อัลตราซาวนด์ในการผลิตกระดาษ

อัลตราซาวนด์พลังงานสูงได้กลายเป็นเทคโนโลยีกระบวนการที่มีความหลากหลายและประหยัดพลังงานในโรงงานกระดาษสมัยใหม่ โดยการนำคลื่นอัลตราโซนิกความเข้มสูงเข้าสู่ระบบของเหลวหรือสารแขวนลอย โรงงานสามารถนำประโยชน์จากปรากฏการณ์คาวิเทชัน–การก่อตัวของฟองอากาศขนาดเล็กและการยุบตัว – เพื่อปรับปรุงการผสม การถ่ายโอนมวล การดัดแปลงเส้นใย และการกำจัดสิ่งปนเปื้อน เนื่องจากทั้งการผลิตเส้นใยบริสุทธิ์และการแปรรูปกระดาษรีไซเคิลต่างเผชิญกับแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการลดการใช้พลังงาน การใช้น้ำ และความต้องการสารเคมี เทคโนโลยีอัลตราโซนิกจึงนำเสนอชุดโซลูชันแบบอินไลน์และพร้อมติดตั้งเพิ่มเติมที่น่าสนใจ

อัลตราซาวนด์ในการผลิตกระดาษ

ในการผลิตกระดาษ ระบบอัลตราโซนิกถูกนำมาใช้เป็นหลักเพื่อปรับปรุงคุณภาพของวัตถุดิบ ประสิทธิภาพของเส้นใย และความเสถียรของกระบวนการ หนึ่งในแอปพลิเคชันที่สำคัญคือการกำจัดก๊าซออกจากสารแขวนลอยของเยื่อกระดาษ อากาศที่ติดอยู่ในวัตถุดิบสามารถทำให้เกิดลายน้ำ รอยเส้น และความบกพร่องในการก่อตัว ซึ่งส่งผลให้คุณภาพของกระดาษลดลงโดยตรง การกำจัดก๊าซด้วยระบบอัลตราโซนิกสามารถกำจัดก๊าซที่ละลายและก๊าซที่ติดค้างอยู่ในสารแขวนลอยของเยื่อกระดาษได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ส่วนเปียกมีความเสถียรและช่วยป้องกันการเกิดข้อบกพร่องที่มองเห็นได้โดยไม่ต้องใช้สารเคมีเพิ่มเติม
อีกหนึ่งการประยุกต์ใช้ที่สำคัญคือการเพิ่มประสิทธิภาพการแยกเส้นใยของเส้นใย การใช้อัลตราซาวด์พลังงานสูงช่วยส่งเสริมการแยกเส้นใยทั้งภายนอกและภายในของเส้นใยเนื้อเยื่อโดยการสร้างแรงเฉือนที่เข้มข้นในบริเวณเฉพาะผ่านกระบวนการคาวิเทชัน ซึ่งสามารถทดแทนหรือเสริมขั้นตอนการตีและการบดละเอียดแบบดั้งเดิมได้บางส่วน เมื่อเปรียบเทียบกับการบดละเอียดด้วยเครื่องจักรเพียงอย่างเดียว การบำบัดด้วยอัลตราซาวด์สามารถพัฒนาเส้นใยได้ใกล้เคียงหรือดีกว่าในขณะที่ใช้พลังงานน้อยกว่า ที่สำคัญ ความแข็งแรงของเส้นใยยังคงอยู่ และในบางกรณีอาจเพิ่มขึ้น เนื่องจากอัลตราซาวด์ช่วยส่งเสริมการแยกเส้นใยอย่างควบคุมได้แทนที่จะตัดเส้นใยมากเกินไปพลังงานอัลตราโซนิกยังสามารถช่วยในปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการปรับเปลี่ยนเส้นใย เช่น กระบวนการออกซิเดชันหรือการฟอกสี ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและความสม่ำเสมอของปฏิกิริยา

อัลตราซาวด์สามารถช่วยเสริมการสลายตัวของเนื้อไม้ได้มากขึ้น ไม่ว่าจะในระหว่างการย่อยชิ้นไม้ให้เป็นเยื่อหรือในระหว่างการนำเยื่อกระดาษที่ผ่านการใช้งานแล้วกลับมาทำเป็นเยื่อใหม่ การเกิดโพรงอากาศเร่งการแยกเส้นใยและคลายการยึดเกาะระหว่างเส้นใย สารเติมแต่ง หมึก และสารเคลือบ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำเยื่อและลดเวลาในการผลิต

