Ултразвук у производњи папира

Ултразвук велике снаге се усталио као свестрана и енергетски ефикасна процесна технологија у савременим фабрикама папира. Увођењем ултразвучних таласа високог интензитета у течне системе или системе са суспензијама, фабрике могу да искористе ефекте кавитације – настанак и колапс микроскопских мехурића – за побољшање мешања, преноса масе, модификације влакана и уклањања загађујућих материја. Како се и производња примарних влакана и прерада рециклираног папира суочавају са све већим притиском да смање потрошњу енергије, воде и хемикалија, ултразвучна технологија нуди низ привлачних решења за обраду у току, спремних за уградњу у постојеће системе.

Ултразвук у производњи папира

У производњи папира, ултразвучни системи се првенствено примењују за побољшање квалитета папирне масе, својстава влакана и стабилности процеса. Једна важна примена је дегазација суспензија целулозне пулпе. Ваздух заробљен у папирној маси може изазвати водене мрље, пруге и недостатке у формирању листа, који директно умањују квалитет папира. Ултразвучна дегазација ефикасно уклања растворене и заробљене гасове из суспензија целулозне пулпе, стабилизује мокри део машине за папир и помаже у спречавању видљивих недостатака без додатних хемикалија.
Друга значајна примена је побољшање фибрилације влакана. Ултразвук велике снаге подстиче спољашњу и унутрашњу фибрилацију влакана целулозне пулпе стварањем интензивних локализованих смицајних сила путем кавитације. Тиме се конвенционалне фазе млевења и рафинације могу делимично заменити или унапредити. У поређењу са искључиво механичком рафинацијом, ултразвучна обрада може постићи сличан или бољи степен развијености влакана уз мању потрошњу енергије. Важно је да се чврстоћа влакана задржава, а у неким случајевима и побољшава, јер ултразвук подстиче контролисану фибрилацију уместо прекомерног скраћивања влакана. Ултразвучна енергија такође може поспешити хемијске реакције повезане са модификацијом влакана, као што су процеси оксидације или бељења, побољшавајући ефикасност и уједначеност реакција.

Ултразвук може додатно поспешити дезинтеграцију целулозне пулпе, било током разлагања дрвне сечке у пулпу или током поновног размулјивања сакупљеног старог папира. Кавитација убрзава раздвајање влакана и слаби везе између влакана, пунила, штампарских боја и премаза, побољшавајући ефикасност припреме пулпе и скраћујући време обраде.

Соникација у мокром делу машине за папир

Произвођачи папира све више препознају да побољшања рада мокрог дела машине за папир више зависе од ефикасности искоришћења хемикалија него од већих доза адитива. Зато ултразвучно дисперговање привлачи пажњу као напредна процесна технологија за контролисану активацију и хомогенизацију адитива за мокри део пре њиховог додавања у папирну масу. Ултразвук велике снаге ствара смицајне силе изазване кавитацијом, које разбијају агломерате честица и подстичу равномерно дисперговање полимера, пунила и емулзија у процесним токовима. Овако побољшано дисперговање доводи до предвидљивијих интеракција између хемикалија и влакана, боље ретенције и формирања листа и веће стабилности процеса, уз истовремено смањење укупне потрошње хемикалија и енергије. Захваљујући линеарној скалабилности и доступности индустријских соникаторских система компаније Hielscher Ultrasonics, ултразвучно дисперговање је напредовало од лабораторијских истраживања до примене у пуном обиму као технички поуздана и економски исплатива стратегија оптимизације мокрог дела машине за папир.

Прочитајте више о предностима ултразвучног дисперговања у мокром делу машина у фабрикама папира!

