Papier heeft een lange weg afgelegd voordat het werd vervaardigd in de vorm waarin we het nu kennen. Uitgevonden in China, vanaf het begin was het een belangrijk informatiemedium, toen werden zijde- en linnenvezels gebruikt bij de productie ervan.
Papierproductieproces
Het productieproces van papier bestaat uit verschillende fasen. In de eerste fase vindt de fragmentatie en zuivering van de pulp plaats, die van primaire oorsprong (hout) of secundair (papierafval) kan zijn. De belangrijkste bron van cellulosevezels is hout dat in verschillende vormen in zagerijen wordt verkregen, bijvoorbeeld als stammen, houtsnippers of zaagsel. In de volgende fase wordt het vezelige materiaal verder verwerkt, waar het wordt omgezet in pulp, dat vervolgens wordt verwerkt tot papier. De productie van pulp kan plaatsvinden door mechanische of chemische methoden. Bij het chemische pulpproces wordt gewoonlijk alkali (bijv. natriumhydroxide in de vorm van een loog of natronloog ) gebruikt om de lignine te verwijderen die de vezels bindt. Het gebruik van ontschuimers in elke fase van de papierproductie is ook cruciaal. Ontschuimende stoffen worden gebruikt in het fabricageproces van alle soorten papierproducten. Schuim ontstaat door gassen te mengen met cellulosepulp en wordt daarin vastgehouden door de aanwezigheid van oppervlakteactieve stoffen. Producten uit het aanbod van PCC Group kunnen met succes worden gebruikt voor het verwijderen van schuim geproduceerd in de volgende fasen van de papierproductie. Deze omvatten EO/PO-blokcopolymeren ( ROKAmer ) en een reeks gealkoxyleerde vetalcoholen ( ROKAnol LP ). Hun hoge effectiviteit bij het verwijderen van schuim en bij het voorkomen van de vorming ervan maakt een verbetering van de efficiëntie van daaropvolgende technologische stappen mogelijk.
Chemische methoden voor het verpulveren
Chemische pulpprocessen bestaan voornamelijk uit het gebruik van verschillende chemische reagentia en warmte om de lignine te verzachten. Als resultaat wordt het opgelost en vervolgens mechanisch verfijnd om de vezels te scheiden. In de praktijk worden twee verschillende chemische pulpprocessen gebruikt. De eerste hiervan is het kraftpulpproces , ook bekend als een sulfaatproces. Momenteel is het de dominante technologie – ongeveer 80%van de wereldproductie van pulp wordt met deze methode verwerkt. Kraftpulp is door verschillende factoren de meest gebruikte methode geworden. Met sulfaat verwerkte vezels hebben een betere duurzaamheid in vergelijking met die verkregen als resultaat van andere beschikbare technologieën. 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 vloeistof (het is een waterige oplossing van natriumhydroxide en natriumsulfide). Onder omstandigheden van verhoogde druk en temperatuur lost deze oplossing lignine op, waardoor cellulosevezels vrijkomen. Na voltooiing van de ontsluitingsreactie wordt een zwarte vloeistof en cellulosepulp verkregen. De vloeistof bevat opgeloste organische stoffen die worden teruggewonnen en weer in het chemische proces kunnen worden gebruikt. Lignine wordt uit de massa verwijderd tijdens het proces van zuurstofdelignificatie (in aanwezigheid van zuurstof en natriumhydroxide). Het op deze manier verkregen materiaal wordt gebleekt om de juiste prestaties te bereiken, zoals sterkte, helderheid en zuiverheid van het eindproduct. Het tweede proces van chemische vertering is het sulfietproces . Het bestaat uit het gebruik van een waterige oplossing van zwaveldioxide in aanwezigheid van alkaliën (bijv. calcium, magnesium, natrium en ammonium). De producten die bij dit proces worden verkregen, zijn lichter en gemakkelijker te bleken, maar ze hebben een veel lagere sterkte in vergelijking met de vaker gebruikte sulfaatpulp. Het sulfietproces vereist ook een zorgvuldige selectie van de houtgrondstof – deze methode is intolerant, bijvoorbeeld voor grenenhout. Het sulfietproces is in vergelijking met kraftpulp efficiënter, produceert minder onaangename gassen en maakt het ook mogelijk om een zeer lichte pulp te verkrijgen, die gemakkelijk uitloogt. Helaas is vanwege de lagere vezelkwaliteit, het hogere energieverbruik en de lage terugwinbaarheid van de chemische grondstoffen die in het proces worden gebruikt, de sulfiettechnologie vervangen door het kraftproces.
