종이 제조의 초음파

파워 초음파는 현대 제지 공장에서 다목적이며 에너지 효율적인 공정 기술로 부상했습니다. 액체 또는 슬러리 시스템에 고강도 초음파를 도입함으로써 제지 공장에서는 캐비테이션 효과(미세한 기포 형성 및 붕괴)를 활용할 수 있습니다. – 혼합, 대량 이송, 섬유 변형 및 오염 물질 제거를 개선합니다. 순수 섬유 생산과 재생 종이 가공 모두 에너지 사용, 물 소비 및 화학 물질 수요를 줄여야 한다는 압박이 커지면서 초음파 기술은 인라인, 개조 지원 솔루션의 강력한 세트를 제공합니다.

종이 제조의 초음파

제지 제조에서 초음파 시스템은 주로 원료 품질, 섬유 성능 및 공정 안정성을 개선하기 위해 적용됩니다. 중요한 응용 분야 중 하나는 펄프 현탁액의 가스 제거입니다. 재고에 혼입된 공기는 워터마크, 줄무늬, 형성 결함을 유발하여 용지 품질을 직접적으로 떨어뜨릴 수 있습니다. 초음파 가스 제거는 펄프 슬러리에서 용해 및 혼입된 가스를 효율적으로 제거하여 추가적인 화학 물질 없이도 습식 끝단을 안정화하고 시각적 결함을 방지하는 데 도움이 됩니다.
또 다른 주요 응용 분야는 섬유 세동의 개선입니다. 파워 초음파는 캐비테이션을 통해 강력한 국소 전단력을 생성하여 펄프 섬유의 외부 및 내부 세동을 촉진합니다. 이는 기존의 박동 및 정제 단계를 부분적으로 대체하거나 향상시킬 수 있습니다. 초음파 처리는 기계적 정제만 하는 것에 비해 에너지를 덜 소비하면서 유사하거나 향상된 섬유 개발을 달성할 수 있습니다. 중요한 것은 초음파가 과도한 섬유 절단이 아닌 제어된 섬유 세동을 촉진하기 때문에 섬유 강도가 유지되고 경우에 따라 개선된다는 점입니다. 초음파 에너지는 또한 산화 또는 표백 공정과 같은 섬유 변형과 관련된 화학 반응을 지원하여 반응 효율과 균일성을 개선할 수 있습니다.

초음파는 목재 칩을 펄프로 분해하거나 회수된 종이를 다시 펄프화하는 과정에서 펄프 분해를 더욱 지원할 수 있습니다. 캐비테이션은 섬유 분리를 가속화하고 섬유, 필러, 잉크, 코팅 사이의 결합을 느슨하게 하여 펄프화 효율을 개선하고 처리 시간을 단축합니다.

습식 엔드에서의 초음파 처리

제지 업계에서는 습식 엔드 성능의 개선이 첨가제 사용량 증가보다 화학 물질 사용 효율에 의해 좌우된다는 사실을 점점 더 많이 인식하고 있습니다. 이에 따라 초음파 분산은 스톡 첨가 전에 습식 엔드 첨가제의 제어된 활성화 및 균질화를 위한 첨단 공정 기술로 주목받고 있습니다. 고출력 초음파는 캐비테이션 유도 전단력을 생성하여 입자를 응집시키고 인라인 공정 스트림에서 폴리머, 충전제 및 에멀젼의 균일한 분산을 촉진합니다. 이렇게 향상된 분산은 보다 예측 가능한 화학물질-섬유 상호작용, 향상된 유지력 및 시트 형성, 공정 안정성 향상으로 이어지며, 동시에 전반적인 화학물질 수요와 에너지 소비를 줄여줍니다. 선형 확장성과 Hielscher 초음파의 산업 등급 초음파 처리기 시스템의 가용성으로 인해 초음파 분산은 실험실 규모의 연구에서 기술적으로 견고하고 경제적으로 실행 가능한 습식 엔드 최적화 전략으로 본격적인 구현으로 발전했습니다.

