Wytwarzanie papieru z przemieszczeniem frakcji drobnej

Wytwarzanie papieru z przemieszczeniem frakcji drobnej Wpływ podmielania i następczego odkrylania wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej na jej odwadnialność i jakość papierów opakowaniowych Papermaking with fines transfer Effect of pine high-yield kraft pulp refining and decrilling on its drainability and quality of the packaging papers HONORATA GRUSZKA, PAWEŁ WANDELT Stwierdzony doświadczalnie, korzystny wpływ odpowiedniej kombinacji mielenia i częściowego odkrylania wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej (Pine UBKP) na właściwości wytrzymałościowe papierów opakowaniowych, przedstawionych w funkcji wskaźników statycznej i dynamicznej jej odwadnialności, w pełni potwierdził zalety uzdatniania tej masy według naszej opatentowanej metody wytwarzania papieru z przemieszczeniem części frakcji drobnej, polegającej na: 1) mieleniu masy, w celu nadania papierowi wymaganej jakości, 2) oddzieleniu od niej części frakcji drobnej, w celu poprawienia odwadnialności, a następnie 3) jej oczyszczeniu, zagęszczeniu i naniesieniu na powierzchnie papieru wraz z kleikiem skrobiowym w operacji powierzchniowego zaklejania lub pigmentowania, czyli z ominięciem części mokrej maszyny papierniczej. Zapewnia to wysoką produktywność maszyny, a jednocześnie lepszą jakość papierów opakowaniowych. Słowa kluczowe: masa pierwotna, wysokowydajna masa celulozowa, papier opakowaniowy, frakcja drobna, gospodarowanie frakcją drobną, mielenie, odwadnialność, odkrylanie Beneficial effects of proper combination of refining and partial decrilling of pine high-yield kraft pulp on strength properties of packaging paper drawn against its indices of static and dynamic drainability fully confirmed advantages of its upgrading according to our new patented method of paper production with fines transfer which was as follows: The whole pulp is refined for improving paper properties and next decrilled to proper degree for reducing its drainage resistance. The removed fines are next cleaned and thickened and then introduced back to the paper as a blend with starch size used for the paper surface sizing or pigmenting. Thus the separated fines bypass wet-end of the paper machine ensuring its high productivity and at the same time improving quality of the packaging papers. Keywords: virgin pulp, high-yield pulp, packaging paper, fines, fines management, refining, drainability, decrilling Wprowadzenie Wysoki i wciąż rosnący stopień recyklingu makulatury mocnej z opakowań tekturowych, czyli makulatury OCC (Old Corrugated Containers), powoduje pogorszenie jakości tego podstawowego surowca wtórnego do wyrobu papierów na tekturę falistą. Powszechna jest świadomość, że wielokrotny przerób odzyskanych mas wtórnych powoduje spadek zdolności papierotwórczych zawartych w nich włókien i pogorszenie wskaźników wytrzymałościowych papieru (1), ale pokutuje nieuzasadniony mit, że te same włókna można używać najwyżej 3-4 razy do wyrobu mocnych papierów opakowaniowych, podczas gdy w rzeczywistości jest znikoma szansa, żeby do tego doszło, o czym już dawno pisaliśmy (2, 3), przywołując proste obliczenia ówczesnego dyrektora Jaakko Pöyry Consulting Oy, R. Häggbloma (4). Znacznie ważniejsze jest, że w kolejnych cyklach wyrobu papieru wydziela się z owych włókien, degradowanych suszeniem, użytkowaniem i mieleniem, i kumuluje w masie coraz większa ilość frakcji drobnej i zanieczyszczeń. Przejawia się to podwyższoną smarnością tych mas, a więc pogorszoną odwadnialnością, obniżonymi właściwościami wytrzymałościowymi papieru i zwiększoną zawartością zanieczyszczeń (5, 6). Ostrzeżeniem był przywoływany przez nas przykład Korei Południowej, gdzie już w 1995 r. stopień odzysku papieru wynosił 72% i był największy w świecie, a wsad makulaturowy w produkcji papierów na tekturę falistą był już stuprocentowy, dlatego jakość koreańskiej makulatury OCC (KOCC) jest szczególnie niska, więc trzeba było sięgnąć po specjalną flotacyjną metodę usuwania frakcji Mgr inż. H. Gruszka, dr hab. P. Wandelt, prof. PŁ, Instytut Papiernictwa i Poligrafii Politechniki Łódzkiej, ul. Wólczańska 223, 90-924 Łódź PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012 565

