Råvaror och tillsatser för papperstillverkning

Papperstillverkningsprocess

Pappersproduktionsprocessen består av flera steg. I det första steget sker fragmentering och rening av massan, som kan vara av primärt ursprung (trä) eller sekundärt ursprung (returpapper). Den huvudsakliga källan till cellulosafibrer är trä som erhålls i sågverk i flera former, t.ex. som stockar, träflis eller sågspån.

I nästa steg genomgår fibermaterialet ytterligare bearbetning, där det omvandlas till massa, som sedan bearbetas till papper. Produktionen av massa kan ske med mekaniska eller kemiska metoder. I den kemiska massaprocessen används vanligtvis alkali (t.ex. natriumhydroxid i form av lut eller kaustiksoda ) för att avlägsna ligninet som binder fibrerna.

Användningen av skumdämpare i varje steg av papperstillverkningen är också avgörande. Skumdämpande ämnen används i tillverkningsprocessen för alla typer av pappersprodukter. Skum skapas genom att blanda gaser med cellulosamassa och kvarhålls i den på grund av närvaron av tensider. Produkter från PCC-gruppens erbjudande kan framgångsrikt användas för att avlägsna skum som produceras i nästa steg av papperstillverkningen. Dessa inkluderar EO/PO-blocksampolymerer ( ROKAmer ) och en serie alkoxylerade fettalkoholer ( ROKAnol LP ). Deras höga effektivitet i eliminering av skum och i att förhindra dess bildning möjliggör en förbättring av effektiviteten i efterföljande tekniska steg.

Kemiska metoder för massatillverkning

Kemiska massaprocesser består huvudsakligen av användning av olika kemiska reagens samt värme för att mjukgöra ligninet. Som ett resultat löses det upp och raffineras sedan mekaniskt för att separera fibrerna. I praktiken används två olika kemiska massaprocesser.

Den första av dessa är kraftmassaprocessen , även känd som sulfatprocess. För närvarande är det den dominerande tekniken – cirka 80 %av världsproduktionen av massa bearbetas med denna metod. Kraftmassa har blivit den vanligaste metoden på grund av flera faktorer. Sulfatbearbetade fibrer har bättre hållbarhet jämfört med de som erhålls genom andra tillgängliga tekniker. Dessutom kan den användas för alla typer av trä, och själva processen möjliggör effektiv återvinning av de kemiska råvaror som används.

Kraftprocessen består av att kombinera träflis med vitlut (det är en vattenlösning av natriumhydroxid och natriumsulfid). Under förhöjt tryck och temperatur löser denna lösning upp lignin, vilket frigör cellulosafibrer. Efter avslutad uppslutning erhålls svartlut och cellulosamassa. Luten innehåller lösta organiska ämnen som återvinns och kan användas i den kemiska processen igen. Lignin avlägsnas från massan i processen för syredelignifiering (i närvaro av syre och natriumhydroxid). Materialet som erhålls på detta sätt bleks för att uppnå lämpliga egenskaper, såsom hållfasthet, ljushet och renhet hos slutprodukten.

Den andra processen för kemisk nedbrytning är sulfitprocessen . Den består av användning av en vattenlösning av svaveldioxid i närvaro av alkalier (t.ex. kalcium, magnesium, natrium och ammonium). Produkterna som erhålls i denna process är lättare och lättare att vitgöra, men de har mycket lägre hållfasthet jämfört med den mer frekvent använda sulfatmassaframställningen. Sulfitprocessen kräver också noggrant urval av vedråvara – denna metod är intolerant, till exempel för tall. Sulfitprocessen är effektivare jämfört med kraftmassaframställning, producerar mindre obehagliga gaser och möjliggör också en mycket lätt massa som lätt lakas ut. Tyvärr, på grund av den lägre fiberkvaliteten, högre energiförbrukningen och den låga återvinningsbarheten hos de kemiska råvaror som används i processen, har sulfittekniken ersatts av kraftprocessen.

Mekaniska metoder för massatillverkning

Mekanisk massaframställning ger ett mycket högt utbyte av massa från ved. De huvudsakliga processerna som används i industriell skala är stenmassaframställning (SGW), termomekanisk massaframställning (TMP) och kemotermekanisk massaframställning (CTMP).

Slipmassa av trä utvinns genom att slipa trä mot stenen vid atmosfärstryck. Träet (från vilket barken tidigare har avlägsnats) pressas med sten och tvättas sedan med vatten. Den beredda massan torkas i hydrocykloner, varifrån den transporteras till komprimatorn. I nästa steg transporteras tät trämassa till karet och det cirkulerande vattnet (filtratet) återvinns tillbaka till massafabriken. Under produktionen av massa från bearbetat trä frigörs hartsartade ämnen, som lätt agglomererar och skapar sediment på kvarnen eller rörledningarnas innerväggar. De orsakar ofta nedsmutsning av stenens yta, vilket försämrar dess slipande egenskaper. För att eliminera dessa så kallade "hartsproblem" används olika kemiska medel. De vanligaste medlen för detta ändamål är dispergeringsmedel, som är utformade för att sprida bildade avlagringar och underlätta deras efterföljande borttagning. Produkterna i ROKAcet och ROKAfenol -serien är utmärkta dispergeringsmedel avsedda för massa- och pappersindustrin. Förutom sina dispergeringsegenskaper kan dessa produkter fungera som rengöringsmedel, emulgeringsmedel och anti-elektrostatiska medel. ROKAfenoler är perfekta för emulgering och fläckborttagning av pappersmassa och cellulosa. Medan ROKAcet R40W är en produkt med mjukgörande egenskaper som kan användas inom textil-, läder- och pappersindustrin.

