Сировина та добавки для виробництва паперу

Процес виготовлення паперу

Процес виробництва паперу складається з кількох етапів. На першому етапі відбувається фрагментація та очищення целюлози, яка може бути первинного походження (деревина) або вторинного (макулатура). Основним джерелом целюлозних волокон є деревина, отримана на лісопильнях у різних формах, наприклад, у вигляді колод, деревної тріски або тирси.

На наступному етапі волокнистий матеріал піддається подальшій обробці, де він перетворюється на целюлозу, яка потім переробляється на папір. Виробництво целюлози може здійснюватися механічними або хімічними методами. У процесі хімічного варіння целюлози луг (наприклад, гідроксид натрію у вигляді лугу або каустичної соди ) зазвичай використовується для видалення лігніну, який зв’язує волокна.

Використання піногасників на кожному етапі виробництва паперу також має вирішальне значення. Піногасники використовуються у виробничому процесі всіх видів паперової продукції. Піна створюється шляхом змішування газів з целюлозною масою та утримується в ній завдяки наявності поверхнево-активних речовин. Продукти з пропозиції PCC Group можуть бути успішно використані для видалення піни, що утворюється на наступних етапах виробництва паперу. До них належать блок-сополімери EO/PO ( ROKAmer ) та серія алкоксилованих жирних спиртів ( ROKAnol LP ). Їх висока ефективність у видаленні піни та запобіганні її утворенню дозволяє підвищити ефективність наступних технологічних етапів.

Хімічні методи варіння целюлози

Процеси хімічного варіння целюлози в основному полягають у використанні різних хімічних реагентів, а також тепла для пом’якшення лігніну. В результаті його розчиняють, а потім механічно очищують для відділення волокон. На практиці використовуються два різних процеси хімічного варіння целюлози.

Першим з них є процес крафт-варіння целюлози , також відомий як сульфатний процес. Наразі це домінуюча технологія – близько 80%світового виробництва целюлози переробляється цим методом. Крафт-варіння стало найпоширенішим методом через кілька факторів. Волокна, оброблені сульфатом, мають кращу міцність порівняно з волокнами, отриманими в результаті використання інших доступних технологій. Крім того, його можна використовувати для всіх видів деревини, а сам процес дозволяє ефективно відновлювати використану хімічну сировину.

Крафт-процес полягає в поєднанні деревної тріски з білим лугом (це водний розчин гідроксиду натрію та сульфіду натрію). В умовах підвищеного тиску та температури цей розчин розчиняє лігнін, вивільняючи целюлозні волокна. Після завершення реакції розкладання отримують чорний луг та целюлозну пульпу. Луг містить розчинені органічні речовини, які відновлюються та можуть бути повторно використані в хімічному процесі. Лігнін видаляється з маси в процесі кисневої делігніфікації (у присутності кисню та гідроксиду натрію). Отриманий таким чином матеріал відбілюють для досягнення відповідних характеристик, таких як міцність, яскравість та чистота кінцевого продукту.

Другий процес хімічного розкладання – це сульфітний процес . Він полягає у використанні водного розчину діоксиду сірки в присутності лугів (наприклад, кальцію, магнію, натрію та амонію). Продукти, отримані в цьому процесі, легші та легше відбілюються, проте мають значно меншу міцність порівняно з частіше використовуваним сульфатним варінням целюлози. Сульфітний процес також вимагає ретельного відбору деревної сировини – цей метод є непереносимим, наприклад, для соснової деревини. Сульфітний процес порівняно з крафт-варінням целюлози є більш ефективним, виробляє менше неприємних газів, а також дозволяє отримати дуже легку целюлозу, яка легко вилуговується. На жаль, через нижчу якість волокна, вище споживання енергії та низьку відновлюваність хімічної сировини, що використовується в процесі, сульфітна технологія була замінена крафт-процесом.

Механічні методи варіння целюлози

Механічне варіння целюлози забезпечує дуже високий вихід целюлози з деревини. Основними процесами, що використовуються в промислових масштабах, є процес варіння деревної маси з кам’яного помелу (SGW), термомеханічне варіння целюлози (TMP) та хіміко-термомеханічне варіння целюлози (CTMP).

Деревна маса отримується в процесі шліфування деревини об камінь за атмосферного тиску. Деревина (з якої попередньо видалено кору) подрібнюється за допомогою каменю, а потім промивається водою. Підготовлена ​​маса сушиться в гідроциклонах, звідки транспортується до компактора. На наступному етапі щільна деревна маса транспортується до чана, а циркулююча вода (фільтрат) рециркулює назад на целюлозний завод. Під час виробництва целюлози з обробленої деревини виділяються смолисті речовини, які легко агломеруються та утворюють осад на шліфувальній машині або внутрішніх стінках трубопроводів. Вони часто викликають забруднення поверхні каменю, що погіршує його абразивні властивості. Для усунення цих так званих «проблем зі смолою» використовуються різні хімічні агенти. Найпоширенішим агентом для цієї мети є диспергатори, які призначені для диспергування утворених відкладень, що полегшує їх подальше видалення. Продукти серії ROKAcet та ROKAfenol є чудовими диспергаторами, призначеними для целюлозно-паперової промисловості. Окрім диспергувальних властивостей, ці продукти можуть діяти як миючі засоби, емульгатори та антиелектростатичні агенти. ROKAfenoli ідеально підходять для процесів емульгування та видалення плям з паперової маси та целюлози. ROKAcet R40W – це продукт з пом’якшувальними властивостями, який можна використовувати в текстильній, шкіряній та паперовій промисловості.

