Ультразвук у виробництві паперу

Ультразвук став універсальною та енергоефективною технологією на сучасних паперових фабриках. Впроваджуючи високоінтенсивні ультразвукові хвилі в рідкі або суспензійні системи, млини можуть використовувати ефекти кавітації - утворення та руйнування мікроскопічних бульбашок. – для покращення змішування, масопереносу, модифікації волокна та видалення забруднень. Оскільки як виробництво первинного волокна, так і переробка переробленого паперу стикаються зі зростаючим тиском щодо скорочення використання енергії, споживання води та хімічних речовин, ультразвукова технологія пропонує переконливий набір вбудованих, готових до модернізації рішень.

Ультразвук у виробництві паперу

У виробництві паперу ультразвукові системи в першу чергу застосовуються для поліпшення якості сировини, продуктивності волокон і стабільності процесу. Одним з важливих застосувань є дегазація суспензій целюлози. Повітря, що потрапляє в масу, може викликати водяні знаки, смуги і дефекти формування, які безпосередньо знижують якість паперу. Ультразвукова дегазація ефективно видаляє розчинені і захоплені гази з суспензій целюлози, стабілізуючи мокрий кінець і допомагаючи запобігти візуальним дефектам без додаткових хімікатів.
Іншим важливим застосуванням є посилення фібриляції волокон. Ультразвук сприяє зовнішній і внутрішній фібриляції волокон целюлози, генеруючи інтенсивні локалізовані сили зсуву через кавітацію. Це може частково замінити або посилити звичайні стадії побиття та рафінування. Порівняно з механічним очищенням, ультразвукове лікування може досягти подібного або покращеного розвитку волокон, споживаючи при цьому менше енергії. Важливо, що міцність волокна зберігається, а в деяких випадках покращується, оскільки ультразвук сприяє контрольованій фібриляції, а не надмірному розрізанню волокна. Ультразвукова енергія також може сприяти хімічним реакціям, пов'язаним з модифікацією волокна, таким як окислювальні або відбілювальні процеси, покращуючи ефективність та однорідність реакції.

Ультразвук може додатково підтримувати дезінтеграцію целюлози, як під час розщеплення деревної тріски на целюлозу, так і під час переробки макулатури. Кавітація прискорює розділення волокон і послаблює зв'язок між волокнами, наповнювачами, фарбами і покриттями, покращуючи ефективність целюлози і скорочуючи час обробки.

Ультразвукова обробка у вологому кінці

Виробники паперу все частіше визнають, що поліпшення продуктивності мокрого кінця зумовлене більшою мірою ефективністю використання хімічних речовин, ніж вищими дозами добавок. Як результат, ультразвукова дисперсія привертає увагу як передова технологія для контрольованої активації та гомогенізації добавок для мокрого способу виробництва перед додаванням в масу. Потужний ультразвук генерує індуковані кавітацією зсувні сили, які деагломерують частинки і сприяють рівномірному диспергуванню полімерів, наповнювачів та емульсій в поточних технологічних потоках. Покращена дисперсія призводить до більш передбачуваної взаємодії між хімічними речовинами і волокном, покращеного утримання і формування полотна, а також підвищеної стабільності процесу, одночасно знижуючи загальну потребу в хімічних речовинах і енергоспоживання. Завдяки лінійній масштабованості та наявності систем ультразвукових систем промислового класу від Hielscher Ultrasonics, ультразвукова дисперсія перейшла від лабораторних досліджень до повномасштабного впровадження як технічно надійної та економічно життєздатної стратегії оптимізації мокрого кінця.

Дізнайтеся більше про переваги ультразвукової дисперсії у мокрому відділенні паперових фабрик!

