docBadanie możliwości odpopielania papierów higienicznych na
download 
Reklamacja Transkrypt
Badanie możliwości odpopielania papierów higienicznych na
PRACE NAUKOWO - BADAWCZE B a d a n i e m o ż l i w o ś c i o d p o p i e l a n i a p a p i e r ów h i gi en i c z n y c h na d r o d ze fr a kc j o n o w a ne go od k r yl an i a w y b r a ny c h m a s m a ku la t ur o w y ch Te s t i n g d e - a s h ing of tissue paper through fractiona ted d e- c ril l in g of s el ec ted recy cl ed p u l p g rades H O N O R A T A G R U S Z K A , P A W E Ł W A N D E LT Wpr owa dz en ie Na podstawie systematycznych i wyczerpujących badań stwier- Sektor materiałów higienicznych i sanitarnych jest – jak dotąd – je- dzono możliwość skutecznego odpopielania wszystkich trzech dynym w papiernictwie, w którym producenci makulaturowych bibu- badanych mas makulaturowych stosowanych do wyrobu papierów łek higienicznych są często zmuszeni do usuwania frakcji drobnej (in. higienicznych: MOW, ONP i OCC, na drodze ich wstępnego miele- odkrylania) z masy makulaturowej, w ramach jej odbarwiania i ew. nia i następczego frakcjonowanego, stopniowego odkrylania. Do szybkiego i dokładnego oznaczania stężenia frakcji drobnej w odciekach potwierdziła swoje zalety metoda nefelometryczna. Słowa kluczowe: masa makulaturowa, MOW, ONP, OCC, frakcja drobna, mielenie, odkrylanie, odpopielanie, nefelometr (mętnościomierz). dodatkowego odmywania, w celu obniżenia zawartości mineralnych pigmentów, oznaczanych jako popiół. Najlepszym tego przykładem są dwie nowoczesne takie europejskie wytwórnie, we Włoszech i Austrii, które zwiedzaliśmy w 1996 r. (1). W zakładzie Cartiera Lucchese Decimo w Borgo a Mozzano koło Lukki, z niesortowanej amerykańskiej makulatury, składającej się głównie z kolorowych czasopism, wytwarzano nawet jednorazowe ręczniki i prześcieradła dla szpitali. W zakładzie SCA Hygiene Papiere w Ortmann w Austrii On the basis of regular and comprehensive tests, it was found z makulatury również wytwarza się, obok papieru toaletowego, that it was possible to de-ash successfully all the tested recycled chusteczki kosmetyczne, ręczniki i serwetki, zupełnie niekojarzące pulp grades (MOW, ONP, OCC) used in tissue paper making. It się ze śmietnikowym wyglądem wyjściowej makulatury, co widać was achieved through pre-refining followed by fractionation and na zamieszczonych w reportażu zdjęciach. Ale ilość odpadowego gradual de-crilling. The nephelometric method proved to be useful for quick and precise determination of fines concentration. Keywords: wastepaper, MOW, ONP, OCC, fines, refining, decrilling, osadu z flotacyjnego odbarwiania makulatury i odmywania z niej frakcji drobnej sięgała połowy masy wyjściowego surowca makulaturowego. Szlam ten, po sprasowaniu, wywożono w pierwszym przypadku do cementowni, a w drugim na wysypisko. deashing, nephelometer. Mgr inż. H. Gruszka, dr hab. P. Wandelt, prof. PŁ, Instytut Papiernictwa i Poligrafii Politechniki Łódzkiej, ul. Wólczańska 223, 90-924 Łódź PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013 131 PRACE NAUKOWO - BADAWCZE Udział frakcji drobnej i popiołu w makula- na wysypiska, albo stopniowo ulegają roz- rzyści wynikające ze wstępnego podmielania turze różnego geograficznego pochodzenia drobnieniu na frakcję drobną, co wykazuje i następczego odkrylania i odpopielania mas jest