Ecografie în fabricarea hârtiei

Ultrasunetele de putere au apărut ca o tehnologie de proces versatilă și eficientă din punct de vedere energetic în fabricile moderne de hârtie. Prin introducerea undelor ultrasonice de înaltă intensitate în sistemele lichide sau de suspensie, fabricile pot exploata efectele de cavitare - formarea și prăbușirea bulelor microscopice – pentru a îmbunătăți amestecarea, transferul de masă, modificarea fibrelor și îndepărtarea contaminanților. Pe măsură ce atât producția de fibre virgine, cât și prelucrarea hârtiei reciclate se confruntă cu o presiune tot mai mare pentru a reduce consumul de energie, consumul de apă și cererea de substanțe chimice, tehnologia cu ultrasunete oferă un set convingător de soluții în linie, gata de modernizare.

Ecografie în fabricarea hârtiei

În fabricarea hârtiei, sistemele cu ultrasunete sunt aplicate în principal pentru a îmbunătăți calitatea stocului, performanța fibrelor și stabilitatea procesului. O aplicație importantă este degazarea suspensiilor de celuloză. Aerul antrenat în stoc poate provoca filigrane, dungi și defecte de formare care reduc direct calitatea hârtiei. Degazarea cu ultrasunete îndepărtează eficient gazele dizolvate și antrenate din suspensiile de celuloză, stabilizând partea umedă și ajutând la prevenirea defectelor vizuale fără substanțe chimice suplimentare.
O altă aplicație majoră este intensificarea fibrilației fibrelor. Ultrasunetele de putere promovează fibrilația externă și internă a fibrelor de celuloză prin generarea unor forțe de forfecare localizate intense prin cavitare. Acest lucru poate înlocui parțial sau îmbunătăți etapele convenționale de batere și rafinare. Comparativ cu rafinarea mecanică singură, tratamentul cu ultrasunete poate obține o dezvoltare similară sau îmbunătățită a fibrelor, consumând în același timp mai puțină energie. În mod important, rezistența fibrelor este menținută și, în unele cazuri, îmbunătățită, deoarece ultrasunetele promovează fibrilația controlată mai degrabă decât tăierea excesivă a fibrelor. Energia ultrasonică poate ajuta, de asemenea, reacțiile chimice asociate cu modificarea fibrelor, cum ar fi procesele oxidative sau de albire, îmbunătățind eficiența și uniformitatea reacțiilor.

Ultrasunetele pot sprijini în continuare dezintegrarea celulozei, fie în timpul descompunerii așchiilor de lemn în celuloză, fie în timpul repulpării hârtiei recuperate. Cavitația accelerează separarea fibrelor și slăbește aderența dintre fibre, materiale de umplutură, cerneluri și acoperiri, îmbunătățind eficiența pastei și reducând timpul de prelucrare.

Sonicare în partea umedă

Operațiunile de fabricare a hârtiei recunosc din ce în ce mai mult faptul că îmbunătățirea performanțelor de finisare umedă este determinată mai mult de eficiența utilizării substanțelor chimice decât de doze mai mari de aditivi. Ca urmare, dispersia cu ultrasunete câștigă atenție ca tehnologie de proces avansată pentru activarea și omogenizarea controlată a aditivilor pentru finisarea umedă înainte de adăugarea stocului. Ultrasunetele de mare putere generează forțe de forfecare induse de cavitație care deaglomerează particulele și favorizează dispersia uniformă a polimerilor, a materialelor de umplutură și a emulsiilor în fluxurile de proces în linie. Această dispersie îmbunătățită conduce la interacțiuni mai previzibile între substanțele chimice și fibre, la o mai bună retenție și formare a foilor și la o stabilitate sporită a procesului, reducând în același timp cererea totală de substanțe chimice și consumul de energie. Datorită scalabilității sale liniare și a disponibilității sistemelor sonicator de grad industrial de la Hielscher Ultrasonics, dispersia cu ultrasunete a progresat de la studii la scară de laborator la punerea în aplicare la scară largă ca o strategie de optimizare a capătului umed robustă din punct de vedere tehnic și viabilă din punct de vedere economic.

Citiți mai multe despre avantajele dispersiei cu ultrasunete în partea umedă a fabricilor de hârtie!