Ультразвук у переробці паперу

При переробці енергетичний ультразвук вирішує деякі з найбільш складних проблем у переробці відновленого волокна. Одним з ключових застосувань є очищення волокна та видалення забруднень. Ультразвукова кавітація допомагає відокремити бруд, масла, друкарські фарби, барвники та залишки лаку від поверхні волокна. В операціях знебарвлення ультразвук покращує відділення і диспергування частинок чорнила, підвищуючи ефективність флотації або промивання і дозволяючи досягти більш високих рівнів яскравості при зменшеному використанні хімічних реагентів.
Ультразвук також сприяє зменшенню кількості мікроорганізмів у системах прісної води. Механічно руйнуючи мікробні клітини і біоплівки, ультразвукова обробка може знизити мікробне навантаження, не покладаючись виключно на біоциди. Це підтримує більш чисті контури технологічної води і може зменшити неприємний запах, утворення мулу та ризики біообростання.
Іншим важливим застосуванням, пов'язаним з переробкою, є зневоднення. Ультразвукова енергія може покращити дренажні характеристики волоконних суспензій шляхом модифікації волоконних мереж і зменшення зв'язаної води. Покращене зневоднення може підвищити ефективність пресів і дроту, знижуючи потребу в тепловій енергії на наступних стадіях сушіння.
 

Енергія ультразвуку проти часу виснаження (у хвилинах) для приготування нанопаперу (що відповідає зразку CNF(1)LA).
100 Дж/мл енергії ультразвуку відповідає 100 секундам ультразвукового випромінювання тощо.
(Дослідження та зображення: ©Sethi et al., 2018)

Додаткові технологічні програми

Окрім обробки волокна та води, ультразвук використовується для гомогенізації та диспергування паперових суспензій та добавок. Ультразвукова гомогенізація забезпечує рівномірний розподіл наповнювачів, пігментів, полімерів і функціональних добавок, покращуючи хімічну ефективність і консистенцію продукту. Ультразвук також застосовується в процесах розпилення і нанесення покриттів, де ультразвукові форсунки генерують дрібні, рівномірні краплі для точного нанесення покриттів, наповнювачів або функціональних шарів на поверхню паперу.

Інтеграція в лінію та промислове впровадження

Ключова перевага ультразвукової технології полягає в тому, що більшість застосувань можна реалізувати в потоці, що дозволяє млинам модернізувати ультразвукові реактори в існуючі технологічні цикли без значної переробки. Проточні ультразвукові системи можна лінійно масштабувати і адаптувати до конкретних консистенцій, швидкостей потоку і технологічних завдань.
При правильному виборі та інтеграції системи силовий ультразвук стає гнучким інструментом інтенсифікації процесу, а не окремим методом лікування. Постачальники обладнання, такі як Hielscher Ultrasonics, підтримують підприємства у виборі та конфігурації ультразвукових систем промислового класу, пристосованих до конкретних завдань виробництва або переробки паперу.

Покращуйте якість паперу та зменшуйте витрати

Від покращення розвитку та диспергування волокон до більш чистої переробки та стабільнішої роботи мокрої частини, ультразвук пропонує широкий спектр застосувань на паперових фабриках. Його здатність покращувати фізичні та хімічні процеси при одночасному зменшенні споживання енергії, води та хімічних речовин робить ультразвук все більш привабливою технологією як для нових установок, так і для модернізації. Оскільки стійкість та ефективність продовжують формувати паперову промисловість, ультразвукова обробка позиціонується як практичне та масштабоване рішення для сучасного виробництва паперу.

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів:

Проектування, виробництво та консалтинг – Якість зроблено в Німеччині

Ультразвукові апарати Hielscher добре відомі своїми найвищими стандартами якості та дизайну. Надійність і простота експлуатації дозволяють плавно інтегрувати наші ультразвукові апарати в промислові об'єкти. З важкими умовами та вимогливими умовами легко справляються ультразвукові апарати Hielscher.

Hielscher Ultrasonics є сертифікованою компанією ISO і приділяє особливу увагу високопродуктивним ультразвуковим апаратам, які відрізняються найсучаснішими технологіями та зручністю для використання. Звичайно, ультразвукові апарати Hielscher відповідають вимогам CE та відповідають вимогам UL, CSA та RoHs.