիչ լուծումների մի ամբողջ շարք։
Ուլտրաձայնը թղթի արտադրությունում
Թղթի արտադրությունում ուլտրաձայնային համակարգերը հիմնականում կիրառվում են թղթազանգվածի որակը, մանրաթելերի հատկությունները և գործընթացի կայունությունը բարելավելու համար։ Կարևոր կիրառություններից մեկը թելանյութի կախույթների գազազերծումն է։ Թղթազանգվածում ներքաշված օդը կարող է առաջացնել ջրային հետքեր, շերտագծեր և թղթի կառուցվածքի ձևավորման արատներ, որոնք ուղղակիորեն նվազեցնում են թղթի որակը։ Ուլտրաձայնային գազազերծումն արդյունավետորեն հեռացնում է լուծված և ներքաշված գազերը թելանյութի կախույթներից՝ կայունացնելով թղթամեքենայի թաց հատվածի աշխատանքը և օգնելով կանխել տեսանելի արատները՝ առանց լրացուցիչ քիմիական նյութերի։
Մեկ այլ հիմնական կիրառություն է մանրաթելերի ֆիբրիլացման ուժեղացումը։ Հզոր ուլտրաձայնը նպաստում է թելանյութի մանրաթելերի արտաքին և ներքին ֆիբրիլացմանը՝ կավիտացիայի միջոցով առաջացնելով տեղայնացված ինտենսիվ սահքի ուժեր։ Սա կարող է մասամբ փոխարինել կամ բարելավել ավանդական աղացման և ռաֆինացման փուլերը։ Միայն մեխանիկական ռաֆինացման համեմատ՝ ուլտրաձայնային մշակումը կարող է ապահովել մանրաթելերի հատկությունների համարժեք կամ ավելի լավ զարգացում՝ ավելի քիչ էներգիա սպառելով։ Հատկանշական է, որ մանրաթելերի ամրությունը պահպանվում է, իսկ որոշ դեպքերում՝ բարելավվում, քանի որ ուլտրաձայնը նպաստում է վերահսկվող ֆիբրիլացմանը՝ մանրաթելերի չափազանց կտրտման փոխարեն։ Ուլտրաձայնային էներգիան կարող է նաև նպաստել մանրաթելերի ձևափոխման հետ կապված քիմիական ռեակցիաներին, օրինակ՝ օքսիդացման կամ սպիտակեցման գործընթացներին՝ բարելավելով ռեակցիայի արդյունավետությունն ու միատեսակությունը։
UIP6000hdT ուլտրաձայնային մշակման սարք ՝ թղթամեքենայի թաց հատվածի քիմիական նյութերը հոսքագծում դիսպերսելու համար
Ուլտրաձայնը կարող է նաև նպաստել թելանյութի տարրալուծմանը՝ ինչպես փայտի տաշեղները թելանյութի վերածելիս, այնպես էլ հավաքված օգտագործված թուղթը կրկին թելանյութի վերածելիս։ Կավիտացիան արագացնում է մանրաթելերի բաժանումը և թուլացնում մանրաթելերի, լցանյութերի, տպագրական ներկերի ու ծածկույթների միջև կապերը՝ բարձրացնելով թելանյութի պատրաստման արդյունավետությունը և կրճատելով մշակման տևողությունը։
Ուլտրաձայնային մշակում թղթամեքենայի թաց հատվածում
Թղթի արտադրությունում գնալով ավելի է ընդունվում, որ թղթամեքենայի թաց հատվածի աշխատանքի բարելավումն ավելի շատ պայմանավորված է քիմիական նյութերի օգտագործման արդյունավետությամբ, քան հավելանյութերի ավելի բարձր դեղաչափերով։ Արդյունքում ուլտրաձայնային դիսպերսումը ուշադրություն է գրավում որպես առաջադեմ տեխնոլոգիա՝ թաց հատվածի հավելանյութերի վերահսկվող ակտիվացման և հոմոգենացման համար՝ նախքան դրանք թղթազանգվածին ավելացնելը։ Բարձր հզորության ուլտրաձայնն առաջացնում է կավիտացիայով պայմանավորված սահքի ուժեր, որոնք քայքայում են մասնիկների ագլոմերատները և նպաստում պոլիմերների, լցանյութերի ու էմուլսիաների համաչափ դիսպերսմանը հոսքագծի տեխնոլոգիական հոսքերում։ Այս բարելավված դիսպերսումը հանգեցնում է քիմիական նյութերի և մանրաթելերի ավելի կանխատեսելի փոխազդեցությունների, նյութերի պահման և թղթաթերթի ձևավորման բարելավման ու գործընթացի կայունության բարձրացման՝ միաժամանակ նվազեցնելով քիմիական նյութերի ընդհանուր պահանջարկը և էներգիայի սպառումը։ Գծային մասշտաբավորման հնարավորության և Hielscher Ultrasonics-ի արդյունաբերական կարգի ուլտրաձայնային մշակման համակարգերի հասանելիության շնորհիվ ուլտրաձայնային դիսպերսումը լաբորատոր հետազոտություններից անցել է ամբողջական արդյունաբերական ներդրման՝ որպես թաց հատվածի օպտիմալացման տեխնիկապես հուսալի և տնտեսապես կենսունակ ռազմավարություն։
