Ultraskaņa papīra ražošanā

Jaudas ultraskaņa ir kļuvusi par daudzpusīgu un energoefektīvu procesu tehnoloģiju mūsdienu papīrfabrikās. Ievadot augstas intensitātes ultraskaņas viļņus šķidrumu vai suspensiju sistēmās, rūpnīcas var izmantot kavitācijas iedarbību – mikroskopisku burbulīšu veidošanos un sabrukšanu –, lai uzlabotu sajaukšanu, masas pārnesi, šķiedru modificēšanu un piesārņotāju atdalīšanu. Tā kā gan pirmreizējo šķiedru ražošanā, gan makulatūras pārstrādē pieaug prasības samazināt enerģijas patēriņu, ūdens patēriņu un nepieciešamo ķimikāliju daudzumu, ultraskaņas tehnoloģija piedāvā pievilcīgu plūsmā izmantojamu risinājumu klāstu, kas ir gatavi integrēšanai esošajās iekārtās.

Ultraskaņa papīra ražošanā

Papīra ražošanā ultraskaņas sistēmas galvenokārt izmanto, lai uzlabotu papīrmasas kvalitāti, šķiedru īpašības un procesa stabilitāti. Viens no svarīgiem lietojumiem ir papīrmasas suspensiju degazēšana. Papīrmasā iesaistītais gaiss var radīt ūdens plankumus, svītras un loksnes veidošanās defektus, kas tieši pasliktina papīra kvalitāti. Degazēšana ar ultraskaņu efektīvi atdala izšķīdušās un iesaistītās gāzes no papīrmasas suspensijām, stabilizējot papīrmašīnas slapjās daļas darbību un palīdzot novērst vizuālus defektus bez papildu ķimikālijām.
Vēl viens nozīmīgs lietojums ir šķiedru fibrilācijas uzlabošana. Jaudas ultraskaņa veicina papīrmasas šķiedru ārējo un iekšējo fibrilāciju, ar kavitācijas palīdzību radot intensīvus lokālus bīdes spēkus. Tā var daļēji aizstāt vai uzlabot parastos malšanas un rafinēšanas posmus. Salīdzinājumā ar tikai mehānisku rafinēšanu apstrāde ar ultraskaņu var nodrošināt līdzvērtīgu vai labāku šķiedru struktūras attīstību, vienlaikus patērējot mazāk enerģijas. Būtiski ir tas, ka šķiedru stiprība tiek saglabāta un dažos gadījumos uzlabota, jo ultraskaņa veicina kontrolētu fibrilāciju, nevis pārmērīgu šķiedru sagriešanu. Ultraskaņas enerģija var arī sekmēt ar šķiedru modificēšanu saistītas ķīmiskās reakcijas, piemēram, oksidēšanas vai balināšanas procesus, uzlabojot reakciju efektivitāti un vienmērīgumu.

Ultraskaņa var papildus sekmēt papīrmasas dezintegrāciju gan koksnes šķeldas sadalīšanas laikā papīrmasā, gan atkārtoti iegūstot papīrmasu no makulatūras. Kavitācija paātrina šķiedru atdalīšanos un vājina saites starp šķiedrām, pildvielām, iespiedkrāsām un pārklājumiem, uzlabojot papīrmasas iegūšanas efektivitāti un samazinot apstrādes laiku.

Apstrāde ar ultraskaņu slapjajā daļā

Papīra ražotāji arvien vairāk apzinās, ka slapjās daļas darbības uzlabojumus vairāk nosaka ķimikāliju izmantošanas efektivitāte nekā lielākas piedevu devas. Tāpēc disperģēšana ar ultraskaņu piesaista uzmanību kā progresīva procesu tehnoloģija slapjās daļas piedevu kontrolētai aktivēšanai un homogenizēšanai pirms to pievienošanas papīrmasai. Lielas jaudas ultraskaņa rada kavitācijas izraisītus bīdes spēkus, kas saārda daļiņu aglomerātus un veicina polimēru, pildvielu un emulsiju vienmērīgu disperģēšanu tehnoloģiskajās plūsmās. Šī uzlabotā disperģēšana nodrošina paredzamāku ķimikāliju un šķiedru mijiedarbību, labāku retenci un loksnes veidošanos, kā arī lielāku procesa stabilitāti, vienlaikus samazinot kopējo nepieciešamo ķimikāliju daudzumu un enerģijas patēriņu. Pateicoties lineārai mērogojamībai un Hielscher Ultrasonics rūpniecisko ultraskaņas apstrādes sistēmu pieejamībai, disperģēšana ar ultraskaņu ir attīstījusies no laboratorijas mēroga pētījumiem līdz pilna mēroga ieviešanai kā tehniski uzticama un ekonomiski dzīvotspējīga slapjās daļas optimizācijas stratēģija.

Lasiet vairāk par disperģēšanas ar ultraskaņu priekšrocībām papīrfabriku slapjajā daļā!