zróżnicowany (2), ale jednocześnie prosty rachunek, już dawno przytoczony makulaturowych przerabianych masowo na papiery higieniczne i sanitarne. systematycznie rośnie wraz ze wzrostem (14) za Häggblomem z Jaakko Pöyry (15). stopnia recyklingu i wielkości wsadu Zaproponowaliśmy dlatego odmienną w recepturze papierów poddawanych temu strategię technologiczną, pozwalającą na za- recyklingowi, który coraz częściej dochodzi stosowanie prostszych, niewymagających Celem badań było sprawdzenie skutecz- do 100%! Dotyczy to zwłaszcza makulatury tak rozbudowanych jak obecnie instalacji, ności naszej strategii działania w odpopie- mocnej typu OCC (Old Corrugated Conta- a zarazem skuteczniejsze odpopielenie oraz laniu mas makulaturowych, przerabianych iners), stanowiącej podstawowy surowiec poprawienie zdolności papierotwórczych masowo na papiery higieniczne i sanitarne, do produkcji papierów na tekturę falistą, masy i jakości papieru, bez pogarszania polegającej na wstępnym ich podmielaniu ale równie chętnie stosowanej do wyrobu odwadnialności masy papierniczej, przez i następczym frakcjonowanym, stopniowym odznaczających się dużą wytrzymałością na odpowiednie gospodarowanie frakcją odkrylaniu. mokro ręczników papierowych. W krajach drobną, nazwane przez nas po angielsku Masy badano wykorzystując elementy o najwyższym stopniu recyklingu i 100- „fines management” i bezpośrednie w ten naszej nowej, opatentowanej metody procentowym wsadzie makulaturowym do sposób usunięcie przyczyn złej odwad- wytwarzania papieru (16), które polegają papierów na tekturę falistą, takich jak Korea nialności. Opatentowana zasada tej nowej na podmielaniu mas i następczym ich od- Południowa (2) i Niemcy, udział frakcji drob- strategii (16), której istotą jest oddzielanie, krylaniu. Podmielanie mas miało rozwinąć nej w makulaturze OCC niekiedy dochodzi a następnie zawracanie odpowiedniej części papierotwórcze właściwości włókien i tym już do 50%! W niektórych krajach, jak USA, frakcji drobnej do papieru, z ominięciem samym poprawić wskaźniki wytrzymało- pudła z tektury falistej zawierają sporo części mokrej maszyny papierniczej, w ope- ściowe końcowego wytworu. Natomiast papierów graficznych, wypełnionych i/lub racji powierzchniowego zaklejania skrobią, następcze usuwanie frakcji drobnej miało powleczonych mineralnymi pigmentami, pozwala znacznie poprawić odwadnialność obniżyć smarność masy, czyli poprawić dlatego tamtejszą makulaturę OCC oznacza masy, a zarazem nie tracić oddzielonej frakcji jej odwadnialność, ale przy okazji stwa- się skrótem AOCC. Dlatego w Płd. Korei się- drobnej, która powinna nawet poprawić nie- rzało możliwość usuwania mineralnych gnięto do flotacyjnego odkrylania tamtejszej które wskaźniki jakości gotowego produktu. pigmentów. makulatury OCC, oznaczanej skrótem KOCC Ponadto, w celu efektywnej poprawy wskaź- Zakres pracy objął zbadanie przebiegu (3, 4), a w Niemczech też się teraz zaintere- ników wytrzymałościowych papieru, a także stopniowego odkrylania badanych mas sowano tą metodą (5) oraz odpopielaniem polepszenia efektywnego frakcjonowanego o różnym stopniu zmielenia, z jednoczesnym masy makulaturowej (6). oddzielania nieaktywnej, mineralnej części monitorowaniem selektywnego usuwania Ponieważ już dawno stwierdziliśmy frakcji drobnej (popiół), proponowaliśmy mineralnych pigmentów, oraz wpływu tego (7–11), że stosowane dziś powszechnie mielić masę przed jej odkrylaniem, a nie po na smarność i właściwości wytrzymało- w Europie frakcjonowanie masy z makulatu- frakcjonowaniu, jak dotychczas, co ułatwia ściowe papieru. ry OCC w wyrobie papierów na tekturę falistą pozbywanie się nadmiaru mineralnych (12) jest mało skuteczne, gdyż rozdzielone pigmentów (popiół) i pozwala poprawić frakcje masy włóknistej różną się w istotnym wytrzymałość i sztywność papieru, bez stopniu jedynie zawartością frakcji drobnej, pogarszania – jak dotychczas – odwadnial- a nie długością włókien, zaproponowaliśmy ności masy. Następcze odkrylanie, dopiero o wiele prostsze odkrylanie i odpopielanie po mieleniu, a nie przed nim, okazało się masy, i to po jej mieleniu, a nie przed, w poprzedniej publikacji (17) ewidentnie gdyż następcze mielenie zawsze szybko korzystniejsze niż kolejność odwrotna tych przywraca złą odwadnialność mas maku- dwóch operacji, gdyż mielenie zawsze po- laturowych. garsza odwadnialność masy, a następcze Obaliliśmy również mit o wielokrotnym, odkrylanie pozwala ją poprawić, a nawet niemal nieograniczonym, wracaniu do dokładnie wyregulować, bez istotnej straty recyklingowego obiegu tych samych włó- uzyskanych dzięki mieleniu efektów poprawy kien (13), które w rzeczywistości utykają wskaźników wytrzymałościowych papieru. w wyrobach, trafiają do spalarni śmieci lub W niniejszej publikacji przedstawiamy ko- 132 C el i z a k r es ba da ń M et ody k a ba da ń W pracy użyliśmy trzech bardzo różnych odmian mas makulaturowych, stosowanych w produkcji papierów higienicznych, a mianowicie: – niesortowaną makulaturę biurową (MOW – Mixed Office Wastes), reprezentowaną przez niezadrukowany papier Polux, produkcji zakładu International Paper w Kwidzynie, o zawartości popiołu 16,5%, – makulaturę gazetową (ONP – Old NewsPapers), w postaci gazety drukowanej na papierze gazetowym z IP-Kwidzyn, o zawartości popiołu 11,8%, PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013 PRACE NAUKOWO - BADAWCZE – makulaturę mocną (OCC – Old Corrugated Containers), w postaci ścinków tektury falistej, którą pozyskaliśmy z łódzkiego zakładu firmy Stora Enso, o zawartości popiołu 6,94%. Masy te, po namoczeniu, mieliliśmy w laboratoryjnym młynku Jokro do różnych smarności. Poddawano je następnie stopniowemu, kontrolowanemu odkrylaniu na sicie 200 mesh na tzw. kubku Britta, który stanowi główną część stanowiska badawczego, opisanego we wcześniejszym artykule (18). Testom wytrzymałościowym poddawano standardowe laboratoryjne arkusiki papieru o gramaturze 75 g/m2, ale formowane zgodnie z metodą INGEDE (19), w celu zachowania w nich frakcji drobnej. Analizę morfologiczną mas włóknistych wykonaliśmy na aparacie Morfi, działającym na zasadzie analizy obrazu. Stężenie frakcji drobnej w filtratach i odciekach oznaczaliśmy metodą nefelometryczną, stosując mętnościomierz typu PC Checkit Turbidity firmy Lovibond, z zestawem wzorców, ale przede wszystkim dokonaliśmy jego kalibracji na filtratach uzyskanych z odkrylania badanych mas makulaturowych, dokładnie scharakteryzowanych metodą grawimetryczną (rys. 1). Jak widać na rysunku zbiorczym (rys. 1), wykresy kalibracyjne badanych mas mają różny kąt nachylenia, co świadczy o różnej zdolności rozpraszania światła przez frakcję drobną różnych badanych mas. Bogata w wypełniacz – strącany węglan wapnia – frakcja drobna z makulatury MOW znacznie mocniej rozpraszała światło niż uboższa w mineralne pigmenty frakcja drobna makulatury OCC. Dlatego filtraty z odkrylania MOW trzeba było odpowiednio rozcieńczać, by ich mętność mieściła się w zakresie pomiarowym aparatu. W charakterystyce kalibracyjnej dla krylu z masy ONP wystąpiła wyraźna anomalia – przy wyższych jego stężeniach przyrost mętności był nieproporcjonalnie mniejszy. Może to świadczyć o zawartości w tym krylu jakichś koloidalnych Rys. 1. Porównanie charakterystyk kalibracyjnych mętnościomierza dla frakcji drobnej z mas OCC, MOW i ONP cząstek o innej powierzchni właściwej i/lub produktów jest w stanie w sklepie podczas innym współczynniku załamania światła. zakupów wyroby te odróżnić jedynie po Om ó wien ie wy n ik ów ba da ń Wszystkie trzy badane odmiany mas wyglądzie, dlatego musi mieć zaufanie co do bezpieczeństwa ich użycia, na straży którego stoją wspomniane władze sanitarne. makulaturowych mają inne podstawowe za- Makulatura mocna jest oczywiście stosowania i wynikające z tych zastosowań głównie przerabiana na papiery do wyrobu właściwości. Jednak ich wspólną cechą jest tektury falistej. Musi się ona odznaczać to, że wykazują wyższą zawartość popiołu odpowiednio dobrymi właściwościami niż masy pierwotne, a są wykorzystywane wytrzymałościowymi, jakie stawia przed do produkcji także makulaturowych pa- nią przemysł opakowaniowy. Ale, jak na pierów higienicznych, jakościowo zatem razie, mimo wspomnianego we wstępie odmiennych od papierów celulozowych, pogarszania się jej jakości, europejscy pro- produkowanych z czystych mas celulozo- ducenci papierów opakowaniowych bardziej wych TCF, czyli bielonych całkowicie bez zdają się przejmować tzw. „martwą skrobią” użycia związków chloru, według wymagań (20), niż „martwą frakcją drobną” i w ogóle Państwowego Zakładu Higieny i podobnych frakcją drobną w makulaturze mocnej, gdyż instytucji zagranicznych. Aby makulatura prawdopodobnie nie wiedzą co uciekającego mogła być wykorzystana do produkcji np. do ścieków na prawdę tracą. Uważają oni, papierowych ręczników, niezbędne jest że makulatura ta w swoim składzie nie po- całkowite odpopielanie masy. Wiąże się to winna zawierać zbyt dużej ilości substancji z nieuniknionym spadkiem wydajności na- organicznych, które pochodzą głównie ze wet do 50%. Jest to jednak niezbędne, jeżeli skrobi, stosowanej zarówno do powierzch- z masy wtórnej, o dużej zawartości substan- niowego zaklejania papieru jak i jako skład- cji mineralnych, chcemy otrzymać papier nik kleju w jego przetwarzaniu na tekturę o jakości (chłonności, delikatności) zbliżonej falistą. Ale przecież obserwuje się niestety do tych z czystej celulozy. Przeciętny klient wzrost zawartości popiołu w tej odmianie używający na co dzień wspomnianych makulatury. Wpływ tzw. „martwej skrobi” PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013 133 PRACE NAUKOWO - BADAWCZE uciążliwego jego spalania, można go wykorzystać do wypalania cementu lub po połączeniu z cementem przy produkcji materiałów budowlanych, np. tzw. płyt DEVIRO, które charakteryzują się zadawalającą wytrzymałością i trudnopalnością (22). Dodatkowo usuwając składniki mineralne producent ma pewność, że produkt, który ma kontakt z człowiekiem, nie posiada żadnych podejrzanych, nieobojętnych dla zdrowia substancji. Wpływ odkr ylania