Ultrasunete în reciclarea hârtiei

În aplicațiile de reciclare, ultrasunetele de putere abordează unele dintre cele mai persistente provocări în prelucrarea fibrelor recuperate. O utilizare cheie este curățarea fibrelor și îndepărtarea contaminanților. Cavitația cu ultrasunete ajută la detașarea murdăriei, uleiurilor, cernelurilor de imprimare, coloranților și reziduurilor de lac de pe suprafețele fibrelor. În operațiunile de dezincrustare, ultrasunetele sporesc detașarea și dispersia particulelor de cerneală, îmbunătățind eficiența flotării sau spălării și permițând niveluri mai ridicate de luminozitate cu un aport chimic redus.
Ultrasunetele contribuie, de asemenea, la reducerea microbilor în sistemele de apă albă. Prin întreruperea mecanică a celulelor microbiene și a biofilmelor, tratamentul cu ultrasunete poate reduce încărcăturile microbiene fără a se baza exclusiv pe biocide. Acest lucru susține buclele de apă de proces mai curate și poate reduce mirosul, formarea de nămol și riscurile de biofouling.
O altă aplicație importantă legată de reciclare este deshidratarea. Energia ultrasonică poate îmbunătăți caracteristicile de drenaj ale suspensiilor de fibre prin modificarea rețelelor de fibre și reducerea apei legate. Deshidratarea îmbunătățită poate crește eficiența presei și a sârmei, reducând cererea de energie termică în etapele ulterioare de uscare.
 

Energia sonicare vs timpul de scurgere (în minute) pentru prepararea nanohârtiei (corespunzătoare probei CNF (1) LA).
100 J / ml de energie sonicare corespunde la 100 secunde de sonicare, etc.
(Studiu și imagine: ©Sethi și colab., 2018)

Aplicații de proces suplimentare

Dincolo de tratarea fibrelor și a apei, ultrasunetele de putere sunt utilizate pentru omogenizarea și dispersarea suspensiilor de hârtie și a aditivilor. Omogenizarea cu ultrasunete asigură distribuția uniformă a umpluturilor, pigmenților, polimerilor și aditivilor funcționali, îmbunătățind eficiența chimică și consistența produsului. Ultrasunetele sunt, de asemenea, aplicate în procesele de pulverizare și de acoperire, unde duzele cu ultrasunete generează picături fine și uniforme pentru aplicarea precisă a acoperirilor, agenților de colorare sau straturilor funcționale pe suprafețele hârtiei.

Integrare în linie și implementare industrială

Un avantaj cheie al tehnologiei cu ultrasunete este faptul că majoritatea aplicațiilor pot fi implementate în linie, permițând fabricilor să adapteze reactoarele cu ultrasunete în buclele de proces existente fără o reproiectare majoră. Sistemele cu ultrasunete de tip flow-through pot fi scalate liniar și adaptate la consistențe, debite și obiective de proces specifice.
Cu selectarea și integrarea corectă a sistemului, ultrasunetele de putere devin un instrument flexibil de intensificare a procesului, mai degrabă decât un tratament de sine stătător. Furnizorii de echipamente, cum ar fi Hielscher Ultrasonics, sprijină fabricile în selectarea și configurarea sistemelor ultrasonice de grad industrial adaptate la provocările specifice de fabricare sau reciclare a hârtiei.

Îmbunătățirea calității hârtiei și reducerea costurilor

De la îmbunătățirea dezvoltării și dispersiei fibrelor până la reciclarea mai curată și funcționarea mai stabilă a capetelor umede, ultrasunetele de putere oferă o gamă largă de aplicații în fabricile de hârtie. Capacitatea sa de a îmbunătăți procesele fizice și chimice, reducând în același timp consumul de energie, apă și produse chimice, face din ultrasunete o tehnologie din ce în ce mai atractivă atât pentru instalațiile noi, cât și pentru modernizări. Pe măsură ce durabilitatea și eficiența continuă să modeleze industria hârtiei, prelucrarea cu ultrasunete este poziționată ca o soluție practică și scalabilă pentru fabricarea modernă a hârtiei.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:

Proiectare, fabricație și consultanță – Calitate Made in Germany

Hielscher ultrasonicators sunt bine-cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și funcționarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicators noastre în instalații industriale. Condiții dure și medii solicitante sunt ușor de manipulat de ultrasonicators Hielscher.

Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicators de înaltă performanță cu tehnologie de ultimă oră și ușurință în utilizare. Desigur, ultrasonicators Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.