Celulózový a papierenský priemysel

Proces výroby papiera

Proces výroby papiera z niekoľkých etáp. Vo fáze prebieha fragmentácia a čistenie prvej buničiny, ktorá môže byť primárneho pôvodu (drevo) alebo sekundárneho (odpadový papier). Hlavným zdrojom celulózových vlákien je drevo získavané na pílach v niekoľkých formách, napr. ako polená, drevené štiepky alebo piliny. V ďalšej fáze vláknitého materiálu prechádza ďalším spracovaním, kde sa na buničinu, ktorá sa ďalej spracováva na papier. Výroba buničiny sa môže uskutočňovať nutne alebo chemickými metódami. Pri chemickom procese rozvlákňovania sa na odstránenie lignínu, ktorý viaže vlákna, zvyčajne používa zásada (napr. hydroxid sodný vo forme lúhu alebo lúhu látok ). Rozhodujúce sa je aj použitie odpeňovačov v každej fáze výroby papiera. Odpeňovacie látky sa používajú pri výrobe všetkých druhov papierových výrobkov. Pena vzniká zmiešaným plynom s celulózovou buničinou a je v nej zadržiavaná vďaka prítomnosti povrchovo aktívnych látok. Produkty z ponuky PCC Group je možné s úspechom použiť na odstraňovanie peny vznikajúcej v ďalších stupňoch výroby papiera. Patria sem blokové kopolyméry EO/PO ( ROKAmer ) a séria alkoxylovaných mastných alkoholov ( ROKAnol LP ). Ich vysoká účinnosť pri odstraňovaní peny a pri predchádzaní jej vzniku umožňuje zlepšiť efektivitu následných technologických krokov.

Chemické metódy výroby buničiny

Chemické procesy rozvlákňovania zahŕňajú najmä použitie rôznych chemických látok, ako aj tepla na zmäkčovanie lignínu. V dôsledku toho sa následne aj následne mechanicky zjemní, aby sa oddelili vlákna. V praxi sa používajú dva rôzne procesy chemického rozvlákňovania. Prvým z nich je sulfátový proces výroby buničiny , známy aj ako sulfátový proces. V súčasnosti je to dominantná technológia – touto metódou sa spracováva asi 80 %svetovej produkcie buničiny. Sulfátová buničina sa stala najpoužívanejšou metódou v dôsledku viacerých faktorov. Sulfátovo spracované vlákna majú lepšiu trvanlivosť v porovnaní s vláknami získanými v iných dostupných technológiách. Navyše sa dá použiť na všetky druhy dreva a samotný proces umožňuje efektívne zhodnocovanie použitých chemických surovín. Kraftový proces pozostáva zo kombinácie drevených štiepok s bielym lúhom (je to vodný roztok hydroxidu spracovania a sulfidu spracovania). V podmienkach vlhkého tlaku a teploty tento roztok rozpúšťa lignín a uvoľňuje celulózové vlákna. Po dokončení digesčnej reakcie sa získa čierny lúh a celulózová drť. Výluh obsahuje rozpustené organické látky, ktoré sa získavajú a môžu sa znova použiť v chemickom procese. Lignín sa z hmoty v procese kyslíkovej delignifikácie (v prítomnosti kyslíka a hydroxidu látok). Materiál sa podarilo dosiahnuť spôsobom, ako sa bieli, aby sa dosiahol vhodný výkon, ako pevnosť, je čistota konečného produktu. Druhým procesom chemického trávenia je sulfitový proces . Spočíva použitie vodného roztoku oxidu siričitého v prítomnosti zásad (napr. v prípade, horčíka, sodíka a amoniaku). Získané produkty sú ľahšie a ľahšie sa bielia, avšak majú oveľa väčšiu pevnosť v porovnaní s väčšinou používanou sulfátovou buničinou. Sulfitový proces si vyžaduje aj starostlivý výber drevných surovín – tento spôsob je netolerantný napríklad pre borovicové drevo. Sulfitový proces v porovnaní so sulfátovým rozvlákom je efektívnejší, ľahko vylúhovať menej plynov a tiež umožňuje získať veľmi ľahkú buničinu, ktorá sa môže použiť. Žiaľ, v dôsledku prípravy kvality vlákien, vyššej spotreby energie a minimálnej návratnosti chemických surovín použitých v procese bola sulfitová technológia nahradená sulfitovým procesom.