Mechanische methoden voor verpulveren
Mechanisch verpulpen levert een zeer hoge opbrengst aan houtpulp op. De belangrijkste processen die op industriële schaal worden gebruikt, zijn het proces van steenhoutpulping (SGW), het thermomechanische pulpproces (TMP) en het chemo-thermomechanische pulpproces (CTMP).
Houtpulp wordt verkregen tijdens het schuren van hout op de steen bij atmosferische druk. Het hout (waarvan de bast eerder is verwijderd) wordt verpulverd met steen en vervolgens gewassen met water. De voorbereide massa wordt gedroogd in hydrocyclonen, vanwaar het naar de compactor wordt getransporteerd. In de volgende fase wordt de dichte houtmassa naar het vat getransporteerd en wordt het circulerende water (filtraat) teruggevoerd naar de pulpfabriek. Bij de productie van pulp uit verwerkt hout komen harsachtige stoffen vrij, die gemakkelijk agglomereren en sediment vormen op de molen of binnenwanden van de pijpleidingen. Ze veroorzaken vaak vervuiling van het oppervlak van de steen, wat de schurende eigenschappen verslechtert. Om deze zogenaamde "harsproblemen" te verhelpen worden verschillende chemische middelen gebruikt. Het meest gebruikte middel voor dit doel zijn dispergeermiddelen, die zijn ontworpen om gevormde afzettingen te dispergeren, waardoor de daaropvolgende verwijdering wordt vergemakkelijkt. De producten van de ROKAcet en ROKAfenol series zijn uitstekende dispergeermiddelen voor de pulp- en papierindustrie. Naast hun dispergerende eigenschappen kunnen deze producten ook werken als reinigingsmiddelen, emulgatoren en anti-elektrostatische middelen. ROKAfenols zijn perfect voor de emulgering en vlekverwijderingsprocessen van papierpulp en cellulose. Terwijl ROKAcet R40W een product is met een verzachtende eigenschap 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 verwarmd met stoom onder verhoogde druk en verder verpulverd in een schijvenmolen. In de volgende fase wordt de massa naar het vat getransporteerd, waar het rechttrekken en elimineren van vervorming van de vezels plaatsvindt. Ten slotte wordt het naar de opslagtank geleid. Om de hoeveelheid schadelijke harsen die in het TMP-proces worden gevormd te verminderen, worden soortgelijke chemicaliën gebruikt als in het SGW-proces. De massa die op deze manier ontstaat, wordt meestal gebruikt voor de productie van krantenpapier. Het CTMP-proces combineert het TMP-proces met het chemisch impregneren van chips. In de eerste fase worden ze gewassen en gezeefd en vervolgens geïmpregneerd. Afhankelijk van de houtsoort worden geschikte chemische oplossingen gebruikt. Natriumsulfaat wordt meestal gebruikt voor naaldhout, terwijl alkalische peroxiden meestal worden geselecteerd voor hardhout. Nadat het impregnatieproces is voltooid, worden de chips verwarmd 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 vezelachtige componenten van papierpulp, die kunnen worden gebruikt voor de productie van druk- en hygiënepapier.