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종이 재활용의 초음파

재활용 응용 분야에서 파워 초음파는 회수된 섬유 처리에서 가장 고질적인 문제를 해결합니다. 주요 용도 중 하나는 섬유 세척 및 오염 물질 제거입니다. 초음파 캐비테이션은 섬유 표면에서 먼지, 오일, 인쇄 잉크, 착색제 및 래커 잔여물을 분리하는 데 도움이 됩니다. 잉크 제거 작업에서 초음파는 잉크 입자 분리 및 분산을 향상시켜 부양 또는 세척 효율을 개선하고 화학 물질 투입을 줄이면서 더 높은 밝기 수준을 가능하게 합니다.
초음파는 또한 화이트워터 시스템에서 미생물 감소에 기여합니다. 초음파 처리는 미생물 세포와 생물막을 기계적으로 파괴함으로써 살균제에만 의존하지 않고도 미생물 부하를 낮출 수 있습니다. 이를 통해 더 깨끗한 공정 용수 루프를 지원하고 악취, 슬라임 형성 및 생물 오염 위험을 줄일 수 있습니다.
또 다른 중요한 재활용 관련 응용 분야는 탈수입니다. 초음파 에너지는 섬유 네트워크를 수정하고 결합된 물을 줄임으로써 섬유 현탁액의 배수 특성을 개선할 수 있습니다. 탈수를 강화하면 프레스 및 와이어 효율을 높여 후속 건조 단계에서 열 에너지 수요를 줄일 수 있습니다.
 

나노 페이퍼 준비를위한 초음파 처리 에너지 대 배수 시간 (분) (CNF (1) LA 샘플에 해당).
100 J / ml의 초음파 처리 에너지는 100 초의 초음파 처리 등에 해당합니다.
(연구 및 이미지: ©Sethi et al., 2018)

추가 프로세스 애플리케이션

파워 초음파는 섬유 및 수처리 외에도 종이 슬러리 및 첨가제의 균질화 및 분산에 사용됩니다. 초음파 균질화는 필러, 안료, 폴리머 및 기능성 첨가제의 균일한 분포를 보장하여 화학적 효율성과 제품 일관성을 개선합니다. 초음파는 스프레이 및 코팅 공정에도 적용되며, 초음파 노즐은 미세하고 균일한 방울을 생성하여 코팅, 크기 조정제 또는 기능성 층을 종이 표면에 정밀하게 도포합니다.

인라인 통합 및 산업 구현

초음파 기술의 주요 장점은 대부분의 애플리케이션을 인라인으로 구현할 수 있어 공장에서 큰 재설계 없이 초음파 반응기를 기존 공정 루프에 개조할 수 있다는 것입니다. 플로우스루 초음파 시스템은 선형적으로 확장할 수 있으며 특정 일관성, 유속 및 공정 목표에 맞게 조정할 수 있습니다.
적절한 시스템 선택과 통합을 통해 파워 초음파는 독립형 처리가 아닌 유연한 공정 강화 도구가 됩니다. Hielscher 초음파 같은 장비 공급업체는 특정 종이 제조 또는 재활용 문제에 맞는 산업용 초음파 시스템을 선택하고 구성할 수 있도록 공장을 지원합니다.

용지 품질 개선 및 비용 절감

섬유 개발 및 분산 개선부터 더 깨끗한 재활용 및 더 안정적인 습식 엔드 작동에 이르기까지, 파워 초음파는 제지 공장에서 광범위한 응용 분야를 제공합니다. 에너지, 물, 화학 물질 소비를 줄이면서 물리적 및 화학적 공정을 향상시키는 초음파는 신규 설치와 개보수 모두에서 점점 더 매력적인 기술로 떠오르고 있습니다. 지속 가능성과 효율성이 제지 산업을 계속 형성함에 따라 초음파 가공은 현대 제지를 위한 실용적이고 확장 가능한 솔루션으로 자리 잡고 있습니다.

아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.

설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질

Hielscher 초음파는 최고의 품질과 디자인 표준으로 잘 알려져 있습니다. 견고 함과 쉬운 작동으로 초음파를 산업 시설에 원활하게 통합 할 수 있습니다. 거친 조건과 까다로운 환경은 Hielscher 초음파기로 쉽게 처리 할 수 있습니다.

Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파에 특히 중점을 둡니다. 물론, Hielscher 초음파는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.