Massa- och pappersindustri

Pappersframställningsprocessen

Pappersproduktionsprocessen består av flera steg. I det första steget sker fragmenteringen och reningen av massan, som kan vara av primärt ursprung (ved) eller sekundärt (avfallspapper). Den huvudsakliga källan till cellulosafibrer är trä som erhålls i sågverk under flera former, t.ex. som stockar, flis eller sågspån. I nästa steg genomgår det fibrösa materialet ytterligare bearbetning, där det omvandlas till massa, som därefter bearbetas till papper. Produktionen av massa kan ske genom 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 led av papperstillverkningen är också avgörande. Skumdämpande ämnen används i tillverkningsprocessen av alla typer av pappersprodukter. Skum skapas genom att blanda gaser med cellulosamassa och hålls kvar i det på grund av närvaron av ytaktiva ämnen. Produkter från PCC-gruppens erbjudande kan framgångsrikt användas för att ta bort skum som produceras i nästa steg av pappersproduktionen. Dessa inkluderar EO/PO-segmentsampolymerer ( ROKAmer ) och en serie alkoxylerade fettalkoholer ( ROKAnol LP ). Deras höga effektivitet för att eliminera skum och förhindra dess bildning möjliggör en förbättring av effektiviteten för efterföljande tekniska steg.

Kemiska metoder för massaframställning

Kemiska massaprocesser består huvudsakligen av användning av olika kemiska reagens samt värme för att mjuka upp ligninet. Som ett resultat löses den 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 en sulfatprocess. För närvarande är det den dominerande tekniken – cirka 80%av världsproduktionen av massa bearbetas med denna metod. Kraftmassaframställning har blivit den mest använda metoden på grund av flera faktorer. Sulfatbearbetade fibrer har bättre hållbarhet jämfört med de som erhålls som ett resultat av annan tillgänglig teknik. Dessutom kan den användas för alla typer av trä, och själva processen möjliggör effektiv återvinning av de använda kemiska råvarorna. Kraftprocessen består av att träflis kombineras med vitlut (det är en vattenlösning av natriumhydroxid och natriumsulfid). Under förhållanden med förhöjt tryck och temperatur löser denna lösning lignin och frigör cellulosafibrer. Efter avslutad rötningsreaktion erhålls en svartlut och cellulosamassa. Spriten innehåller lösta organiska ämnen som återvinns och kan användas i den kemiska processen igen. Lignin avlägsnas från massan i syredelignifieringsprocessen (i närvaro av syre och natriumhydroxid). Materialet som erhålls på detta sätt bleks för att uppnå lämplig prestanda, såsom styrka, ljushet och renhet hos slutprodukten. Den andra processen för kemisk rötning är sulfitprocessen . Den består av att använda 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 bleka, men de har mycket lägre hållfasthet jämfört med den mer frekvent använda sulfatmassan. Sulfitprocessen kräver också noggrant val av träråvara – denna metod är intolerant, till exempel för furu. Sulfitprocessen jämfört med kraftmassaframställning är effektivare, ger mindre obehagliga gaser och gör det också möjligt att få en mycket lätt massa, som lätt urlakas. Tyvärr, på grund av den lägre fiberkvaliteten, högre energiförbrukning och låg återvinningsbarhet av de kemiska råvarorna som används i processen, har sulfittekniken ersatts av kraftprocessen.