masy papierniczej na zawar tość w n i ej po pi o ł u Możliwości odpopielania papieru przez frakcjonowane, stopniowe odkrylanie masy, Rys. 2. Możliwość usuwania mineralnych pigmentów z mas OCC, MOW i ONP drogą ich mielenia i frakcjonowanego odkrylania wykazaliśmy już w poprzednim projekcie badawczym dla bogatej w mineralne wypełniacze makulatury biurowej (23), a także na jakość makulatury OCC został opisany wytrzymałościowych spowodowanych zro- makulatury mocnej OCC (10, 11, 17, 24), przez M. Szwarca (21) oraz w naszym gowaciałym krylem i zawartością substancji w której też coraz częściej, zwłaszcza w ma- wcześniejszym artykule (20). mineralnych rekompensuje się dodatkiem kulaturze amerykańskiej, występują białe Odmienny charakter reprezentuje ma- środka zaklejającego. Natomiast wymaga- papiery graficzne z nadrukami, używane do kulatura biurowa, która składa się z silnie nia stawiane właściwościom optycznym kaszerowania tektury falistej na opakowania wypełnianych i/lub powlekanych papierów (białości) wytworu przeznaczonego na i tzw. standy, czyli stoiska prezentacyjno- drukowych i biurowych. Jest ona wykorzy- prasę codzienną, która ma krótki żywot, nie reklamowe. stywana do ponownej produkcji papierów zmuszają do podnoszenia tego wskaźnika Możliwości odpopielania papieru przez drukowych lub po odpowiednim odbar- ponad potrzeby. Dlatego papier gazetowy frakcjonowane, stopniowe odkrylanie masy wieniu, jako długowłóknisty, wzmacniający charakteryzuje się niską białością i dobrym z makulatury biurowej, mocnej i gazetowej składnik receptury papierów higienicznych stopniem rozproszenia drobnych zanie- pokazuje rysunek 2. W przypadku maku- i sanitarnych. czyszczeń, tzw. cętek. latury mocnej i gazetowej mielenie bardzo Makulatura gazetowa, jako najsłabsza W przypadku wszystkich mas maku- wspomagało i ułatwiało takie odpopielanie, spośród w miarę jednorodnych masowych laturowych przeznaczonych na papiery natomiast w przypadku makulatury biuro- gatunków makulatury, a składająca się higieniczne, które powinny cechować się wej nie było ono konieczne, gdyż drobne głównie z mas mechanicznych, z dużą chłonnością, pulchnością i delikatnością cząstki wypełniacza – strącanego węglanu zawartością frakcji drobnej, po odbarwieniu w dotyku, niezbędne jest jak najlepsze cał- wapnia – dość łatwo przechodziły przez musi odznaczać się, ze względu na swoje kowite ich odpopielanie, czyli usunięcie, np. oczka sita, a jej mielenie może niepotrzebnie główne zastosowanie do produkcji papieru drogą odkrylania, zrogowaciałych cząstek je rozdrobnić i rozproszyć w masie. Ale gazetowego, zadowalającą zadrukowalno- frakcji drobnej i pigmentów, które nadają mimo to masę MOW udało się praktycznie ścią, zapewniającą płynną pracę nowocze- im charakterystyczną szorstkość i twardość całkowicie odpopielić. snych, szybkobieżnych zwojowych maszyn oraz skłonność do pylenia. Jak widać na rysunku 2, dzięki odpo- drukarskich offsetowych. Przy zawracaniu Przesłanką przemawiającą za usuwaniem wiedniemu wstępnemu podmieleniu masy makulatury gazetowej do ponownej produk- substancji mineralnych powinno być to, z makulatury gazetowej udało się drogą cji papieru gazetowego, nie ma konieczności że osad z odbarwiania makulatury wcale jej odkrylania odpopielić ją praktycznie usuwania całej ilości frakcji drobnej i po- nie musi być bezwar tościowy. Istnieje