Ultrasoon geluid bij de papierproductie

Hoogvermogenultrasoon geluid heeft zich ontwikkeld tot een veelzijdige en energiezuinige procestechnologie in moderne papierfabrieken. Door ultrasone golven met een hoge intensiteit in vloeistof- of slurrysystemen te brengen, kunnen fabrieken cavitatie-effecten – de vorming en implosie van microscopische belletjes – benutten om menging, massaoverdracht, vezelmodificatie en de verwijdering van verontreinigingen te verbeteren. Zowel de productie van primaire vezels als de verwerking van gerecycled papier staat onder toenemende druk om het energieverbruik, het waterverbruik en de behoefte aan chemicaliën te verminderen. Ultrasone technologie biedt hiervoor een aantrekkelijk pakket inlineoplossingen die in bestaande installaties kunnen worden ingebouwd.

Ultrasoon geluid bij de papierproductie

Bij de papierproductie worden ultrasone systemen voornamelijk toegepast om de kwaliteit van de papierstof, de vezeleigenschappen en de processtabiliteit te verbeteren. Een belangrijke toepassing is het ontgassen van pulpsuspensies. Ingesloten lucht in de papierstof kan watervlekken, strepen en gebreken in de bladvorming veroorzaken die de papierkwaliteit direct verminderen. Ultrasone ontgassing verwijdert efficiënt opgeloste en ingesloten gassen uit pulpslurries, stabiliseert de natpartij en helpt zichtbare gebreken te voorkomen zonder extra chemicaliën.
Een andere belangrijke toepassing is het bevorderen van de fibrillatie van vezels. Hoogvermogenultrasoon geluid bevordert de externe en interne fibrillatie van pulpvezels door via cavitatie intense, plaatselijke afschuifkrachten op te wekken. Dit kan conventionele maal- en raffinagestappen gedeeltelijk vervangen of verbeteren. Vergeleken met uitsluitend mechanische raffinage kan ultrasone behandeling een vergelijkbare of verbeterde vezelontwikkeling bereiken met een lager energieverbruik. Daarbij blijft de vezelsterkte behouden en wordt deze in sommige gevallen verbeterd, omdat ultrasoon geluid gecontroleerde fibrillatie bevordert in plaats van overmatig snijden van vezels. Ultrasone energie kan ook chemische reacties ondersteunen die verband houden met vezelmodificatie, zoals oxidatie- of bleekprocessen, en zo de reactie-efficiëntie en uniformiteit verbeteren.

Ultrasoon geluid kan ook het uiteenvallen van pulp ondersteunen, zowel bij het afbreken van houtsnippers tot pulp als bij het opnieuw verpulpen van teruggewonnen papier. Cavitatie versnelt de scheiding van vezels en maakt de bindingen tussen vezels, vulstoffen, inkten en coatings los, waardoor het verpulpen efficiënter verloopt en de verwerkingstijd afneemt.

Sonicatie in de natpartij

Papierproducenten erkennen steeds vaker dat verbeteringen in de prestaties van de natpartij meer worden bepaald door een efficiënt gebruik van chemicaliën dan door hogere doseringen van additieven. Daardoor krijgt ultrasone dispersie steeds meer aandacht als geavanceerde procestechnologie voor de gecontroleerde activering en homogenisatie van natpartijadditieven voordat deze aan de papierstof worden toegevoegd. Hoogvermogenultrasoon geluid wekt door cavitatie veroorzaakte afschuifkrachten op die deeltjes deagglomereren en een uniforme dispersie van polymeren, vulstoffen en emulsies in inlineprocesstromen bevorderen. Deze verbeterde dispersie leidt tot beter voorspelbare interacties tussen chemicaliën en vezels, verbeterde retentie en bladvorming en een grotere processtabiliteit, terwijl tegelijkertijd de totale behoefte aan chemicaliën en het energieverbruik afnemen. Dankzij de lineaire schaalbaarheid en de beschikbaarheid van sonicatorsystemen voor industrieel gebruik van Hielscher Ultrasonics heeft ultrasone dispersie zich ontwikkeld van onderzoek op laboratoriumschaal tot toepassing op volledige schaal als een technisch robuuste en economisch haalbare strategie voor optimalisatie van de natpartij.

Lees meer over de voordelen van ultrasone dispersie in de natpartij van papierfabrieken!

