Ultrasound Dalam Pembuatan Kertas

Power ultrasound telah muncul sebagai teknologi proses serbaguna dan hemat energi di pabrik kertas modern. Dengan memasukkan gelombang ultrasonik intensitas tinggi ke dalam sistem cairan atau bubur, pabrik dapat memanfaatkan efek kavitasi-pembentukan dan keruntuhan gelembung mikroskopis – untuk meningkatkan pencampuran, perpindahan massa, modifikasi serat, dan penghilangan kontaminan. Karena produksi serat perawan dan pemrosesan kertas daur ulang menghadapi tekanan yang meningkat untuk mengurangi penggunaan energi, konsumsi air, dan permintaan bahan kimia, teknologi ultrasonik menawarkan serangkaian solusi yang menarik dan siap untuk retrofit.

Ultrasound Dalam Pembuatan Kertas

Dalam pembuatan kertas, sistem ultrasonik terutama diterapkan untuk meningkatkan kualitas stok, kinerja serat, dan stabilitas proses. Salah satu aplikasi penting adalah degassing suspensi pulp. Udara yang masuk ke dalam stok dapat menyebabkan tanda air, goresan, dan cacat formasi yang secara langsung mengurangi kualitas kertas. Degassing ultrasonik secara efisien menghilangkan gas yang terlarut dan terperangkap dari bubur pulp, menstabilkan ujung basah dan membantu mencegah cacat visual tanpa bahan kimia tambahan.
Aplikasi utama lainnya adalah peningkatan fibrilasi serat. Ultrasonografi daya meningkatkan fibrilasi eksternal dan internal serat pulpa dengan menghasilkan gaya geser lokal yang intens melalui kavitasi. Hal ini dapat menggantikan sebagian atau meningkatkan tahap pemukulan dan pemurnian konvensional. Dibandingkan dengan pemurnian mekanis saja, perawatan ultrasonik dapat mencapai pengembangan serat yang serupa atau lebih baik dengan mengkonsumsi lebih sedikit energi. Yang penting, kekuatan serat dipertahankan, dan dalam beberapa kasus ditingkatkan, karena ultrasonik mendorong fibrilasi yang terkontrol daripada pemotongan serat yang berlebihan. Energi ultrasonik juga dapat membantu reaksi kimia yang terkait dengan modifikasi serat, seperti proses oksidatif atau pemutihan, meningkatkan efisiensi dan keseragaman reaksi.

Ultrasonografi dapat mendukung disintegrasi pulp lebih lanjut, baik selama pemecahan serpihan kayu menjadi pulp atau selama repulping kertas yang dipulihkan. Kavitasi mempercepat pemisahan serat dan melonggarkan ikatan antara serat, pengisi, tinta, dan pelapis, sehingga meningkatkan efisiensi pembuatan pulp dan mengurangi waktu pemrosesan.

Sonikasi di Ujung Basah

Operasi pembuatan kertas semakin menyadari bahwa peningkatan kinerja wet end lebih didorong oleh efisiensi penggunaan bahan kimia dibandingkan dengan dosis aditif yang lebih tinggi. Akibatnya, dispersi ultrasonik mendapatkan perhatian sebagai teknologi proses canggih untuk aktivasi terkontrol dan homogenisasi aditif ujung basah sebelum penambahan stok. Ultrasonografi berdaya tinggi menghasilkan gaya geser yang diinduksi kavitasi yang mendeaglomerasi partikel dan mendorong dispersi seragam polimer, pengisi, dan emulsi dalam aliran proses yang sejajar. Dispersi yang ditingkatkan ini mengarah pada interaksi serat-kimia yang lebih dapat diprediksi, retensi dan pembentukan lembaran yang lebih baik, dan peningkatan stabilitas proses, sekaligus mengurangi permintaan bahan kimia dan konsumsi energi secara keseluruhan. Karena skalabilitas liniernya dan ketersediaan sistem sonikator kelas industri dari Hielscher Ultrasonics, dispersi ultrasonik telah berkembang dari studi skala laboratorium ke implementasi skala penuh sebagai strategi pengoptimalan ujung basah yang kuat secara teknis dan layak secara ekonomi.

Baca lebih lanjut tentang keuntungan dispersi ultrasonik di ujung basah pabrik kertas!