Förbättringen av SGW-metoden är termomekanisk massatillverkning (TMP). I TMP-processen tvättas träflis först för att avlägsna sand, stenar och andra hårda föroreningar, värms sedan upp med ånga under ökat tryck och massatillverkas vidare i en skivkvarn. I nästa steg transporteras massan till karet, där rätning och eliminering av deformation av fibrerna sker. Slutligen leds den till lagringstanken. För att minska mängden skadliga hartser som bildas i TMP-processen används liknande kemikalier som i SGW-processen. Massan som skapas på detta sätt används oftast för produktion av tidningspapper.

CTMP-processen kombinerar TMP-processen med kemisk impregnering av flis. I den första fasen tvättas och siktas de och impregneras sedan. Beroende på träslag används lämpliga kemiska lösningar. Natriumsulfat används vanligtvis för barrträ, medan alkaliska peroxider vanligtvis väljs för lövträ. Efter att impregneringsprocessen är klar värms flisen upp och blandas med vatten, vilket lossar ligninbindningarna och frigör fibrerna. CTMP-processen möjliggör erhållande av ren massa med tillräcklig hållfasthet och lämpliga optiska egenskaper. CTMP används huvudsakligen för produktion av fiberkomponenter i pappersmassa, vilka kan användas för produktion av tryck- och hygienpapper.

Flotation och blekning

Nästa steg i massabearbetningen är avsvärtning i kombination med mekaniskt avlägsnande av föroreningar. Vid papperstillverkning är den viktigaste parametern färgen (vitheten – när det gäller tryckpapper). Av denna anledning måste det återvunna pappret noggrant rengöras från tryckfärg. Grundförutsättningen för att den ska kunna avlägsnas är att färgpartiklar frigörs från fibrerna och hålls i ett dispergerat tillstånd. De finfördelade tryckfärgpartiklarna separeras sedan från fibersuspensionen. Detta görs vanligtvis utifrån skillnader i materialens fysikaliska egenskaper, såsom den specifika vikten av oönskade ämnen i jämförelse med fibrer och vatten. Eftersom större föroreningar, såsom metalldelar (klamrar), stenar och sand, redan avlägsnas i avfibreringssteget, används flotationsprocesser mycket ofta i samband med fina föroreningar.

En vanlig tilläggsprocess är blekning och används i produkter som kräver hög renhet, där gulning inte är önskvärd (t.ex. papper för skrivning och tryckning). Natriumhypoklorit är ett mycket populärt ämne som används för blekning. Det kan också användas för produktion av karboximetylcellulosa (CMC) från sågspån. Natriumhydroxidlösning ochklorättiksyra (MCAA) används också i denna process. Blekning innebär användning av lämpliga kemikalier som tillsätts direkt till dispergeringsmedlet för att öka massans vithet. Typen av fibrer som används och produktens önskade slutliga egenskaper har stor inverkan på graden av massablekning. Massor som innehåller material med hög densitet är svåra att bleka och kräver höga doser kemikalier. Avloppsvatten från blekningsanläggningar före återvinning kräver ett antal kemiska medel som är avsedda att minska deras skumbildning, korrosivitet eller minska förmågan att bilda skal. PCC-gruppens produkter, såsom ROKAmers , är perfekta för användning i processer där skumbildning av avloppsvatten och tekniskt vatten sker. ROKAmer -produkter är blocksampolymerer av etylenoxid och propen. Dessa produkter minskar ytspänningen mellan vätska och luft, samtidigt som de förbättrar "dräneringen" av skum, vilket i själva verket orsakar dess minskning.

Slutbearbetning av pappersmassa

Efter upplösnings-, flotations- och blekningsprocesserna bearbetas den färdiga cellulosamassan till pappersmassa, som sedan används för pappersproduktion. Denna process omfattar flera steg:

1. blandning av cellulosamassan,
2. bildning av massadispersion i vatten,
3. raffinering,
4. införande av nödvändiga tillägg.

Tillsatser används för att producera pappersprodukter med speciella egenskaper (så kallade specialpapper) eller för att förbättra pappersprocessen. De vanligaste tillsatserna är:

1. hartser och vaxer för hydrofobisering,
2. fyllmedel, såsom t.ex. leror, talk och kiseldioxid,
3. oorganiska och organiska färgämnen,
4. oorganiska föreningar som förbättrar strukturen, densiteten, ljusstyrkan och kvaliteten på trycket (t.ex. titandioxid, kalciumsulfat och zinksulfid),
5. e) emulgeringsmedel och rengöringsmedel. PCC-gruppen erbjuder ROKAcet -produktserien som kan utföra båda funktionerna. Tack vare sin struktur kan de även användas inom pappersindustrin som lågskummande och mjukgörande medel.

Under det sista steget bearbetas massan till en pappersprodukt med hjälp av specialmaskiner. Efter att processen är avslutad rullas pappret för att skydda det från skador och smuts. PE-papperslaminat är det vanligaste sättet att förpacka papper. Sådana förpackningar ger ett gott skydd mot mekaniska skador, damm och fukt. Den stora fördelen med denna typ av förpackning är också att de är helt återvinningsbara.