Ultrasoon geluid bij papierrecycling

Bij recyclingtoepassingen pakt hoogvermogenultrasoon geluid enkele van de meest hardnekkige problemen bij de verwerking van teruggewonnen vezels aan. Een belangrijke toepassing is het reinigen van vezels en het verwijderen van verontreinigingen. Ultrasone cavitatie helpt vuil, oliën, drukinkten, kleurstoffen en lakresten van vezeloppervlakken los te maken. Bij ontinktingsprocessen bevordert ultrasoon geluid het losmaken en dispergeren van inktdeeltjes, waardoor flotatie of wassen efficiënter verloopt en hogere witheidsniveaus mogelijk worden met minder chemicaliën.
Ultrasoon geluid draagt ook bij aan de vermindering van micro-organismen in zeefwatersystemen. Door microbiële cellen en biofilms mechanisch te ontwrichten, kan ultrasone behandeling de microbiële belasting verlagen zonder uitsluitend op biociden te steunen. Dit ondersteunt schonere proceswatercircuits en kan geur, slijmvorming en het risico op biologische aangroei verminderen.
Een andere belangrijke toepassing bij recycling is ontwatering. Ultrasone energie kan de ontwateringseigenschappen van vezelsuspensies verbeteren door vezelnetwerken te wijzigen en de hoeveelheid gebonden water te verminderen. Verbeterde ontwatering kan de efficiëntie van persen en zeven verhogen, waardoor de behoefte aan thermische energie in daaropvolgende droogstappen afneemt.
 

Sonicatie-energie versus ontwateringstijd (in minuten) voor de bereiding van nanopapier (overeenkomend met monster CNF(1)LA).
100 J/ml sonicatie-energie komt overeen met 100 seconden sonicatie, enz.
(Onderzoek en afbeelding: ©Sethi et al., 2018)

Aanvullende procestoepassingen

Naast vezel- en waterbehandeling wordt hoogvermogenultrasoon geluid gebruikt voor het homogeniseren en dispergeren van papierslurries en additieven. Ultrasone homogenisatie zorgt voor een uniforme verdeling van vulstoffen, pigmenten, polymeren en functionele additieven, waardoor de efficiëntie van chemicaliën en de productconsistentie verbeteren. Ultrasoon geluid wordt ook toegepast bij sproei- en coatingprocessen, waarbij ultrasone sproeiers fijne, uniforme druppels produceren om coatings, lijmmiddelen of functionele lagen nauwkeurig op papieroppervlakken aan te brengen.

Inline-integratie en industriële toepassing

Een belangrijk voordeel van ultrasone technologie is dat de meeste toepassingen inline kunnen worden uitgevoerd, waardoor fabrieken ultrasone reactoren in bestaande procescircuits kunnen inbouwen zonder ingrijpend herontwerp. Ultrasone doorstroomsystemen kunnen lineair worden opgeschaald en worden aangepast aan specifieke stofconcentraties, debieten en procesdoelen.
Met de juiste systeemkeuze en integratie wordt hoogvermogenultrasoon geluid een flexibel hulpmiddel voor procesintensivering in plaats van een op zichzelf staande behandeling. Apparatuurleveranciers zoals Hielscher Ultrasonics ondersteunen fabrieken bij het selecteren en configureren van ultrasone systemen voor industrieel gebruik die zijn afgestemd op specifieke uitdagingen bij de papierproductie of recycling.

Verbeter de papierkwaliteit en verlaag de kosten

Van het verbeteren van de vezelontwikkeling en dispersie tot het mogelijk maken van schonere recycling en een stabielere werking van de natpartij: hoogvermogenultrasoon geluid biedt een breed scala aan toepassingen in papierfabrieken. Het vermogen om fysische en chemische processen te verbeteren en tegelijkertijd het verbruik van energie, water en chemicaliën te verminderen, maakt ultrasoon geluid tot een steeds aantrekkelijkere technologie voor zowel nieuwe installaties als aanpassingen aan bestaande installaties. Nu duurzaamheid en efficiëntie de papierindustrie blijven vormgeven, positioneert ultrasone verwerking zich als een praktische en schaalbare oplossing voor moderne papierproductie.

De onderstaande tabel geeft u een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasone apparaten:

Ontwerp, productie en advies – kwaliteit gemaakt in Duitsland

De ultrasone apparaten van Hielscher staan bekend om hun hoogste kwaliteits- en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening maken een soepele integratie van onze ultrasone apparaten in industriële installaties mogelijk. De ultrasone apparaten van Hielscher kunnen zware omstandigheden en veeleisende omgevingen gemakkelijk aan.

Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op ultrasone apparaten met hoge prestaties met de modernste technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard voldoen de ultrasone apparaten van Hielscher aan de CE-voorschriften en aan de eisen van UL, CSA en RoHs.