Удосконаленням методу SGW є термомеханічне варіння целюлози (TMP). У процесі TMP деревну тріску спочатку промивають для видалення піску, каміння та інших твердих домішок, потім нагрівають парою під підвищеним тиском і далі подрібнюють у дисковому млині. На наступному етапі маса транспортується до чана, де відбувається випрямлення та усунення деформації волокон. Нарешті, вона направляється до резервуара для зберігання. Щоб зменшити кількість шкідливих смол, що утворюються в процесі TMP, використовуються аналогічні хімікати, як і в процесі SGW. Маса, створена таким чином, найчастіше використовується для виробництва газетного паперу.

Процес CTMP поєднує процес TMP з хімічним просоченням стружки. На першому етапі її промивають, просівають, а потім просочують. Залежно від типу деревини використовуються відповідні хімічні розчини. Для м’якої деревини зазвичай використовується сульфат натрію, тоді як для твердої деревини зазвичай вибирають лужні пероксиди. Після завершення процесу просочення стружку нагрівають і змішують з водою, що розслабляє лігнінові зв’язки та вивільняє волокна. Процес CTMP дозволяє отримати чисту целюлозу з достатньою міцністю та відповідними оптичними властивостями. CTMP в основному використовується для виробництва волокнистих компонентів паперової маси, які можна використовувати для виробництва друкарського та гігієнічного паперу.

Флотація та відбілювання

Наступним етапом обробки целюлози є знебарвлення в поєднанні з механічним видаленням домішок. У виробництві паперу найважливішим параметром є колір (білизна – у випадку друкарського паперу). З цієї причини перероблений папір необхідно ретельно очистити від друкарської фарби. Основною умовою для її видалення є звільнення частинок фарби від волокон та збереження їх у диспергованому стані. Потім дрібнодисперсні частинки фарби відокремлюються від суспензії волокон. Зазвичай це робиться на основі відмінностей у фізичних властивостях матеріалів, таких як питома вага небажаних речовин у порівнянні з волокнами та водою. Через те, що більші домішки, такі як металеві частини (скоби), каміння та пісок, вже видаляються на етапі зневолокнення, флотаційні процеси дуже часто використовуються щодо дрібних домішок.

Частим додатковим процесом є відбілювання, яке використовується у виробах, що вимагають високої чистоти, де пожовтіння небажане (наприклад, папір для письма та друку). Гіпохлорит натрію – дуже популярна речовина, що використовується для відбілювання. Його також можна використовувати для виробництва карбоксиметилцелюлози (КМЦ) з тирси. У цьому процесі також використовуються розчин гідроксиду натрію тахлороцтова кислота (МКАА) . Відбілювання передбачає використання відповідних хімічних речовин, які додаються безпосередньо до диспергатора для підвищення білизни маси. Тип використовуваних волокон та бажані кінцеві властивості продукту мають великий вплив на ступінь відбілювання целюлози. Маси, що містять матеріали високої щільності, важко відбілювати та потребують високих доз хімікатів. Стічні води з відбілюючих установок перед переробкою потребують ряду хімічних агентів, призначених для зменшення їх піноутворення, корозійної активності або зменшення здатності до утворення накипу. Продукція PCC Group, така як ROKAmers , ідеально підходить для використання в процесах, де відбувається спінення стічних та технологічних вод. Продукція ROKAmer – це блок-сополімери етиленоксиду та пропілену. Ці продукти зменшують поверхневий натяг між рідиною та повітрям, одночасно покращуючи «дренаж» піни, що фактично призводить до її зменшення.

Остаточна обробка паперової маси

Після процесів розчинення, флотації та відбілювання готова целюлозна маса переробляється на паперову масу, яка потім використовується для виробництва паперу. Цей процес включає кілька етапів:

1. змішування целюлозної пульпи,
2. утворення дисперсії пульпи у воді,
3. рафінування,
4. внесення необхідних доповнень.

Добавки використовуються для виробництва паперової продукції зі спеціальними властивостями (так званий спеціальний папір) або для покращення процесу виробництва паперу. Найпопулярнішими добавками є:

1. смоли та воски для гідрофобізації,
2. наповнювачі, такі як, наприклад, глини, тальк і діоксид кремнію,
3. неорганічні та органічні барвники,
4. неорганічні сполуки, що покращують структуру, щільність, яскравість та якість друку (наприклад, діоксид титану, сульфат кальцію та сульфід цинку),
5. e) емульгатори та мийні засоби. Група PCC пропонує серію продуктів ROKAcet , які можуть виконувати обидві функції. Завдяки своїй структурі вони також можуть використовуватися в паперовій промисловості як низькопінні та пом’якшувальні засоби.

На завершальному етапі маса переробляється на паперовий продукт за допомогою спеціальних машин. Після завершення процесу папір згортається в рулон, щоб захистити його від пошкоджень та бруду. Найчастіше для пакування паперу використовується ламінат з поліетилену (PE-paper laminate). Таке пакування забезпечує хороший захист від механічних пошкоджень, пилу та вологи. Великою перевагою цього типу пакування також є те, що воно повністю придатне для переробки.