Կարդացեք ավելին թղթի գործարանների թաց հատվածում ուլտրաձայնային դիսպերսման առավելությունների մասին։
Ուլտրաձայնը թղթի վերամշակման մեջ
Վերամշակման կիրառություններում հզոր ուլտրաձայնն օգնում է լուծել վերականգնված մանրաթելերի մշակման ամենադժվար հաղթահարվող խնդիրներից մի քանիսը։ Հիմնական կիրառություններից մեկը մանրաթելերի մաքրումն ու աղտոտիչների հեռացումն է։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան օգնում է մանրաթելերի մակերևույթներից անջատել կեղտը, յուղերը, տպագրական ներկերը, գունանյութերը և լաքի մնացորդները։ Տպագրական ներկերի հեռացման գործընթացներում ուլտրաձայնն ուժեղացնում է ներկի մասնիկների անջատումն ու դիսպերսումը՝ բարելավելով ֆլոտացիայի կամ լվացման արդյունավետությունը և հնարավորություն տալով հասնել սպիտակության ավելի բարձր աստիճանի՝ քիմիական նյութերի նվազեցված ծախսով։
Ուլտրաձայնը նաև նպաստում է միկրոօրգանիզմների քանակի նվազեցմանը թղթամեքենայի շրջանառու սպիտակ ջրի համակարգերում։ Միկրոօրգանիզմների բջիջներն ու կենսաթաղանթները մեխանիկորեն քայքայելու միջոցով ուլտրաձայնային մշակումը կարող է նվազեցնել մանրէային բեռնվածությունը՝ առանց բացառապես կենսասպան նյութերի վրա հենվելու։ Սա նպաստում է տեխնոլոգիական ջրի շրջանառության ավելի մաքուր համակարգերին և կարող է նվազեցնել հոտը, լորձի առաջացումը և կենսաբանական աղտոտակուտակման վտանգը։
Վերամշակման հետ կապված մեկ այլ կարևոր կիրառություն է ջրազրկումը։ Ուլտրաձայնային էներգիան կարող է բարելավել մանրաթելային կախույթների ջրահեռացման հատկությունները՝ փոփոխելով մանրաթելային ցանցերը և նվազեցնելով կապված ջրի քանակը։ Բարելավված ջրազրկումը կարող է բարձրացնել մամլիչի և ցանցային մասի արդյունավետությունը՝ նվազեցնելով ջերմային էներգիայի պահանջարկը հետագա չորացման փուլերում։
Ուլտրաձայնային մշակման էներգիայի և ջրահեռացման տևողության (րոպեներով) հարաբերակցությունը նանոթղթի պատրաստման համար (համապատասխանում է CNF(1)LA նմուշին)։
Ուլտրաձայնային մշակման 100 J/ml էներգիան համապատասխանում է 100 վայրկյան ուլտրաձայնային մշակման և այլն։
(Հետազոտություն և պատկեր՝ ©Sethi et al., 2018)
Լրացուցիչ տեխնոլոգիական կիրառություններ
Մանրաթելերի և ջրի մշակումից բացի՝ հզոր ուլտրաձայնն օգտագործվում է թղթազանգվածի կախույթների և հավելանյութերի հոմոգենացման ու դիսպերսման համար։ Ուլտրաձայնային հոմոգենացումն ապահովում է լցանյութերի, պիգմենտների, պոլիմերների և գործառութային հավելանյութերի համաչափ բաշխում՝ բարելավելով քիմիական նյութերի օգտագործման արդյունավետությունն ու արտադրանքի հատկությունների կայունությունը։ Ուլտրաձայնը կիրառվում է նաև ցողման և ծածկապատման գործընթացներում, որոնցում ուլտրաձայնային վարդակներն առաջացնում են մանր, միատեսակ կաթիլներ՝ թղթի մակերևույթներին ծածկույթներ, սոսնձանյութեր կամ գործառութային շերտեր ճշգրիտ քսելու համար։
Հոսքագծում ինտեգրում և արդյունաբերական ներդրում
Ուլտրաձայնային տեխնոլոգիայի հիմնական առավելություններից մեկն այն է, որ կիրառությունների մեծ մասը կարող է իրականացվել հոսքագծում՝ գործարաններին հնարավորություն տալով ուլտրաձայնային ռեակտորները ներդնել առկա տեխնոլոգիական շրջանառության համակարգերում՝ առանց էական վերանախագծման։ Հոսքային ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են գծային կերպով մասշտաբավորվել և հարմարեցվել թղթազանգվածի կոնկրետ խտություններին, հոսքի ծավալային արագություններին և գործընթացի նպատակներին։
Համակարգի պատշաճ ընտրության և ինտեգրման դեպքում հզոր ուլտրաձայնը դառնում է գործընթացների ինտենսիվացման ճկուն գործիք՝ առանձին մշակման միջոց լինելու փոխարեն։ Սարքավորումներ մատակարարողները, ինչպիսին է Hielscher Ultrasonics-ը, աջակցում են գործարաններին՝ ընտրելու և կազմաձևելու արդյունաբերական կարգի ուլտրաձայնային համակարգեր, որոնք հարմարեցված են թղթի արտադրության կամ վերամշակման կոնկրետ խնդիրներին։