Mechanické metódy rozvlákňovania

Mechanické rozvlákňovanie poskytuje veľmi vysokú výťažnosť buničiny z dreva. Hlavné procesy používané v priemyselnom meradle je proces výroby buničiny z kamenného dreva (SGW), termomechanické rozvlákňovanie (TMP) a chemotermomechanické rozvlákňovanie (CTMP).

Buničina z mletého dreva sa získava v procese obrusovania dreva o kameň pri atmosférickom tlaku. Drevo (z ktorého bola predtým odstránená kôra) sa rozdrví pomocou kameňa a potom sa premyje vodou. Pripravená hmota sa suší v hydrocyklónoch, kde sa dopravuje do kompaktora. V ďalšej fáze sa hustá drevná hmota dopravuje do kade a cirkulujúca voda (filtrát) sa recykluje späť do celulózky. Pri výrobe buničiny zo spracovaného dreva sa uvoľňujú živicové látky, ktoré sa ľahko aglomerujú a vytvárajú usadeniny na mlynčeku alebo vnútorných stenách potrubia. Často krát zanášanie povrchu kameňa, čo zhoršuje jeho abrazívne vlastnosti. Na odstránenie týchto takzvaných "problémov so živicou" sa používajú rôzne chemické agentúry. Najbežnejšie používané prostriedky na tento účel sú dispergačné činidlá, ktoré sú určené na rozptýlenie vzniknutých usadenín, čím sa uľahčí ich následné odstránenie. Produkty rady ROKAcet a ROKAfenol sú vynikajúce dispergačné činidlá určené pre celulózový a papierenský priemysel. Okrem dispergačných schopností môžu tieto produkty pôsobiť ako čistiace prostriedky, emulgátory a antielektrostatické prostriedky. ROKAfenoly sú vhodné na emulgáciu a odstraňovanie škvŕn z papieroviny a celulózy. Kým ROKAcet R40W je produkt tak zmäkčujúci vlastnosťou použiteľný v textilnom, kožiarskom a papierenskom priemysle. Vylepšením metódy SGW je termomechanické rozvlákňovanie (TMP). V procese TMP sa drevná štiepka najprv premyje, aby sa odstránil piesok, kameň a iné tvrdé nečistoty, potom sa zahrieva parou pod zvýšeným tlakom a ďalej sa rozvlákňuje v kotúčovom mlyne. V ďalšej fáze je hmota transportovaná do kade, kde dochádza k narovnávaniu a eliminácii deformácií vlákien. Nakoniec smeruje do zásobnej nádrže. Aby sa znížilo množstvo škodlivých živíc vytvorených v procese TMP, používajú sa podobné chemikálie ako v procese SGW. Takto vytvorená hmota sa najčastejšie používa na výrobu novinového papiera. Proces CTMP kombinuje proces TMP spolu s chemickou impregnáciou tried. V prvej fáze sa umyjú a preosejú a následne impregnujú. V závislosti od druhu dreva sa používajú vhodné chemické roztoky. Síran sodný sa zatiaľ zvyčajne používa pre mäkké drevo, čo alkalické peroxidy zvyčajne vyberajú pre tvrdé drevo. Po ukončení procesu impregnácie sa trisky zahrejú a zmiešajú s vodou, čím sa uvoľnia lignínové väzby a uvoľnia sa vlákna. Proces CTMP umožňuje získať dostatok buničinu s pevnosťou a vhodnými optickými doplnkami. CTMP sa používa najmä na výrobu vláknitých zložiek papieroviny, ktoré je možné použiť na výrobu tlačiarenských a hygienických papierov.