Rys. 1. Zawartość popiołu w makulaturze OCC w latach 2005-2010 (9) drobnej, o czym już dawno pisaliśmy (7). Obecnie rownież u naszych zachodnich sąsiadów, będących największym w Europie producentem papieru, papiery na tekturę falistą produkuje się wyłącznie z makulatury, a i u nas doświadczymy tych zmian, po dwóch największych papierniczych inwestycjach, zwłaszcza że może zabraknąć krajowej makulatury mocnej (8), a i w imporcie jest o nią coraz trudniej, w związku z penetrowaniem jej europejskiego rynku przez producentów chińskich. A po importowanej makulaturze można spodziewać się wszystkiego, bo występują ogromne różnice w jakości w zależności od kraju pochodzenia, o czym informowaliśmy już przeszło 10 lat temu (3, 5). Niepożądanym składnikiem makulatury mocnej są mineralne wypełniacze, których źródłem mogą być papiery graficzne w makulaturze niesortowanej, dodawanej do makulatury mocnej, a może też być makulatura OCC pochodząca z krajów, gdzie pudła tekturowe są bogato zadrukowane na białym pokryciu toplinera lub w drodze ich kaszerowania zadrukowanym papierem graficznym. Do niedawna była to głównie makulatura OCC ze Stanów Zjednoczonych (7), ale ta tendencja upowszechnia się w walce konkurencyjnej o rynki, także i u nas. Na rysunku 1 przedstawiono wzrost zawartości popiołu w makulaturze OCC na przestrzeni ostatnich 5 lat. Widać, że zawartość popiołu wzrosła o blisko połowę, z 10% do prawie 15%. Dlatego urządzenia odmywające frakcję drobną znajdują się w ofercie dostawców nie tylko do obowiązkowego odpopielania odbarwianych mas makulaturowych na bibułki higieniczne i sanitarne, ale także opcjonalnie dla linii uzdatniania mas makulaturowych do wyrobu papierów opakowaniowych. Według analizy przeprowadzonej przez jedną z polskich papierni (9), do głównych przyczyn pogarszania się jakości makulatury OCC, a tym samym wzrostu zawartości popiołu, możemy zaliczyć: rosnący poziom odzysku mas makulaturowych, brak dopływu mas pierwotnych do obiegu, wzrost zawartości zanieczyszczeń w makulaturze spowodowany wzrostem pozysku makulatury z gospodarstw domowych, wzrost zawartości tzw. martwej skrobi. Szczególny wpływ na zawartość substancji organicznych w makulaturze OCC ma efekt martwej skrobi. Jest to zjawisko u nas nowe, które zostało niedawno dostrzeżone w naszych papierniach, gdyż negatywnie wpływa na przerób makulatury OCC. Mianowicie, tendencja do obniżania gramatury papierów do wyrobu tektury falistej pociąga za sobą pogorszenie ich wskaźników wytrzymałościowych. Aby to zrekompensować, papiernie zwiększają zużycie skrobi, która w kolejnym cyklu przerobu makulatury rozpuszcza się w wodzie i przechodzi do wód obrotowych i do ścieków, pomniejszając wydajność masy makulaturowej. Przynosi to poważne straty finansowe i trudności na maszynie papierniczej oraz zwiększa ładunek zanieczyszczeń obciążających oczyszczalnię ścieków (9). Niektóre zakłady liczą się z możliwością wzrostu zużycia mas pierwotnych na papiery pakowe, co nazywają wręcz renesansem kraftlinera. Dlatego firmy te biorą pod uwagę, że część linii produkcyjnych wytwarzających papier z mas wtórnych będzie musiała w przyszłości być przeorganizowana. Instalacje będą tak przerobione, by mogły produkować papier z mas pierwotnych. Sytuacja wymusi restrukturyzację przedsiębiorstw. Usuwanie frakcji drobnej, jeśli nie jest niezbędne, jak w przerobie na bibułki higieniczne i sanitarne, wydaje się firmom przerabiającym makulaturę nieopłacalne, gdyż pociąga za sobą zbyt duże straty, podnosząc koszty materiałowe. Zakład Technologii Włóknistych Mas Papierniczych Instytutu Papiernictwa i Poligrafii Politechniki Łódzkiej opracował i wszechstronnie sprawdził koncepcję zagospodarowania oddzielonej frakcji drobnej