Mekaniska metoder för massaframställning

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

Slipmassa erhålls i processen att slipa trä på stenen vid atmosfärstryck. Träet (från vilket barken tidigare har tagits bort) massas upp med sten och tvättas sedan med vatten. Den beredda massan torkas i hydrocykloner, varifrån den transporteras till komprimatorn. I nästa steg transporteras tät vedmassa till karet och det cirkulerande vattnet (filtratet) återförs tillbaka till massabruket. Vid tillverkning av massa från bearbetat trä frigörs hartsartade ämnen som lätt agglomererar och skapar sediment på kvarnen eller rörledningarnas inre väggar. De orsakar ofta nedsmutsning av stenens yta, vilket försämrar dess nötande egenskaper. För att få bort dessa så kallade "hartsproblem" används olika kemiska medel. Det mest använda medlet för detta ändamål är dispergeringsmedel, som är utformade för att sprida avlagringar som bildas, vilket underlättar deras efterföljande avlägsnande. Produkterna i ROKAcet och ROKAfenol är utmärkta dispergeringsmedel dedikerade till massa- och pappersindustrin. Utöver sin spridningsförmåga kan dessa produkter fungera som rengöringsmedel, emulgeringsmedel och anti-elektrostatiska medel. ROKAfenoler är perfekta för emulgering och fläckborttagningsprocesser av pappersmassa och cellulosa. Medan ROKAcet R40W är en produkt med en mjukgörande egenskap som kan användas inom textil-, läder- och pappersindustrin. Förbättringen av SGW-metoden är termomekanisk massaning (TMP). I TMP-processen tvättas träflis initialt för att avlägsna sand, stenar och andra hårda föroreningar, värms sedan upp med ånga under ökat tryck och smälts vidare i en skivkvarn. I nästa steg transporteras massan till karet, där uträtning och eliminering av deformation av fibrerna sker. Slutligen dirigeras den till lagringstanken. För att minska mängden skadliga hartser som bildas i TMP-processen används liknande kemikalier som i SGW-processen. Den massa 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 gör det möjligt att erhålla ren massa med tillräcklig styrka och lämpliga optiska egenskaper. CTMP används främst för tillverkning av fiberkomponenter av pappersmassa, som kan användas för tillverkning av tryck- och hygienpapper.

Flotation och blekning

Nästa steg i massabearbetningen är avsvärtning i kombination med mekaniskt avlägsnande av föroreningar. Vid tillverkning av papper är den viktigaste parametern färgen (vitheten – när det gäller tryckpapper). Av denna anledning måste det återvunna papperet rengöras noggrant från tryckfärgen. Grundförutsättningen för att den ska avlägsnas är att färgpartiklar släpps från fibrerna och hålls i ett dispergerat tillstånd. De finfördelade bläckpartiklarna separeras sedan från fibersuspensionen. Detta görs vanligtvis på basis av skillnader i fysikaliska egenskaper hos material, såsom specifik vikt av oönskade ämnen i jämförelse med fibrer och vatten. På grund av att större föroreningar, såsom metalldelar (klammer), stenar och sand, avlägsnas redan vid defibreringsstadiet, används flotationsprocesser mycket ofta i förhållande till fina föroreningar.

En frekvent ytterligare process är blekning och används i produkter som kräver hög renhet, där gulning inte är önskvärt (t.ex. papper för skrivning och tryck). Natriumhypoklorit är ett mycket populärt ämne som används för blekning. Den kan också användas för tillverkning 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 de önskade slutegenskaperna hos produkten har stor inverkan på massablekningsgraden. Massorna som innehåller material med hög densitet är svåra att bleka och kräver höga doser av kemikalier. Avloppsvatten från blekningsanläggningar före återvinning kräver ett antal kemiska medel som är avsedda att minska deras skumbildning, korrosivitet eller minska förmågan att bilda beläggningar. PCC-gruppens produkter, såsom ROKAmers , är perfekta för användning i processer där skumbildning av avloppsvatten och tekniskt vatten förekommer. ROKAmer produkter är blocksampolymerer av etylenoxid och propylen. Dessa produkter minskar ytspänningen mellan vätska och luft och förbättrar samtidigt "dräneringen" av skum, vilket i själva verket orsakar dess minskning.

Slutbehandling av pappersmassa

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

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

Tillsatser används för att framställa pappersprodukter med speciella egenskaper (så kallade specialpapper) eller för att förbättra pappersprocessen. De mest populära tilläggen är:

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

Under slutskedet bearbetas massan till en pappersprodukt med hjälp av speciella maskiner. Efter att processen är klar rullas papperet för att skydda det från skador och smuts. PE-papperslaminatet är det vanligaste som används för förpackning av papperet. Sådan förpackning ger ett bra skydd mot mekanisk skada, damm och fukt. Den stora fördelen med den här typen av förpackningar är också att den är helt återvinningsbar.