โซนิเคชันในส่วนปลายเปียก

การดำเนินงานผลิตกระดาษกำลังตระหนักมากขึ้นว่าการปรับปรุงประสิทธิภาพของส่วนปลายเปียกนั้นขับเคลื่อนโดยประสิทธิภาพการใช้สารเคมีมากกว่าการใช้สารเติมแต่งในปริมาณที่สูงขึ้น ส่งผลให้การกระจายตัวด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงได้รับความสนใจในฐานะเทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับการกระตุ้นและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของสารเติมแต่งส่วนปลายเปียกก่อนการเติมลงในวัตถุดิบ คลื่นเสียงความถี่สูงกำลังสูงสร้างแรงเฉือนที่เกิดจากการเกิดโพรงอากาศซึ่งช่วยแยกอนุภาคและส่งเสริมการกระจายตัวที่สม่ำเสมอของพอลิเมอร์ สารเติมเต็ม และอิมัลชันในกระบวนการผลิตแบบอินไลน์การกระจายตัวที่เพิ่มขึ้นนี้ส่งผลให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารเคมีกับเส้นใยที่คาดการณ์ได้มากขึ้น การยึดเกาะและการก่อตัวของแผ่นที่ดีขึ้น รวมถึงเสถียรภาพของกระบวนการที่สูงขึ้น ในขณะเดียวกันก็ลดความต้องการใช้สารเคมีและพลังงานโดยรวมลงอีกด้วย ด้วยความสามารถในการปรับขนาดเชิงเส้นและความพร้อมใช้งานของระบบโซนิเคเตอร์ระดับอุตสาหกรรมจาก Hielscher Ultrasonics การกระจายตัวด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงจึงได้พัฒนาจากการศึกษาในระดับห้องปฏิบัติการไปสู่การนำไปใช้จริงในระดับอุตสาหกรรมอย่างเต็มรูปแบบ ในฐานะกลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพส่วนเปียกที่มีความแข็งแกร่งทางเทคนิคและคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อดีของการกระจายตัวด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงในส่วนเปียกของโรงงานกระดาษ!

อัลตราซาวด์ในการรีไซเคิลกระดาษ

ในการประยุกต์ใช้การรีไซเคิล คลื่นเสียงอัลตราซาวนด์กำลังสูงช่วยแก้ไขปัญหาที่ท้าทายที่สุดบางประการในการแปรรูปเส้นใยที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ หนึ่งในประโยชน์หลักคือการทำความสะอาดเส้นใยและการกำจัดสิ่งปนเปื้อน การเกิดโพรงอากาศจากคลื่นเสียงอัลตราซาวนด์ช่วยแยกสิ่งสกปรก น้ำมัน หมึกพิมพ์ สารให้สี และคราบแลคเกอร์ออกจากพื้นผิวเส้นใย ในการกำจัดหมึก อัลตราซาวนด์ช่วยเพิ่มการแยกและการกระจายตัวของอนุภาคหมึก ทำให้ประสิทธิภาพการลอยตัวหรือการล้างดีขึ้น และช่วยให้ได้ระดับความสว่างที่สูงขึ้นโดยใช้สารเคมีน้อยลง
อัลตราซาวด์ยังมีส่วนช่วยลดจุลินทรีย์ในระบบน้ำขาว โดยการรบกวนเซลล์จุลินทรีย์และไบโอฟิล์มทางกล ทำให้การบำบัดด้วยคลื่นเสียงสามารถลดปริมาณจุลินทรีย์ได้โดยไม่ต้องพึ่งพาสารฆ่าเชื้อเพียงอย่างเดียว ซึ่งช่วยให้น้ำในระบบกระบวนการสะอาดขึ้น และลดกลิ่น การเกิดคราบเมือก และความเสี่ยงของการเกิดคราบชีวภาพ
อีกหนึ่งการประยุกต์ใช้ที่สำคัญเกี่ยวกับการรีไซเคิลคือการลดน้ำออก (dewatering) พลังงานอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการระบายน้ำของสารแขวนลอยเส้นใยโดยการปรับเปลี่ยนเครือข่ายเส้นใยและลดน้ำที่จับยึดอยู่ การลดน้ำออกที่เพิ่มขึ้นสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องอัดและลวด ลดความต้องการพลังงานความร้อนในขั้นตอนการอบแห้งถัดไป
 