Ултразвук у рециклажи папира

У рециклажи, ултразвук велике снаге решава неке од најупорнијих изазова у преради влакана из старог папира. Једна од кључних примена је чишћење влакана и уклањање загађујућих материја. Ултразвучна кавитација помаже у одвајању прљавштине, уља, штампарских боја, средстава за бојење и остатака лакова са површина влакана. При уклањању штампарске боје, ултразвук побољшава одвајање и дисперговање честица боје, повећавајући ефикасност флотације или прања и омогућавајући већи степен белине уз мању употребу хемикалија.
Ултразвук такође доприноси смањењу броја микроорганизама у системима ситове воде. Механичким разарањем микробних ћелија и биофилмова, ултразвучна обрада може смањити микробно оптерећење без ослањања искључиво на биоциде. То доприноси чистијим круговима процесне воде и може смањити непријатне мирисе, стварање слузи и ризике од биолошког обрастања.
Још једна важна примена у рециклажи је одводњавање. Ултразвучна енергија може побољшати одводњавање суспензија влакана модификовањем мрежа влакана и смањењем количине везане воде. Побољшано одводњавање може повећати ефикасност преса и сита, смањујући потребу за топлотном енергијом у наредним фазама сушења.
 

Енергија соникације у зависности од времена одводњавања (у минутима) при припреми нанопапира (за узорак CNF(1)LA).
Енергија соникације од 100 J/ml одговара соникацији у трајању од 100 секунди итд.
(Студија и слика: ©Sethi et al., 2018)

Додатне процесне примене

Поред обраде влакана и воде, ултразвук велике снаге користи се за хомогенизацију и дисперговање папирних суспензија и адитива. Ултразвучна хомогенизација обезбеђује равномерну расподелу пунила, пигмената, полимера и функционалних адитива, побољшавајући ефикасност хемикалија и уједначеност производа. Ултразвук се примењује и у процесима распршивања и премазивања, у којима ултразвучне млазнице стварају ситне, уједначене капљице за прецизно наношење премаза, средстава за клејење или функционалних слојева на површине папира.

Интеграција у процесни ток и индустријска примена

Кључна предност ултразвучне технологије је то што се већина примена може спровести у току, што фабрикама омогућава уградњу ултразвучних реактора у постојеће процесне кругове без већих измена конструкције. Проточни ултразвучни системи могу се линеарно скалирати и прилагодити одређеним конзистенцијама папирне масе, протоцима и процесним циљевима.
Уз правилан избор и интеграцију система, ултразвук велике снаге постаје флексибилан алат за интензификацију процеса, а не само самосталан поступак обраде. Добављачи опреме као што је Hielscher Ultrasonics подржавају фабрике у избору и конфигурисању индустријских ултразвучних система прилагођених специфичним изазовима производње или рециклаже папира.

Побољшајте квалитет папира и смањите трошкове

Од побољшања развијености и дисперговања влакана до омогућавања чистије рециклаже и стабилнијег рада мокрог дела машине за папир, ултразвук велике снаге нуди широк спектар примена у фабрикама папира. Његова способност да унапреди физичке и хемијске процесе уз истовремено смањење потрошње енергије, воде и хемикалија чини ултразвук све привлачнијом технологијом и за нова постројења и за надоградњу постојећих. Како одрживост и ефикасност настављају да обликују индустрију папира, ултразвучна обрада се позиционира као практично и скалабилно решење за савремену производњу папира.

Табела у наставку даје оквирни приказ приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:

Пројектовање, производња и консалтинг – квалитет произведен у Немачкој

Ултразвучни уређаји Hielscher познати су по највишим стандардима квалитета и дизајна. Робусност и једноставно руковање омогућавају несметану интеграцију наших ултразвучних уређаја у индустријска постројења. Ултразвучни уређаји Hielscher лако се носе са тешким условима и захтевним радним окружењима.

Hielscher Ultrasonics је компанија са ISO сертификатом и посебну пажњу посвећује ултразвучним уређајима високих перформанси који се одликују најсавременијом технологијом и једноставним коришћењем. Наравно, ултразвучни уређаји Hielscher усклађени су са CE захтевима и испуњавају захтеве UL, CSA и RoHs.