w produkcie głównym, a nie jako produkt uboczny albo uciążliwy odpad. Zmiana w procesie produkcji papieru polega na wydzieleniu z masy odpowiedniej części krylu, i to dopiero po zmieleniu całej masy, które zawsze sprawia, że powstająca przy tym frakcja drobna pogarsza odwadnialność masy, niwecząc efekt frakcjonowania, i przeniesienia w ten sposób krylu do frakcji krótkowłóknistej. Według nowej opatentowanej (10) metody, oddzielona część krylu jest wprowadzana do papieru w sekcji suszącej maszyny papierniczej w operacji zaklejania powierzchniowego, omijając tym samym część mokrą maszyny, co poprawia odwadnialność masy, a może także poprawić niektóre wskaźniki jakości papieru (11 13). Rezultaty badań nad tą nową koncepcją wytwarzania papieru były przedstawione w Przeglądzie Papierniczym już we wcześniejszych artykułach (14 16). Tam zaprezentowano korzyści, jakie przynosi nowa strategia w przypadku masy makulaturowej mocnej OCC, niesortowanej makulatury biurowej MOW (Mixed Office Wastes), oraz pożytek ze wstępnego podmielania i następczego odkrylania bielonej masy celulozowej siarczanowej brzozowej i sosnowej, które są przeznaczone do produkcji papierów biurowych i drukowych. Obiecujące wyniki badań nad makulaturą OCC i nad wspomnianymi masami pierwotnymi skłoniły do zbadania również wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej przeznaczonej głównie na kaftliner i papier workowy. W pierwszym artykule z tej serii (16) przedstawiono wpływ podmielania i następczego odkrylania mas celulozowych bielonych na ich odwadnialność i jakość wytwarzanego papieru 566 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012

Rys. 2. Schemat nowej koncepcji wytwarzania papieru biurowego i drukowego. W niniejszym artykule przedstawimy korzyści wynikające z nowej strategii (rys. 2) w przypadku masy przerabianej masowo na wysokogatunkowe papiery opakowaniowe: kraftliner i papier workowy. Cel i zakres badań Celem niniejszych badań było sprawdzenie przydatności naszej metody wyrobu papieru z przemieszczeniem frakcji drobnej, potwierdzonej wcześniej w przerobie nie tylko mas makulaturowych, ale także zupełnie od nich innych bielonych mas celulozowych, także do bardzo u nas ważnego przerobu wysokowydajnej masy sosnowej na wysokogatunkowe papiery opakowniowe. Należało zbadać podatność odnośnej wysokowydajnej masy celulozowej na odwadnianie zarówno w warunkach statycznych, jak i dynamicznych, zbliżonych do warunków odwadniania na szybkobieżnych maszynach papierniczych. Podmielanie masy miało rozwinąć papierotwórcze właściwości włókien i tym samym poprawić wskaźniki wytrzymałościowe papieru. Natomiast następcze usuwanie frakcji drobnej miało obniżyć smarność masy. Metodyka badań W pracy użyliśmy niebielonej wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej (UBKP UnBleached Kraft Pulp) o liczbie kappa 87 92, pochodzącej z bieżącej produkcji celulozowni zakładu Mondi Świecie. Masa ta wykorzystywana jest do produkcji głównie papieru workowego i wysokogatunkowego papieru pokryciowego na tekturę falistą, tzw. kraftlinera. Masy te, po namoczeniu, mieliliśmy w laboratoryjnym młynku Jokro do różnych smarności. Masy te następnie były poddawane stopniowemu, kontrolowanemu odkrylaniu na sicie 200 mesh i badaniu wskaźników odwadnialności, na specjalnie zbudowanym stanowisku badawczym, opisanym we wcześniejszej publikacji (13). Testom wytrzymałościowym poddawano standardowe laboratoryjne arkusiki papieru o gramaturze 75 g/ m 2 i 125 g/m 2, ale formowane zgodnie z metodą INGEDE (11), w celu zachowania w nich frakcji drobnej. Stężenie frakcji drobnej w odciekach oznaczaliśmy metodą nefelometryczną, wykorzystując mętnościomierz typu PC Checkit Turbidity firmy Lovibond. Kalibracji mętnościomierza dokonaliśmy w analogiczny sposób, jak w przypadku wcześniejszych mas na filtratach uzyskanych z odkrylania mas dokładnie scharakteryzowanych metodą grawimetryczną (13). Omówienie wyników badań Rola długowłóknistych niebielonych mas celulozowych siarczanowych z drewna iglastego w papiernictwie jest zgoła odmienna od zastosowania jej bielonej odmiany, która w papierach drukowych i biurowych stanowi dodatek wzmacniający bardzo słabej, wilgotnej jeszcze wstęgi papieru. Jako najmocniejsze produkowane dziś wspomniane masy celulozowe, służą do produkcji wysokogatunkowych, najmocniejszych papierów opakowaniowych: workowego i pokryciowego na tekturę falistą, co eksponuje się w tradycyjnej angielskiej ich nazwie kraft (po szwedzku i niemiecku moc, siła), która to nazwa objęła w języku angielskim także siarczanową metodę roztwarzania drewna na masy celulozowe, i to od samego jej zarania, gdy ją opracował i opatentował gdańszczanin Ferdynand Dahl. Dziś, gdy w produkcji tektury falistej są one wypierane przez znacznie tańszą makulaturę mocną OCC, ich rola i znaczenie staje się bardziej ekskluzywne, a więc dotyczy najlepszych, wysokogatunkowych papierów i tektur. Masy te muszą być tak mocne, jak produkowane z nich papiery opakowaniowe, do czego mocna niebielona masa celulozowa siarczanowa z drewna iglastego typu kraft jest absolutnie niezbędna. Ponadto masy te są trudnomielne, to znaczy najtrudniej poddają się procesowi mielenia, który wymaga zużycia większej ilości energii elektrycznej. Do tego masy te przeszły ogromną przemianę w kierunku wyższych wydajności, czyli znacznie niższego stopnia roztworzenia. Mocna masa typu kraft na papier workowy była kiedyś z drewna sosnowego roztwarzana do liczby kappa, będącej pośrednią miarą zawartości ligniny (lignina = 0,15 l. kappa), w zakresie 40 50. Badania Kanadyjskiego Instytutu Celulozowo-Papierniczego Paprican wykazały, że najmocniejsza jest niebielona masa z drewna iglastego o liczbie kappa od 20 do 30 (18), co jednak miało praktyczne znaczenie tylko dla łatwobielnych mas przeznaczonych do bielenia, pokazując możliwości bezpiecznego pogłębienia delignifikacji w procesie roztwarzania siarczanowego (18 21). Jednocześnie już od dawna starano się podwyższać wydajność tych mas, by stały się tańsze, proponując rekompensowanie nieco niższej ich wytrzymałości mechanicznej mieleniem przy wyższym stężeniu masy, a potem znacznie później wydmuchem na zimno (22 29). Doczekaliśmy się i u nas, że po gruntownej modernizacji celulozowni sosnowej w Świeciu udało się po raz pierwszy podwyższyć liczbę kappa masy celulozowej siarczanowej do 80 90, co odpowiada zawartości ligniny aż 12 13,5% oraz wydajności PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012 567

Rys. 3. Możliwości poprawy potencjału wytrzymałościowego wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej drogą jej mielenia i odkrylania Rys. 4. Możliwości kształtowania objętości właściwej papieru drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej niskiej smarności drogą odkrylania masy rzędu 55 60%, zamiast 48%. Nie byłoby to możliwe bez mielenia masy na czarno po opuszczeniu warnika, a tym samym masę tę należy prawidłowo nazywać wysokowydajną masą celulozową, gdyż jest wytwarzana kombinowaną metodą chemicznomechaniczą, a nie czysto chemiczną, jak było wcześniej, chociaż według pierwotnego projektu masa wysokowydajna miała być wytwarzana poza warnikiem, przez mieszanie masy celulozowej z masą sękową, otrzymywaną z rozwłókniania w młynach tarczowych grubego odrzutu z jej sortowania, który powinien stanowić 20 30% masy warnikowej, ale faktycznie wahał się w znacznie szerszych granicach, powodując m.in. zapychanie się sortowników i zalewanie hali produkcyjnej niedomytą masą. Dlatego niezmiernie ciekawe było, czy nasza opatentowana metoda wytwarzania papieru z przemieszczeniem części frakcji drobnej stwarza jakieś możliwości usprawnienia tego tak znacznie zmodyfikowanego procesu. Nadzieje na to nie były bezpodstawne, gdyż największe korzyści z jego zastosowania stwierdziliśmy w przerobie makulatury mocnej OCC na papiery na tekturę falistą, kraftliner i fluting, a więc w takich samych zastosowaniach, jak w Świeciu (9). Uzyskane wyniki tych doświadczeń zostały zilustrowane podobnymi wykresami dla poszczególnych właściwości wytrzymałościowych najważniejszych dla papierów opakowaniowych. Należy jednak pamiętać, że masy pierwotne znacznie różnią się swoimi właściwościami od mas wtórnych. Masy makulaturowe zawierają znacznie więcej martwej, nieaktywnej w tworzeniu wiązań frakcji drobnej, niż masy pierwotne. Dodatkowo makulaturowa frakcja drobna różni się właściwościami od frakcji drobnej mas celulozowych. Należy również zwrócić uwagę, że wysokowydajna masa celulozowa siarczanowa sosnowa jest masą chudą. Znacznie trudniej poddaje się procesowi mielenia niż bielone masy celulozowe na papiery biurowe i masy wtórne. W przypadku mas celulozowych podmielonych, znaczną część frakcji drobnej stanowi wtórna frakcja drobna (powstająca w wyniku mielenia), która wpływa w decydującym stopniu na odwadnialność masy i stanowi substancję wiążącą i wypełniającą drobne przestrzenie między włóknami, kształtując właściwości użytkowe gotowego wytworu. Aby sprawdzić możliwości kształtowania tych właściwości mieleniem i odkrylaniem naszą opatentowaną metodą, uzyskane wyniki badań dla wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej zilustrowaliśmy graficznie na rysunkach 2 10, przedstawiających wpływ mielenia i stopniowego odkrylania na zależności poszczególnych właściwości papieru od stopnia zmielenia i odwadnialności masy. Na wykresach zaznaczyliśmy strzałkami przesunięcie danej właściwości w wyniku odkrylenia, z podaniem procentowej ilości usuniętej w ten sposób masy, pokazując jednocześnie osiągnięty dzięki temu efekt poprawy lub pogorszenia badanej właściwości papieru. Potencjał wytrzymałościowy a objętość właściwa papieru Jak widać na rysunku 3, uzyskanie najwyższych wartości samozerwalności, dochodzących do 14 km, wymaga podmielenia odnośnej masy do ok. 30 SR, co jednak pociąga za sobą nieunikniony, mogłoby się wydawać, spadek odporności na przedzieranie, w związku z większym zagęszczeniem struktury papieru (rys. 3), wskutek czego przyłożona siła jest bardziej skupiona w miejscu jej przyłożenia, podczas gdy w luźniejszych strukturach włókna przenoszą ją na większy obszar, zmniejszając naprężenia lokalne. Okazało się jednak, że usunięcie odpowiedniej ilości frakcji drobnej, w danym przypadku 6-9%, może przywrócić najwyższy potencjał wytrzymałościowy, mimo że nie zmienia istotnie gęstości pozornej papieru. A więc możliwości kształtowania wytrzymałości papieru naszą metodą wydają się duże, gdyż podmielenie wysokowydajnej masy sosnowej przesuwa tę masę w obszar niedostępnej dla pozostałych badanych mas najwyższej wytrzymałości na rozciąganie, ale jednocześnie, 568 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012

Rys. 5. Wpływ frakcji drobnej na objętość właściwą papieru zmienianą drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej i jej odkrylania Rys. 6. Wpływ frakcji drobnej na samozerwalność zmienianą drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej i jej odkrylania niestety, pogarsza się nieco odporność na przedzieranie, gdyż obie te właściwości są względem siebie konkurencyjne. Ma to związek z zagęszczeniem struktury papieru, a nawet łagodne mielenie zmniejszło o 1/3 objętość właściwą papieru, co widać na rysunku 4. Z kolejnego rysunku 5, przedstawiającego wpływ frakcji drobnej na objętość właściwą papieru, mogłoby się wydawać, że to frakcja drobna decyduje o pulchności bądź zwartości produkowanych z niej papierów opakowaniowych, ale zaprzeczają temu niewielkie możliwości jej zwiększenia przez usunięcie znacznej części frakcji drobnej, czyli przyczyna leży w stopniu plastyfikacji włókien w procesie mielenia oraz stopnia ich upakowania i związania w strukturze papieru podczas prasowania i suszenia. Niemniej jednak odkrylanie może w tym przypadku okazać się przydatne w produkcji papieru na worki wentylowe, od których wymaga się dobrej przepuszczalności powietrza, a więc pulchnej, porowatej struktury papieru workowego. Analizując wyniki