พลังงาน Sonication เทียบกับเวลาในการระบายน้ํา (เป็นนาที) สําหรับการเตรียมกระดาษนาโน (สอดคล้องกับตัวอย่าง CNF (1) LA)
พลังงาน sonication 100 J / ml สอดคล้องกับ sonication 100 วินาที ฯลฯ
(การศึกษาและภาพ: ©Sethi et al., 2018)

การประยุกต์ใช้งานกระบวนการเพิ่มเติม

นอกเหนือจากการบำบัดเส้นใยและน้ำแล้ว คลื่นเสียงอัลตราโซนิกยังถูกใช้ในการทำให้สารละลายกระดาษและสารเติมแต่งต่างๆ มีความสม่ำเสมอและกระจายตัวได้ดีขึ้น การทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกช่วยให้สารเติมเต็ม, เม็ดสี, พอลิเมอร์, และสารเติมแต่งที่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจงกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมีและความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ คลื่นเสียงอัลตราโซนิกยังถูกนำไปใช้ในกระบวนการพ่นและเคลือบผิว โดยหัวฉีดอัลตราโซนิกจะสร้างละอองที่ละเอียดและสม่ำเสมอสำหรับการเคลือบ, สารปรับขนาด, หรือชั้นที่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจงบนพื้นผิวของกระดาษได้อย่างแม่นยำ

การผสานรวมแบบอินไลน์และการนำไปใช้ในอุตสาหกรรม

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของเทคโนโลยีอัลตราโซนิกคือ การใช้งานส่วนใหญ่สามารถติดตั้งแบบอินไลน์ได้ ทำให้โรงสีสามารถติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกเข้ากับกระบวนการที่มีอยู่เดิมได้โดยไม่ต้องออกแบบใหม่ทั้งหมด ระบบอัลตราโซนิกแบบไหลผ่านสามารถปรับขนาดได้อย่างเป็นเชิงเส้นและปรับให้เหมาะสมกับความหนืด อัตราการไหล และวัตถุประสงค์ของกระบวนการเฉพาะได้
ด้วยการเลือกและผสานระบบอย่างถูกต้อง คลื่นเสียงอัลตราโซนิกกำลังสูงจะกลายเป็นเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการที่ยืดหยุ่น แทนที่จะเป็นการบำบัดแบบแยกเดี่ยว ผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์ เช่น Hielscher Ultrasonics ให้การสนับสนุนโรงงานในการเลือกและกำหนดค่าระบบอัลตราโซนิกเกรดอุตสาหกรรมที่ปรับให้เหมาะสมกับความท้าทายเฉพาะในการผลิตหรือรีไซเคิลกระดาษ

ปรับปรุงคุณภาพกระดาษและลดต้นทุน

จากการปรับปรุงการพัฒนาและการกระจายเส้นใย ไปจนถึงการทำให้การรีไซเคิลสะอาดขึ้นและการทำงานของส่วนปลายเปียกที่เสถียรมากขึ้น พลังงานอัลตราซาวนด์มีแอปพลิเคชันที่หลากหลายในโรงงานกระดาษ ความสามารถในการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการทางกายภาพและเคมีในขณะที่ลดการใช้พลังงาน น้ำ และสารเคมี ทำให้อัลตราซาวนด์เป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจมากขึ้นสำหรับการติดตั้งใหม่และการปรับปรุงระบบเดิม เนื่องจากความยั่งยืนและประสิทธิภาพยังคงเป็นปัจจัยสำคัญในอุตสาหกรรมกระดาษ การประมวลผลด้วยอัลตราซาวนด์จึงถูกวางตำแหน่งให้เป็นโซลูชันที่ใช้งานได้จริงและปรับขนาดได้สำหรับการผลิตกระดาษสมัยใหม่

ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:

การออกแบบ การผลิต และการให้คําปรึกษา – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี

เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher

Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs