Grondstoffen en additieven voor papierproductie

Papierproductieproces

Het papierproductieproces bestaat uit verschillende fasen. In de eerste fase vindt de fragmentatie en zuivering van de pulp plaats, die van primaire oorsprong (hout) of secundaire oorsprong (oud papier) kan zijn. De belangrijkste bron van cellulosevezels is hout dat in zagerijen in verschillende vormen wordt gewonnen, bijvoorbeeld als boomstammen, houtsnippers of zaagsel.

In de volgende fase ondergaat het vezelmateriaal een verdere verwerking, waarbij het wordt omgezet in pulp, die vervolgens wordt verwerkt tot papier. De pulpproductie kan mechanisch of chemisch plaatsvinden. Bij het chemische pulpproces wordt meestal alkali (bijvoorbeeld natriumhydroxide in de vorm van loog of natronloog ) gebruikt om de lignine te verwijderen die de vezels bindt.

Het gebruik van antischuimmiddelen in elke fase van de papierproductie is eveneens cruciaal. Antischuimmiddelen worden gebruikt in het productieproces van allerlei soorten papierproducten. Schuim ontstaat door het mengen van gassen met cellulosepulp en wordt daarin vastgehouden door de aanwezigheid van oppervlakteactieve stoffen. Producten uit het aanbod van de PCC Group kunnen met succes worden gebruikt voor het verwijderen van schuim dat in de volgende fasen van de papierproductie ontstaat. Deze omvatten EO/PO-blokcopolymeren ( ROKAmer ) en een reeks gealkoxyleerde vetalcoholen ( ROKAnol LP ). Hun hoge effectiviteit in het verwijderen van schuim en het voorkomen ervan maakt een verbetering van de efficiëntie van daaropvolgende technologische stappen mogelijk.

Chemische methoden voor pulpproductie

Chemische pulpprocessen bestaan ​​voornamelijk uit het gebruik van verschillende chemische reagentia en hitte om de lignine te verzachten. Hierdoor wordt de lignine opgelost en vervolgens mechanisch gezuiverd om de vezels te scheiden. In de praktijk worden twee verschillende chemische pulpprocessen gebruikt.

De eerste hiervan is het kraftpulpproces , ook wel bekend als een sulfaatproces. Momenteel is dit de dominante technologie – ongeveer 80%van de wereldproductie van pulp wordt met deze methode verwerkt. Kraftpulp is om verschillende redenen de meest gebruikte methode geworden. Met sulfaat verwerkte vezels zijn duurzamer dan vezels die met andere beschikbare technologieën worden verkregen. Bovendien kan het voor alle houtsoorten worden gebruikt en maakt het proces zelf een effectieve terugwinning van de gebruikte chemische grondstoffen mogelijk.

Het kraftproces bestaat uit het combineren van houtsnippers met witte loog (een waterige oplossing van natriumhydroxide en natriumsulfide). Onder verhoogde druk en temperatuur lost deze oplossing lignine op, waardoor cellulosevezels vrijkomen. Na voltooiing van de verteringsreactie ontstaan ​​een zwarte loog en cellulosepulp. De loog bevat opgeloste organische stoffen die worden teruggewonnen en opnieuw in het chemische proces kunnen worden gebruikt. Lignine wordt uit de massa verwijderd door middel van zuurstofdelignificatie (in aanwezigheid van zuurstof en natriumhydroxide). Het op deze manier verkregen materiaal wordt gebleekt om de gewenste eigenschappen te verkrijgen, zoals sterkte, helderheid en zuiverheid van het eindproduct.

Het tweede proces van chemische vertering is het sulfietproces . Dit proces bestaat uit het gebruik van een waterige oplossing van zwaveldioxide in aanwezigheid van alkaliën (bijv. calcium, magnesium, natrium en ammonium). De producten die met dit proces worden verkregen, zijn lichter en gemakkelijker te witten, maar ze hebben een veel lagere sterkte in vergelijking met de vaker gebruikte sulfaatpulping. Het sulfietproces vereist ook een zorgvuldige selectie van de houtgrondstof – deze methode is intolerant voor bijvoorbeeld grenenhout. Het sulfietproces is in vergelijking met kraftpulping efficiënter, produceert minder onaangename gassen en maakt het ook mogelijk om een ​​zeer lichte pulp te verkrijgen, die gemakkelijk uitloogt. Helaas is de sulfiettechnologie vervangen door het kraftproces vanwege de lagere vezelkwaliteit, het hogere energieverbruik en de beperkte terugwinbaarheid van de chemische grondstoffen die in het proces worden gebruikt.

Mechanische methoden voor het verpulpen

Mechanische pulpverwerking levert een zeer hoge opbrengst aan pulp uit hout op. De belangrijkste processen die op industriële schaal worden gebruikt, zijn het proces van steen- en houtpulpverwerking (SGW), het thermomechanische pulpproces (TMP) en het chemo-thermomechanische pulpproces (CTMP).

Houtpulp wordt verkregen door hout op steen te schuren bij atmosferische druk. Het hout (waarvan de schors eerder is verwijderd) wordt verpulverd met behulp van steen en vervolgens gewassen met water. De voorbereide massa wordt gedroogd in hydrocyclonen, vanwaar het naar de verdichtingsmachine wordt getransporteerd. In de volgende fase wordt de dichte houtmassa naar de kuip getransporteerd en wordt het circulerende water (filtraat) teruggevoerd naar de pulpfabriek. Tijdens de productie van pulp uit verwerkt hout komen harsachtige stoffen vrij, die gemakkelijk samenklonteren en sediment vormen op de maalinrichting of de binnenwanden van de pijpleidingen. Ze veroorzaken vaak vervuiling van het steenoppervlak, wat de schurende eigenschappen ervan verslechtert. Om deze zogenaamde "harsproblemen" te verwijderen, worden verschillende chemische middelen gebruikt. De meest gebruikte middelen hiervoor zijn dispergeermiddelen, die zijn ontworpen om gevormde afzettingen te dispergeren en zo de verwijdering ervan te vergemakkelijken. De producten uit de ROKAcet en ROKAfenol -serie zijn uitstekende dispergeermiddelen voor de pulp- en papierindustrie. Naast hun dispergerende eigenschappen kunnen deze producten ook dienen als reinigingsmiddelen, emulgatoren en anti-elektrostatische middelen. ROKAfenolen zijn perfect voor de emulsie- en vlekverwijderingsprocessen van papierpulp en cellulose. ROKAcet R40W is een product met een verzachtende werking dat kan worden gebruikt in de textiel-, leer- en papierindustrie.

De verbetering van de SGW-methode is de thermomechanische pulping (TMP). Bij het TMP-proces worden houtsnippers eerst gewassen om zand, stenen en andere harde onzuiverheden te verwijderen, vervolgens verhit met stoom onder verhoogde druk en verder verpulpt in een schijvenmolen. In de volgende stap wordt de massa naar de kuip getransporteerd, waar ze worden rechtgetrokken en de vervorming van de vezels wordt geëlimineerd. Ten slotte wordt de massa naar de opslagtank geleid. Om de hoeveelheid schadelijke harsen die tijdens het TMP-proces wordt gevormd te verminderen, worden vergelijkbare chemicaliën gebruikt als bij het SGW-proces. De op deze manier ontstane massa wordt meestal gebruikt voor de productie van krantenpapier.

Het CTMP-proces combineert het TMP-proces met de chemische impregnatie van houtsnippers. In de eerste fase worden de houtsnippers gewassen, gezeefd en vervolgens geïmpregneerd. Afhankelijk van de houtsoort worden geschikte chemische oplossingen gebruikt. Natriumsulfaat wordt meestal gebruikt voor naaldhout, terwijl alkalische peroxiden meestal worden gebruikt voor hardhout. Nadat het impregnatieproces is voltooid, worden de houtsnippers verhit en gemengd met water, waardoor de ligninebindingen loskomen en de vezels vrijkomen. Het CTMP-proces maakt het mogelijk om schone pulp te verkrijgen met voldoende sterkte en geschikte optische eigenschappen. CTMP wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van vezelcomponenten in papierpulp, die kunnen worden gebruikt voor de productie van druk- en hygiënepapier.

Flotatie en bleken

De volgende stap in de pulpverwerking is het ontinkten, gecombineerd met het mechanisch verwijderen van onzuiverheden. Bij de papierproductie is de kleur (in het geval van drukpapier de witheid) de belangrijkste parameter. Daarom moet het gerecyclede papier grondig worden gereinigd van de drukinkt. De basisvoorwaarde voor het verwijderen ervan is het losmaken van de verfdeeltjes uit de vezels en het in een gedispergeerde toestand houden ervan. De fijn verdeelde inktdeeltjes worden vervolgens gescheiden van de vezelsuspensie. Dit gebeurt meestal op basis van verschillen in fysische eigenschappen van materialen, zoals het soortelijk gewicht van ongewenste stoffen in vergelijking met vezels en water. Omdat grotere onzuiverheden, zoals metalen onderdelen (nietjes), stenen en zand, al in de ontvezelfase worden verwijderd, worden flotatieprocessen vaak gebruikt voor fijne onzuiverheden.

Een veelvoorkomend extra proces is bleken en wordt gebruikt in producten die een hoge zuiverheid vereisen, waarbij vergeling niet gewenst is (bijv. papier om te schrijven en te drukken). Natriumhypochloriet is een zeer populaire bleekstof. Het kan ook worden gebruikt voor de productie van carboxymethylcellulose (CMC) uit zaagsel. Natriumhydroxide- oplossing enchloorazijnzuur (MCAA) worden ook in dit proces gebruikt. Bleken omvat het gebruik van geschikte chemicaliën die rechtstreeks aan het dispergeermiddel worden toegevoegd om de witheid van de massa te verhogen. Het type vezels dat wordt gebruikt en de gewenste uiteindelijke eigenschappen van het product hebben een grote invloed op de mate van pulpbleking. Massa’s die materialen met een hoge dichtheid bevatten, zijn moeilijk te bleken en vereisen hoge doses chemicaliën. Rioolwater van bleekinstallaties vereist vóór recycling een aantal chemische middelen die bedoeld zijn om hun schuimvorming, corrosiviteit of de mogelijkheid tot kalkvorming te verminderen. De producten van de PCC Group, zoals ROKAmers , zijn perfect voor gebruik in processen waarbij schuimvorming van rioolwater en technologisch water optreedt. ROKAmer -producten zijn blokcopolymeren van ethyleenoxide en propyleen. Deze producten verminderen de oppervlaktespanning tussen vloeistof en lucht en verbeteren tegelijkertijd de drainage van schuim, wat in feite leidt tot de reductie ervan.

Eindverwerking van papierpulp

Na het oplossen, floteren en bleken wordt de afgewerkte cellulosepulp verwerkt tot papierpulp, die vervolgens wordt gebruikt voor de productie van papier. Dit proces bestaat uit verschillende stappen:

1. mengen van de cellulosepulp,
2. vorming van pulpdispersie in water,
3. raffinage,
4. introductie van de noodzakelijke aanvullingen.

Additieven worden gebruikt om papierproducten met speciale eigenschappen te produceren (zogenaamd speciaal papier) of om het papierproces te verbeteren. De meest voorkomende toevoegingen zijn:

1. harsen en wassen voor hydrofobering,
2. vulstoffen, zoals bijvoorbeeld klei, talk en silica,
3. anorganische en organische kleurstoffen,
4. anorganische verbindingen die de structuur, dichtheid, helderheid en kwaliteit van het drukwerk verbeteren (bijv. titaandioxide, calciumsulfaat en zinksulfide),
5. e) emulgatoren en reinigingsmiddelen. De PCC Group biedt ROKAcet -productseries aan die beide functies kunnen vervullen. Dankzij hun structuur kunnen ze ook in de papierindustrie worden gebruikt als laagschuim- en weekmaker.

In de laatste fase wordt de massa met speciale machines verwerkt tot een papierproduct. Na afloop van het proces wordt het papier opgerold om het te beschermen tegen beschadiging en vuil. PE-papierlaminaat wordt het meest gebruikt voor het verpakken van papier. Deze verpakking biedt een goede bescherming tegen mechanische beschadiging, stof en vocht. Het grote voordeel van dit type verpakking is bovendien dat het volledig recyclebaar is.