mielenia i odkrylania wysokowydajnej masy sosnowej pod kątem możliwości poprawy poszczególnych właściwości papieru opakowaniowego, przy zachowaniu dobrej jej odwadnialności (rys. 3 5), widać, że możliwości te są znaczne, choć nie tak duże, jak w przypadku makulatury mocnej OCC z poprzedniego projektu badawczego, co wynika ze znacznie niższego poziomu tych właściwości dla masy makulaturowej, które tym samym łatwiej jest poprawić, natomiast pierwotna wysokowydajna masa siarczanowa sosnowa typu kraft posiada potężny potencjał wytrzymałościowy, a do jego wydobycia z niej wystarcza odpowiednie jej podmielenie. Żeby się o tym przekonać, trzeba sobie uświadomić, że z takiej masy produkuje się już nawet worki na materiały sypkie (np. cukier) o udźwigu 500 kg (system Big Bag)! Wpływ sposobu przygotowania masy papierniczej z wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej na poszczególne wskaźniki, a zarazem na smarność masy i odwadnialność statyczną i dynamiczną, pokazują kolejne rysunki. Rys. 7. Możliwości poprawy samozerwalności papieru drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej niskiej smarności drogą odkrylania Rys. 8. Możliwości poprawy samozerwalności papieru drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności statycznej drogą odkrylania PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012 569

Rys. 9. Możliwości poprawy samozerwalności papieru drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności początkowej w warunkach statycznych drogą odkrylania Rys. 12. Wpływ frakcji drobnej na odporność papieru na przedzieranie zmienianą drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej i jej odkrylania Rys. 10. Możliwości poprawy samozerwalności papieru drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności dynamicznej drogą odkrylania Rys. 13. Możliwości poprawy odporności papieru na przedzieranie drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej niskiej smarności drogą odkrylania Rys. 11. Możliwości poprawy samozerwalności papieru drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności początkowej w warunkach dynamicznych drogą odkrylania Rys. 14. Możliwości poprawy odporności papieru na przedzieranie drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności statycznej drogą odkrylania 570 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012

Samozerwalność papieru a odwadnialność masy Na rysunkach 6 9 przedstawiono wpływ mielenia i następczego odkrylania masy na zawartość frakcji drobnej w masie, a co za tym idzie statyczne właściwości wytrzymałościowe papieru i odwadnialność w warunkach statycznych. Natomiast rysunki 10 i 11 pokazują, że odkrylenie wstępnie podmielonej chudej masy również poprawia odwadnialność w warunkach dynamicznych. Jednak poprawa ta już nie jest tak znaczna jak w przypadku bielonych mas celulozowych i mas makulaturowych. O wiele większą poprawę podatności masy na odwadnianie po odkryleniu uzyskujemy podczas badania odwadnialności w warunkach statycznych (gdy następuje powolne opadanie włókien na przegrodę filtracyjną) niż wtedy, gdy odwadnianie ma mechanizm zagęszczeniowy. Przy masach o niższych smarnościach mieszanie podczas odwadniania ma mniejsze znaczenie niż przy masach o wyższych smarnościach. Może się wręcz okazać, że wymuszone turbulencje mogą przeszkadzać swobodnemu odwadnianiu. Opór przedarcia papieru a odwadnialność masy Na kolejnych rysunkach 12 17 pokazano jak wpływa wstępne podmielanie i następcze odkrylanie wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej na opór przedarcia wykonanego z niej papieru. Wskaźnik dynamicznej wytrzymałości na przedzieranie jest bardzo ważny dla wszelkich papierów opakowaniowych, dlatego godne podkreślenia jest, że nowa metoda poprawiania odwadnialności masy papierniczej przez podmielenie i następcze usunięcie części frakcji drobnej znacząco poprawia ten wskaźnik wytrzymałościowy, co jeszcze lepiej widać na rysunku 12, eksponującym wpływ frakcji drobnej na ten wskaźnik. Tak więc, przedstawione na rysunkach 3 17 wykresy pokazują znaczne możliwości poprawy odwadnialności wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej drogą jej częściowego, kontrolowanego odkrylenia, bez istotnego pogorszenia wytrzymałości papieru, a nawet widać możliwości dokładniejszego kształtowania naszą opatentowaną metodą poziomu obu przeciwstawnych sobie wskaźników wytrzymałościowych, zarówno wskaźnika wytrzymałości statycznej samozerwalności, jak i wskaźnika wytrzymałości dynamicznej odporności na przedarcie. Stwarza to spore pole dla optymalizacji procesu produkcji papierów opakowaniowych, zarówno kraftlinera, czyli wysokogatunkowego kartonu pokryciowego na tekturę falistą, jak i papieru workowego, który dodatkowo jest mikromarszczony w układzie Clupac w celu zwiększenia rozciągliwości. Podsumowanie Analiza uzyskanych wyników potwierdza korzyści płynące z niekonwencjonalnego podejścia, polegającego na wstępnym podmieleniu masy i następczym jej odkryleniu. Wyniki badań wskazują, że podmielanie wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej poprawia statyczną wy- Rys. 15. Możliwości poprawy odporności papieru na przedzieranie drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności początkowej w warunkach statycznych drogą odkrylania Rys. 16. Możliwości poprawy odporności papieru na przedzieranie drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności dynamicznej drogą odkrylania Rys. 17. Możliwości poprawy odporności papieru na przedzieranie drogą mielenia wysokowydajnej masy celulozowej sosnowej oraz zachowania jej dobrej odwadnialności początkowej w warunkach dynamicznych drogą odkrylania PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012 571

trzymałość sformowanego z niej papieru, kosztem pogorszonej odwadnialności. Natomiast proponowane przez nas następcze odkrylanie masy, po jej podmieleniu, poprawia jej odwadnialność, szczególnie w warunkach statycznych, z zachowaniem podwyższonej wytrzymałości papieru. W kolejnym artykule z tej serii zostaną przedstawione rezultaty badań nad 3. ostatnim etapem nowej strategii przerabiania mas pierwotnych, czyli wpływem nanoszenia oddzielonej wcześniej frakcji drobnej na powierzchnię papieru wraz z kleikiem skrobiowym w operacji powierzchniowego zaklejania. LITERATURA 1. Wandelt P.: Tajniki wyrobu makulaturowych papierów na tekturę falistą, Przegl. Papiern. 57, 3, 169 (2001). 2. Wandelt P.: Realna krotność recyklingu papieru, Przegl. Papiern. 53, 9, 507 (1997). 3. Wandelt P.: Ile razy można? czyli jak na prawdę toczy się koło recyklingu i co z tego wynika, Przegl. Papiern. 57, 2, 71 (2001). 4. Häggblom R.: Virgin nad recycled fibre partners in sustainability Paper Techn. 35, 1, 33 (1994). 5. Chatterjee A., Roy D.: Effect of Recycling on Strength, Optical and Surface Properties of Handsheets, Materiały 78. CPPA Annual Meeting, Montreal 1992, s. A277. 6. Gruszka H., Wandelt P.: Możliwości poprawy odwadnialności masy papierniczej z mas pierwotnych przez odpowiednie gospodarowanie frakcją drobną, Materiały z Międzynarodowej Konferencji INPAP, Słoki k. Bełchatowa 2010. 7. Wandelt P.: Jakość makulatury a technologia jej przerobu na papiery na tekturę falistą, Przegl. Papiern. 59, 3, 127 (2003). 8. Wandelt P.: Czy wystarczy makulatury mocnej?, Przegl. Papiern. 67, 2, 75 (2011). 9. Szwarc M.: Krafliner nadchodzi renesans? Materiały VI Seminarium Od włókna do tektury, Mondi, Świecie 18-20.05.2011. 10. Wandelt P. Perlińska-Sipa K.: Sposób wytwarzania papieru, Pat. RP nr P-361119 z 07.07.2003. 11. Wandelt P., Tarnawski W.Z., Perlińska-Sipa K.: Possibilites for upgrading OCC pulp by refining and fines management, Paperi Puu 87, 4, 265 (2005). 12. Rutkowska E.: Badania wpływu charakterystyki morfologicznej włókien różnych mas włóknistych na właściwości papieru, praca magisterska wykonana w 2003 r. 13. Wandelt P., Perlińska-Sipa K.: Badanie odwadnialności makulaturowych mas papierniczych i wpływu na nią frakcji drobnej, Przegl. Papiern. 