16 000 վատտ հզորությամբ ուլտրաձայնային մշակման սարք ՝ թղթի գործարաններում թելանյութի և քիմիական նյութերի մշակման համար
Բարելավեք թղթի որակը և նվազեցրեք ծախսերը
Մանրաթելերի հատկությունների զարգացման և դիսպերսման բարելավումից մինչև ավելի մաքուր վերամշակման և թղթամեքենայի թաց հատվածի ավելի կայուն աշխատանքի ապահովումը՝ հզոր ուլտրաձայնը թղթի գործարաններում առաջարկում է կիրառությունների լայն շրջանակ։ Ֆիզիկական և քիմիական գործընթացները բարելավելու և միաժամանակ էներգիայի, ջրի ու քիմիական նյութերի սպառումը նվազեցնելու կարողությունը ուլտրաձայնը դարձնում է ավելի ու ավելի գրավիչ տեխնոլոգիա ինչպես նոր կայանքների, այնպես էլ գործող սարքավորումների արդիականացման համար։ Քանի որ կայուն զարգացումն ու արդյունավետությունը շարունակում են ձևավորել թղթի արդյունաբերությունը, ուլտրաձայնային մշակումը դիրքավորվում է որպես գործնական և մասշտաբավորվող լուծում ժամանակակից թղթարտադրության համար։
Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային մշակման սարքերի մոտավոր մշակման արտադրողականության մասին.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի ծավալային արագությունը | Առաջարկվող սարքերը |
|---|---|---|
| 10-ից մինչև 2000mL | 20-ից մինչև 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-ից մինչև 20L | 0,2-ից մինչև 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-ից մինչև 100L | 2-ից մինչև 10L/min | UIP4000hdT |
| 15-ից մինչև 150L | 3-ից մինչև 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10-ից մինչև 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000hdT |
Նախագծում, արտադրություն և խորհրդատվություն – Գերմանիայում ստեղծված որակ
Hielscher-ի ուլտրաձայնային մշակման սարքերը հայտնի են իրենց որակի և նախագծման ամենաբարձր չափանիշներով։ Ամրությունն ու շահագործման դյուրինությունն ապահովում են մեր ուլտրաձայնային մշակման սարքերի սահուն ինտեգրումը արդյունաբերական օբյեկտներում։ Hielscher-ի ուլտրաձայնային մշակման սարքերը հեշտությամբ դիմակայում են ծանր պայմաններին և պահանջկոտ միջավայրերին։
Hielscher Ultrasonics-ը ISO հավաստագրված ընկերություն է և հատուկ ուշադրություն է դարձնում բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային մշակման սարքերին, որոնք առանձնանում են նորագույն տեխնոլոգիաներով և օգտագործման հարմարավետությամբ։ Իհարկե, Hielscher-ի ուլտրաձայնային մշակման սարքերը համապատասխանում են CE-ին և բավարարում են UL-ի, CSA-ի և RoHs-ի պահանջները։
Hielscher Ultrasonics-ն արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերսման, էմուլսացման և էքստրակցիայի համար։
Գրականություն / Հղումներ
- Jatin Sethi, Kristiina Oksman, Mirja Illikainen, Juho Antti Sirviö (2018): Sonication-assisted surface modification method to expedite the water removal from cellulose nanofibers for use in nanopapers and paper making. Carbohydrate Polymers, Volume 197, 2018. 92-99.
- Thompson, R. and Manning, A. (2005): A review of ultrasound and its applications in papermaking. Progress in Paper Recycling 14, 2005. 26-42.
- Manning A.; Fricker A.; Thompson R. (2009): The anomalous effect of high intensity ultrasound on paper fibre‐filler combinations. Pigment & Resin Technology, Vol. 38 No. 4; 2009. 218–229.
- Brodeur, P.; Gerhardstein, J.P. (1998): Overview of applications of ultrasonics in the pulp and paper industry. In Proceedings of the 1998 IEEE
Hielscher Ultrasonics-ն արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափեր։