Kağıt Üretiminde Ultrason

Güç ultrasonu, modern kağıt fabrikalarında çok yönlü ve enerji verimli bir proses teknolojisi olarak öne çıkmıştır. Fabrikalar, sıvı veya bulamaç sistemlerine yüksek yoğunluklu ultrasonik dalgalar uygulayarak karıştırmayı, kütle transferini, lif modifikasyonunu ve kirleticilerin giderilmesini iyileştirmek için kavitasyon etkilerinden – mikroskobik kabarcıkların oluşumu ve çökmesi – yararlanabilir. Hem birincil lif üretiminde hem de geri dönüştürülmüş kağıdın işlenmesinde enerji kullanımını, su tüketimini ve kimyasal ihtiyacını azaltma baskısı artarken, ultrasonik teknoloji mevcut tesislere entegre edilmeye hazır, cazip bir dizi hat içi çözüm sunar.

Kağıt Üretiminde Ultrason

Kağıt üretiminde ultrasonik sistemler öncelikle kağıt hamuru kalitesini, lif performansını ve proses kararlılığını iyileştirmek için uygulanır. Önemli uygulamalardan biri, kağıt hamuru süspansiyonlarının gazdan arındırılmasıdır. Kağıt hamurunda hapsolmuş hava, kağıt kalitesini doğrudan düşüren su izlerine, çizgilere ve formasyon kusurlarına neden olabilir. Ultrasonik gaz giderme, kağıt hamuru bulamaçlarındaki çözünmüş ve hapsolmuş gazları verimli bir şekilde uzaklaştırarak yaş bölümü kararlı hale getirir ve ek kimyasallar kullanmadan görsel kusurların önlenmesine yardımcı olur.
Bir diğer önemli uygulama, lif fibrilasyonunun artırılmasıdır. Güç ultrasonu, kavitasyon yoluyla yoğun yerel kesme kuvvetleri oluşturarak kağıt hamuru liflerinin dış ve iç fibrilasyonunu destekler. Bu, geleneksel dövme ve rafinasyon aşamalarının kısmen yerini alabilir veya bu aşamaları iyileştirebilir. Yalnızca mekanik rafinasyonla karşılaştırıldığında ultrasonik işlem, daha az enerji tüketirken benzer veya daha iyi lif gelişimi sağlayabilir. Önemli olarak, ultrason aşırı lif kesilmesi yerine kontrollü fibrilasyonu desteklediği için lif mukavemeti korunur ve bazı durumlarda artar. Ultrasonik enerji ayrıca oksidasyon veya ağartma prosesleri gibi lif modifikasyonuyla ilişkili kimyasal reaksiyonları destekleyerek reaksiyon verimliliğini ve homojenliğini iyileştirebilir.

Ultrason, odun yongalarının hamura dönüştürülmesi sırasında veya geri kazanılmış kağıdın yeniden hamurlaştırılması sırasında hamurun parçalanmasını da destekleyebilir. Kavitasyon, liflerin ayrılmasını hızlandırır ve lifler, dolgu maddeleri, mürekkepler ve kaplamalar arasındaki bağları gevşeterek hamurlaştırma verimliliğini artırır ve işlem süresini azaltır.

Yaş Bölümde Sonikasyon

Kağıt üretim işletmeleri, yaş bölüm performansındaki iyileşmelerin daha yüksek katkı dozlarından çok kimyasalların kullanım verimliliğinden kaynaklandığını giderek daha fazla fark etmektedir. Bu nedenle ultrasonik dispersiyon, yaş bölüm katkılarının kağıt hamuruna eklenmeden önce kontrollü aktivasyonu ve homojenizasyonu için gelişmiş bir proses teknolojisi olarak ilgi görmektedir. Yüksek güçlü ultrason, parçacıkları deaglomerasyona uğratan ve hat içi proses akımlarında polimerlerin, dolgu maddelerinin ve emülsiyonların homojen dispersiyonunu destekleyen, kavitasyon kaynaklı kesme kuvvetleri oluşturur. Bu gelişmiş dispersiyon, genel kimyasal ihtiyacını ve enerji tüketimini aynı anda azaltırken kimyasal–lif etkileşimlerini daha öngörülebilir hale getirir, retansiyonu ve kağıt tabakası oluşumunu iyileştirir ve proses kararlılığını artırır. Doğrusal ölçeklenebilirliği ve Hielscher Ultrasonics tarafından sunulan endüstriyel sınıf sonikatör sistemlerinin bulunabilirliği sayesinde ultrasonik dispersiyon, teknik açıdan sağlam ve ekonomik açıdan uygulanabilir bir yaş bölüm optimizasyon stratejisi olarak laboratuvar ölçekli çalışmalardan tam ölçekli uygulamaya ilerlemiştir.

Kağıt fabrikalarının yaş bölümünde ultrasonik dispersiyonun avantajları hakkında daha fazla bilgi edinin!

Kağıt Geri Dönüşümünde Ultrason

Geri dönüşüm uygulamalarında güç ultrasonu, geri kazanılmış liflerin işlenmesindeki en kalıcı zorluklardan bazılarını ele alır. Başlıca kullanım alanlarından biri, lif temizliği ve kirleticilerin giderilmesidir. Ultrasonik kavitasyon, kirin, yağların, baskı mürekkeplerinin, renklendiricilerin ve lak kalıntılarının lif yüzeylerinden ayrılmasına yardımcı olur. Mürekkep giderme işlemlerinde ultrason, mürekkep parçacıklarının ayrılmasını ve dispersiyonunu artırarak flotasyon veya yıkama verimliliğini iyileştirir ve daha az kimyasal girdisiyle daha yüksek parlaklık seviyelerine ulaşılmasını sağlar.
Ultrason, beyaz su sistemlerinde mikroorganizmaların azaltılmasına da katkıda bulunur. Ultrasonik işlem, mikrobiyal hücreleri ve biyofilmleri mekanik olarak parçalayarak yalnızca biyositlere dayanmadan mikrobiyal yükleri azaltabilir. Bu, daha temiz proses suyu devrelerini destekler ve koku, sümüksü birikinti oluşumu ve biyolojik kirlenme risklerini azaltabilir.
Geri dönüşümle ilgili bir diğer önemli uygulama, susuzlaştırmadır. Ultrasonik enerji, lif ağlarını değiştirerek ve bağlı suyu azaltarak lif süspansiyonlarının drenaj özelliklerini iyileştirebilir. İyileştirilmiş susuzlaştırma, pres ve elek verimliliğini artırarak sonraki kurutma aşamalarında termal enerji ihtiyacını azaltabilir.
 

Nanokağıt hazırlamada sonikasyon enerjisine karşı drenaj süresi (dakika cinsinden) (CNF(1)LA numunesine karşılık gelir).
100 J/ml sonikasyon enerjisi, 100 saniyelik sonikasyona karşılık gelir vb.
(Çalışma ve görsel: ©Sethi et al., 2018)

Ek Proses Uygulamaları

Lif ve su işlemenin ötesinde güç ultrasonu, kağıt hamuru bulamaçlarının ve katkı maddelerinin homojenizasyonu ve dispersiyonu için kullanılır. Ultrasonik homojenizasyon, dolgu maddelerinin, pigmentlerin, polimerlerin ve işlevsel katkı maddelerinin homojen dağılımını sağlayarak kimyasal verimliliğini ve ürün tutarlılığını iyileştirir. Ultrason ayrıca püskürtme ve kaplama proseslerinde de uygulanır; bu proseslerde ultrasonik nozullar, kaplamaların, tutkallama maddelerinin veya işlevsel katmanların kağıt yüzeylerine hassas biçimde uygulanması için ince, homojen damlacıklar oluşturur.

Hat İçi Entegrasyon ve Endüstriyel Uygulama

Ultrasonik teknolojinin başlıca avantajlarından biri, çoğu uygulamanın hat içinde gerçekleştirilebilmesidir; bu, fabrikaların büyük çaplı yeniden tasarım yapmadan ultrasonik reaktörleri mevcut proses devrelerine entegre etmesine olanak tanır. Sürekli akışlı ultrasonik sistemler doğrusal olarak ölçeklenebilir ve belirli hamur konsantrasyonlarına, debilere ve proses hedeflerine uyarlanabilir.
Doğru sistem seçimi ve entegrasyonuyla güç ultrasonu, bağımsız bir işlem olmaktan çıkarak esnek bir proses yoğunlaştırma aracına dönüşür. Hielscher Ultrasonics gibi ekipman tedarikçileri, belirli kağıt üretimi veya geri dönüşüm zorluklarına göre uyarlanmış endüstriyel sınıf ultrasonik sistemlerin seçimi ve yapılandırılması konusunda fabrikaları destekler.

Kağıt Kalitesini İyileştirin ve Maliyetleri Azaltın

Lif gelişimini ve dispersiyonu iyileştirmekten daha temiz geri dönüşüme ve daha kararlı yaş bölüm işletimine olanak tanımaya kadar güç ultrasonu, kağıt fabrikalarında geniş bir uygulama yelpazesi sunar. Enerji, su ve kimyasal tüketimini azaltırken fiziksel ve kimyasal prosesleri iyileştirebilmesi, ultrasonu hem yeni kurulumlar hem de mevcut tesislerin modernizasyonu için giderek daha cazip bir teknoloji haline getirir. Sürdürülebilirlik ve verimlilik kağıt endüstrisini şekillendirmeye devam ederken ultrasonik işleme, modern kağıt üretimi için pratik ve ölçeklenebilir bir çözüm olarak konumlanmaktadır.

Aşağıdaki tablo, sonikatörlerimizin yaklaşık işleme kapasitesi hakkında fikir verir:

Tasarım, Üretim ve Danışmanlık – Almanya’da Üretilen Kalite

Hielscher sonikatörleri, en yüksek kalite ve tasarım standartlarıyla tanınır. Sağlamlık ve kolay kullanım, sonikatörlerimizin endüstriyel tesislere sorunsuz entegrasyonunu sağlar. Hielscher sonikatörleri, zorlu koşulların ve yüksek gereksinimler getiren ortamların üstesinden kolaylıkla gelir.

Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve en son teknolojiye ve kullanıcı dostu özelliklere sahip yüksek performanslı sonikatörlere özel önem verir. Elbette Hielscher sonikatörleri CE uyumludur ve UL, CSA ve RoHs gerekliliklerini karşılar.