Flotácia a bielenie

Ďalšou fázou spracovania buničiny je odfarbovanie spojené so silným odstraňovaním odstránením. Pri výrobe papiera je najdôležitejším parametrom farba (belosť – v prípade tlačového papiera). Z tohto dôvodu musí byť recyklovaný papier očistený od tlačovej farby. Základnou podmienkou jej odstránenia je uvoľnenie častíc farby z vlákien a ich udržanie v rozptýlenom stave. Jemne rozdelené časti atramentu sa potom oddelia od suspenzie vlákien. rovnako ako to robí na rozdieloch vo fyzikálnych vlastnostiach materiálov, ako je merná hmotnosť látok v porovnaní s vláknami a vodou. Vzhľadom na to, že väčšie nečistoty, ako sú kovové časti (sponky), kamene a piesky, sú odstránené už v štádiu rozvlákňovania, vo vzťahu k jemným nečistotám sa veľmi často používajú flotačné procesy.

Častým dodatočným procesom je bielenie a vysokokvalitné spracovanie vo výrobkoch v prípade potreby čistoty, kde nie je žltnutie (napr. papiere na písanie a tlač). Chlórnan sodný je veľmi populárna látka používaná na bielenie. Dá sa použiť aj na výrobu karboxymetylcelulózy (CMC) z pilína. V tomto procese sa tiež používa roztok hydroxidu a kyselinychlóroctovej (MCAA) . Bielenie zahŕňa použitie vhodných chemikálií, ktoré pridávajú priamo do dispergačného činidla na zvýšenie belosti hmoty. Na stupeň bielenia buničiny má veľký vplyv druh použitých vlákien a požadované konečné vlastnosti produktu. Hmoty obsahuje materiály s vysokou hustotou sa ťažko bieli a vyžaduje vysoké dávky chemikálií. Odpadové vody z bielych zariadení pred recykláciou množstva chemických činidiel, ktoré sú určené na zníženie ich penivosti, korozívnosti alebo na zníženie schopnosti tvorby vodného kameňa. Produkty PCC Group, ako napríklad ROKAmers , sú ideálne na použitie v procesoch, kde dochádza k peneniu splaškových a technologických vôd. ROKAmer sú blokové kopolyméry etylénoxidu a propylénu. Tieto produkty povrchové napätie medzi kvapalinou a vzduchom a zároveň zlepšujú „odvodňovanie“ peny, čo v skutočnosti spôsobuje jej zníženie.

Finálne spracovanie papieroviny

Po procese rozpustenia, flotácie a bielenia sa hotová celulózová buničina spracuje na papierovú buničinu, ktorá sa potom používa na výrobu papiera. Tento proces zahŕňa niekoľko fáz:

1. miešanie celulózovej buničiny,
2. tvorba disperzie buničiny vo vode,
3. rafinácia,
4. zavedenie potrebných doplnkov.

Prísady sa používajú na výrobu papierových výrobkov so špeciálnymi potrebami (tzv. špeciálne papiere) alebo na zlepšenie papierenského procesu. Najpopulárnejšie doplnky sú:

1. živice a vosky na hydrofobizáciu,
2. plnivá, ako sú napr. íly, mastenec a oxid kremičitý,
3. anorganické a organické farbivá,
4. anorganické zlúčeniny zvyšujúce štruktúru, hustotu, jas a kvalitu tlače (napr. oxid titaničitý, síran vápenatý a sulfid zinočnatý),
5. e) emulgátory a čistiace prostriedky. Skupina PCC ponúka rady produktov ROKAcet , ktoré môžu vykonávať funkciu. Vďaka svojej štruktúre sa dajú použiť aj v papierenskom priemysle ako nízkopenivé a zmäkčovacie prostriedky.

V záverečnej fáze sa hmota pomocou špeciálnych strojov pracuje na papierový výrobok. Po dokončení procesu sa papier zroluje, aby bol chránený pred poškodením a nečistotami. Na balenie papiera sa najčastejšie používa PE-papierový laminát. Balenie poskytuje dobrú ochranu proti mechanickému, ale aj prachu a vlhkosti. Veľkou výhodou tohto typu obalu je aj to, že je úplne recyklovateľný.