Ultrasonografi dalam Daur Ulang Kertas

Dalam aplikasi daur ulang, ultrasound daya mengatasi beberapa tantangan yang paling persisten dalam pemrosesan serat yang dipulihkan. Salah satu penggunaan utama adalah pembersihan serat dan penghilangan kontaminan. Kavitasi ultrasonik membantu melepaskan kotoran, minyak, tinta cetak, pewarna, dan residu pernis dari permukaan serat. Dalam operasi penghilangan tinta, ultrasonik meningkatkan pelepasan dan penyebaran partikel tinta, meningkatkan efisiensi pengapungan atau pencucian dan memungkinkan tingkat kecerahan yang lebih tinggi dengan input bahan kimia yang lebih sedikit.
Ultrasonografi juga berkontribusi pada pengurangan mikroba dalam sistem air putih. Dengan mengganggu sel mikroba dan biofilm secara mekanis, perawatan ultrasonik dapat menurunkan beban mikroba tanpa hanya mengandalkan biosida. Ini mendukung loop air proses yang lebih bersih dan dapat mengurangi bau, pembentukan lendir, dan risiko biofouling.
Aplikasi terkait daur ulang penting lainnya adalah pengeringan. Energi ultrasonik dapat meningkatkan karakteristik drainase suspensi serat dengan memodifikasi jaringan serat dan mengurangi air yang terikat. Pengurasan yang ditingkatkan dapat meningkatkan efisiensi pengepresan dan kawat, menurunkan permintaan energi panas pada tahap pengeringan berikutnya.
 

Energi sonikasi vs waktu pengurasan (dalam menit) untuk persiapan kertas nano (sesuai dengan sampel CNF (1) LA).
100 J / ml energi sonikasi sesuai dengan 100 detik sonikasi, dll.
(Studi dan gambar: ©Sethi et al., 2018)

Aplikasi Proses Tambahan

Selain pengolahan serat dan air, ultrasonik daya digunakan untuk menghomogenisasi dan mendispersikan bubur kertas dan aditif. Homogenisasi ultrasonik memastikan distribusi pengisi, pigmen, polimer, dan aditif fungsional yang seragam, meningkatkan efisiensi bahan kimia dan konsistensi produk. Ultrasonografi juga diterapkan dalam proses penyemprotan dan pelapisan, di mana nosel ultrasonik menghasilkan tetesan halus dan seragam untuk aplikasi pelapis, bahan pengatur ukuran, atau lapisan fungsional yang tepat pada permukaan kertas.

Integrasi Inline dan Implementasi Industri

Keuntungan utama dari teknologi ultrasonik adalah bahwa sebagian besar aplikasi dapat diimplementasikan secara inline, memungkinkan pabrik untuk memperbaiki reaktor ultrasonik ke dalam loop proses yang ada tanpa desain ulang yang besar. Sistem ultrasonik aliran-melalui dapat diskalakan secara linier dan disesuaikan dengan konsistensi, laju aliran, dan tujuan proses tertentu.
Dengan pemilihan dan integrasi sistem yang tepat, power ultrasound menjadi alat intensifikasi proses yang fleksibel daripada perawatan yang berdiri sendiri. Pemasok peralatan seperti Hielscher Ultrasonics mendukung pabrik dalam memilih dan mengonfigurasi sistem ultrasonik kelas industri yang disesuaikan dengan tantangan manufaktur atau daur ulang kertas tertentu.

Meningkatkan Kualitas Kertas dan Mengurangi Biaya

Dari meningkatkan pengembangan dan penyebaran serat hingga memungkinkan daur ulang yang lebih bersih dan operasi wet end yang lebih stabil, power ultrasound menawarkan berbagai aplikasi di pabrik kertas. Kemampuannya untuk meningkatkan proses fisik dan kimia sekaligus mengurangi konsumsi energi, air, dan bahan kimia menjadikan ultrasound sebagai teknologi yang semakin menarik untuk instalasi baru dan retrofit. Karena keberlanjutan dan efisiensi terus membentuk industri kertas, pemrosesan ultrasonik diposisikan sebagai solusi praktis dan terukur untuk pembuatan kertas modern.

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Ultrasonicators Hielscher terkenal dengan kualitas dan standar desainnya yang tertinggi. Ketahanan dan pengoperasian yang mudah memungkinkan integrasi ultrasonicator kami ke dalam fasilitas industri. Kondisi kasar dan lingkungan yang menuntut mudah ditangani oleh ultrasonicator Hielscher.

Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan memberikan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.