Ultraskaņa papīra pārstrādē

Pārstrādes procesos jaudas ultraskaņa palīdz risināt dažas no visnoturīgākajām problēmām otrreizējo šķiedru apstrādē. Viens no galvenajiem lietojumiem ir šķiedru tīrīšana un piesārņotāju atdalīšana. Ultraskaņas kavitācija palīdz atdalīt netīrumus, eļļas, iespiedkrāsas, krāsvielas un laku atliekas no šķiedru virsmām. Iespiedkrāsas atdalīšanas procesos ultraskaņa uzlabo krāsas daļiņu atdalīšanos un disperģēšanu, palielinot flotācijas vai mazgāšanas efektivitāti un ļaujot sasniegt augstāku baltuma pakāpi ar mazāku ķimikāliju patēriņu.
Ultraskaņa arī palīdz samazināt mikroorganismu daudzumu sietūdens sistēmās. Mehāniski sagraujot mikroorganismu šūnas un bioplēves, apstrāde ar ultraskaņu var samazināt mikrobiālo slodzi, nepaļaujoties tikai uz biocīdiem. Tas palīdz uzturēt tīrākus tehnoloģiskā ūdens aprites kontūrus un var samazināt smakas, gļotu veidošanos un bioloģiskā apauguma riskus.
Vēl viens svarīgs ar pārstrādi saistīts lietojums ir atūdeņošana. Ultraskaņas enerģija var uzlabot šķiedru suspensiju ūdens novadīšanas īpašības, modificējot šķiedru tīklus un samazinot saistītā ūdens daudzumu. Uzlabota atūdeņošana var palielināt preses un sieta efektivitāti, samazinot siltumenerģijas nepieciešamību turpmākajos žāvēšanas posmos.
 

Ultraskaņas apstrādes enerģija atkarībā no ūdens novadīšanas laika (minūtēs) nanopapīra izgatavošanā (atbilst CNF(1)LA paraugam).
100 J/ml ultraskaņas apstrādes enerģijas atbilst 100 sekunžu ilgai apstrādei ar ultraskaņu utt.
(Pētījums un attēls: ©Sethi et al., 2018)

Papildu lietojumi procesos

Papildus šķiedru un ūdens apstrādei jaudas ultraskaņu izmanto papīrmasas suspensiju un piedevu homogenizēšanai un disperģēšanai. Homogenizēšana ar ultraskaņu nodrošina vienmērīgu pildvielu, pigmentu, polimēru un funkcionālo piedevu sadalījumu, uzlabojot ķimikāliju izmantošanas efektivitāti un produkta īpašību vienmērīgumu. Ultraskaņu izmanto arī izsmidzināšanas un pārklāšanas procesos, kuros ultraskaņas sprauslas rada smalkus, vienmērīgus pilienus, lai uz papīra virsmām precīzi uzklātu pārklājumus, līmēšanas vielas vai funkcionālus slāņus.

Integrācija plūsmā un rūpnieciskā ieviešana

Būtiska ultraskaņas tehnoloģijas priekšrocība ir tā, ka lielāko daļu lietojumu var īstenot plūsmā, ļaujot rūpnīcām integrēt ultraskaņas reaktorus esošajos procesu kontūros bez būtiskas pārprojektēšanas. Caurplūdes ultraskaņas sistēmas var lineāri mērogot un pielāgot konkrētām papīrmasas koncentrācijām, plūsmas ātrumiem un procesa mērķiem.
Pareizi izvēloties un integrējot sistēmu, jaudas ultraskaņa kļūst par elastīgu procesu intensifikācijas rīku, nevis atsevišķu apstrādes posmu. Iekārtu piegādātāji, piemēram, Hielscher Ultrasonics, palīdz rūpnīcām izvēlēties un konfigurēt rūpnieciskās ultraskaņas sistēmas, kas pielāgotas konkrētām papīra ražošanas vai pārstrādes problēmām.

Uzlabojiet papīra kvalitāti un samaziniet izmaksas

No šķiedru struktūras attīstības un disperģēšanas uzlabošanas līdz tīrākai pārstrādei un stabilākai slapjās daļas darbībai – jaudas ultraskaņa piedāvā plašu lietojumu klāstu papīrfabrikās. Tās spēja uzlabot fizikālos un ķīmiskos procesus, vienlaikus samazinot enerģijas, ūdens un ķimikāliju patēriņu, padara ultraskaņu par arvien pievilcīgāku tehnoloģiju gan jaunām iekārtām, gan esošo iekārtu modernizācijai. Tā kā ilgtspēja un efektivitāte turpina noteikt papīra nozares attīstību, apstrāde ar ultraskaņu ieņem praktiska un mērogojama risinājuma vietu mūsdienu papīra ražošanā.

Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Vācijā radīta kvalitāte

Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas ir labi pazīstamas ar visaugstākajiem kvalitātes un konstrukcijas standartiem. Izturība un vienkārša lietošana ļauj mūsu ultraskaņas apstrādes iekārtas netraucēti integrēt rūpnieciskajās ražotnēs. Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas viegli tiek galā ar skarbiem apstākļiem un prasīgu darba vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums, kas īpašu uzmanību pievērš augstas veiktspējas ultraskaņas apstrādes iekārtām ar vismodernākajām tehnoloģijām un ērtu lietošanu. Protams, Hielscher ultraskaņas apstrādes iekārtas atbilst CE prasībām un izpilda UL, CSA un RoHs prasības.