63, 9, 547 (2007). 14. Wandelt P., Perlińska-Sipa K.: Możliwości poprawy jakości papieru na tekturę falistą z makulatury mocnej bez pogarszania odwadnialności masy. Wpływ kolejności odkrylania i mielenia masy, Przegl. Papiern. 64, 8, 449 (2008). 15. Wandelt P., Perlińska-Sipa K.: Możliwości poprawy jakości papieru na tekturę falistą z makulatury mocnej bez pogarszania odwadnialności masy. Weryfikacja koncepcji gospodarowania frakcją drobną w warunkach dynamicznego odwadniania, Przegl. Papiern. 64, 11, 685 (2008). 16. Gruszka H., Wandelt P.: Wytwarzanie papieru z przemieszczeniem frakcji drobnej. Wpływ podmielania i następczego odkrylania bielonych mas celulozowych na ich odwadnialność i jakość papierów drukowych i biurowych, Przegl. Papiern. 68, 8, 483 (2012). 17. INGEDE: Method 10. Quantitative Evaluation of the Ink Elimination (IE) during Deinking, 12.1999. 18. MacLeod J.M.: Is unbleached softwood kraft pulp strongest at 30 kappa number?, Paperi Puu 73, 8, 773 (1991). 19. MacLeod J.M.: Comparing pulp strength, Pulp Paper Can. 81, 12, 128 (1980). 20. MacLeod J.M.: The strength potential of unbleached kraft pulps, Pulp Paper Can. 88, 9, 103 (1987). 21. Cyr M.E., MacLeod J.M.: The strength potential of unbleached kraft pulps, Pulp Paper Can. 88, 9, 103 (1987). 22. MacLeod J.M.: The physical properties of kraft pulp along a brownstock line, Tappi J. 70, 7, 135 (1987). 23. MacLeod J.M. Stronger kraft softwood pulp achieved!, Tappi J. 72, 10, 157 (1989). 24. MacLeod J.M., Kingsland K.A.: Pulp strength delivery on a kraft linerboard basestock production line, Tappi J. 73, 2, 121 (1990). 25. MacLeod J.M., McPhee F.J., Kingsland K.A., Tristram R.W., O Hagan T.J., Kowalska R.E., Thomas B.C.: Pulp strength delivery along complete kraft mill fiber lines, Tappi J. 78, 8, 153 (1995). 26. MacLeod J.M. Stronger kraft softwood pulp achieved!, Tappi J. 72, 10, 157 (1989). 27. MacLeod J.M. New, improved kraft pulping quality, Paperi Puu 72, 8, 780 (1990). 28. Wandelt P.: Jak poprawić wytrzymałość mas siarczanowych?, Przegl. Papiern. 46, 4, 145 (1991). 29. Wandelt P.: Jak wytwarzać mocniejsze masy siarczanowe na mocne papiery, Przegl Papiern. 54, 3, 141 (1998). 30. Wandelt P.: Badanie możliwości podwyższenia jakości różnych gatunków papieru i usprawnienia jego produkcji dzięki poprawie odwadnialności masy papierniczej przez oddzielenie części frakcji drobnej i jej naniesienie na papier poza częścią mokrą maszyny papierniczej. Sprawozdanie z projektu badawczego własnego nr N N508 379935 (2011). Niniejszy artykuł opracowano na podstawie wyników otrzymanych w ramach projektu badawczego nr N N508 379935, finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Smurfit Kappa wybuduje nowy zakład opakowaniowy w Hiszpanii Smurfit Kappa Group wybuduje w Hiszpanii nowy zakład produkujący opakowania typu bag-in-box. Firma planuje zainwestować 28 mln EUR w nową fabrykę w Ibi w prowincji Alicante, gdzie jest obecna od 2008 r., kiedy kupiła zakład Plasticos Vicent produkujący opakowania typu bag-inbox. Nowy zakład ma podnieść zdolność produkcyjną opakowań tego typu o 25%. Firma produkuje opakowania typu bag-in-box ogółem w sześciu zakładach zlokalizowanych we Francji, Włoszech, w Hiszpanii, Rosji, Kanadzie i Argentynie. Takie opakowania są głównie wykorzystywane przez przemysł winiarski, a także nabiałowy oraz producentów soków i innych wyrobów spożywczych. J.T. Więcej opakowań kaszerowanych z Opawy Model Obaly, należący do Grupy Model, uruchomi we wrześniu br. w czeskim zakładzie w Opawie nową linię kaszerującą Asitrade. Dzięki tej inwestycji, fabryka będzie posiadać dwie maszyny do kaszerowania, co pozwoli na zwiększenie zdolności produkcyjnych i poszerzenie oferty opakowań z tektury kaszerowanej. W lipcu br. w Opawie uruchomiono zmodernizowaną tekturnicę. W czasie dwutygodniowego postoju dokonano wymiany części suchej. Tekturnica obecnie składa się wyłącznie z urządzeń firmy BHS. J.T. 572 PRZEGLĄD PAPIERNICZY 68 WRZESIEŃ 2012