Flotatie en bleken
De volgende fase van pulpverwerking is ontinkten in combinatie met mechanische verwijdering van onzuiverheden. Bij de productie van papier is de belangrijkste parameter de kleur (de witheid – in het geval van drukpapier). Daarom moet het kringlooppapier grondig worden ontdaan van drukinkt. De basisvoorwaarde voor het verwijderen is het vrijkomen van verfdeeltjes uit de vezels en het gedispergeerd houden ervan. De fijnverdeelde inktdeeltjes worden vervolgens gescheiden van de vezelsuspensie. Dit gebeurt meestal op basis van verschillen in fysische eigenschappen van materialen, zoals soortelijk gewicht van ongewenste stoffen in vergelijking met vezels en water. Omdat grotere onzuiverheden, zoals metalen delen (nietjes), stenen en zand, al in de ontvezelingsfase worden verwijderd, worden flotatieprocessen heel vaak gebruikt in verband met fijne onzuiverheden.
Een veel voorkomend aanvullend proces is bleken en wordt gebruikt in producten die een hoge zuiverheid vereisen, waar vergeling niet gewenst is (bijv. papier om te schrijven en te bedrukken). Natriumhypochloriet is een zeer populaire stof die wordt gebruikt voor het bleken. Het kan ook worden gebruikt voor de productie van carboxymethylcellulose (CMC) uit zaagsel. Bij dit proces worden ook natriumhydroxide- oplossing enchloorazijnzuur (MCAA) gebruikt. Bleken omvat het gebruik van geschikte chemicaliën die rechtstreeks aan het dispergeermiddel worden toegevoegd om de witheid van de massa te vergroten. Het type vezels dat wordt gebruikt en de gewenste uiteindelijke eigenschappen van het product hebben een grote invloed op de mate van pulpbleking. De massa’s die materialen met een hoge dichtheid bevatten, zijn moeilijk te bleken en vereisen hoge doses chemicaliën. Afvalwater van bleekinstallaties voor recycling vereist een aantal chemische middelen die bedoeld zijn om hun schuimvorming, corrosiviteit of het vermogen om kalk te vormen te verminderen. De producten van de PCC Group, zoals ROKAmers , zijn perfect voor gebruik in processen waar het schuimen van rioolwater en technologische wateren optreedt. ROKAmer producten zijn blokcopolymeren van ethyleenoxide en propyleen. Deze producten verminderen de oppervlaktespanning tussen vloeistof en lucht en verbeteren tegelijkertijd de "afvoer" van schuim, wat in feite de vermindering ervan veroorzaakt.
Eindverwerking van papierpulp
Na de oplos-, flotatie- en bleekprocessen wordt de afgewerkte cellulosepulp verwerkt tot papierpulp, die vervolgens wordt gebruikt voor de productie van papier. Dit proces omvat verschillende fasen:
- het mengen van de cellulosepulp,
- vorming van pulpdispersie in water,
- verfijnen,
- invoering van de nodige aanvullingen.
Additieven worden gebruikt om papierproducten met bijzondere eigenschappen te maken (zogenaamde speciale papieren) of om het papierproces te verbeteren. De meest populaire toevoegingen zijn:
- harsen en wassen voor hydrofobering,
- vulstoffen, zoals bijv. klei, talk en silica,
- anorganische en organische kleurstoffen,
- anorganische verbindingen die de structuur, dichtheid, helderheid en kwaliteit van afdrukken verbeteren (bijv. titaandioxide, calciumsulfaat en zinksulfide),
- e) emulgatoren en reinigingsmiddelen. De PCC Group biedt ROKAcet productseries aan die beide functies kunnen vervullen. Dankzij hun structuur kunnen ze ook worden gebruikt in de papierindustrie als schuimarme en weekmakers.
In de laatste fase wordt de massa met behulp van speciale machines verwerkt tot een papierproduct. Nadat het proces is voltooid, wordt het papier opgerold om het te beschermen tegen beschadiging en vuil. Het PE-papier laminaat wordt het meest gebruikt voor het verpakken van het papier. Dergelijke verpakkingen bieden een goede bescherming tegen mechanische schade, stof en vocht. Het grote voordeel van dit type verpakking is ook dat het volledig recyclebaar is.