całkowicie. Najwyraźniej mielenie ułatwia piołu, gdyż generuje to koszty związane ze możliwość wykorzystania odpadowego oddzielenie cząstek mineralnych wypełnia- stratami surowca. Obniżenie właściwości osadu z odbarwiania makulatury. Prócz czy od włókien. Natomiast – mimo całko- 134 PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013 PRACE NAUKOWO - BADAWCZE witego odkrylenia niemielonej masy OCC – pozostało w niej jeszcze 3% popiołu, a po podmieleniu – mimo obaw rozdrobnienia i rozproszenia w masie mineralnych pigmentów podczas mielenie – udało się obniżyć w niej zawartość popiołu do 1%, a masę MOW praktycznie całkowicie odpopielić. Efekty takiego frakcjonowanego odkrylania i odpopielania mogliśmy stwierdzić dzięki zastosowanemu przez nas stopniowemu odkrylaniu masy, zamiast dodawania w różnych ilościach tego samego oddzielonego wcześniej krylu do masy, jak w jedynej na ten temat publikacji zagranicznej (25). Wpływ frakcji drobnej na s m a r n o ś ć Na zbiorczym wykresie na rysunku 3 widać, że frakcja drobna ma decydujący Rys. 3. Wpływ zawartości frakcji drobnej w różnych masach makulaturowych niemielonych i zmielonych w różnym stopniu, a następnie stopniowo odkrylanych na ich smarność wpływ na smarność masy, choć w różnym zakresie wartości dla bardzo różniących się smarnej, bo napęczniałej frakcji drobnej frakcji drobnej jak w przypadku dwóch Jak widać na tym rysunku, wpływ frakcji makulatury mocnej, czyli mniej podwyższa pozostałych mas. drobnej na smarność masy z makulatury smarność masy. Natomiast frakcja drobna mocnej i gazetowej jest znaczący, właściwie makulatury gazetowej wykazuje właściwości decydujący, gdyż samo tylko odkrylanie pośrednie między właściwościami frakcji powoduje drastyczny spadek smarności, drobnej makulatury z OCC i MOW. Może to i to już w pierwszym jego cyklu, po usunię- być spowodowane składem surowcowym ciu tylko pewnej części frakcji drobnej. Na makulatury gazetowej, która zawiera głównie rysunku 3 smarność masy makulaturowej masę mechaniczną (TMP lub czasem jesz- z OCC spadła do niskiej (ok. 16°SR), prawie cze ścier), ale w przypadku ścieru niezbędny minimalnej wartości charakterystycznej dla jest dodatek wzmaciającej masy długo- niemielonej masy celulozowej, czyli znacz- włóknistej, jak masa celulozowa z drewna nie poniżej poziomu smarności wyjściowej, iglastego, w celu wzmocnienia wilgotnej niemielonej masy OCC (26°SR). Natomiast wstęgi na maszynie papierniczej. mas makulaturowych. w przypadku makulatury gazetowej odkry- Na rysunku 4 porównano wpływ mielenia lenie masy, niezależnie czy niemielonej, czy na smarność wszystkich trzech poddanych mielonej, spowodowało spadek smarności badaniom mas makulaturowych. Zdaje się praktycznie do tego samego poziomu. Spo- on potwierdzać wcześniejsze obserwacje, że wodowane jest to tym, że w przypadku tej makulatura OCC wraz ze swą frakcją drobną makulatury już masa wyjściowa ma niską zdolna jest do większego pęcznienia niż ma- zdolność odwadniania. Dalsze jej podmie- kulatura biurowa i gazetowa. Masa ta łatwo lanie powoduje przyrost smarności przy się miele, startując z wyższego poziomu stosunkowo niewielkim wzroście zawartości wyjściowej smarności niż makulatura MOW. frakcji drobnej. Najwyższą wyjściową smarność miała Z rysunku 3 wynika również, że bogata jednak makulatura gazetowa i dodatkowe w mineralne pigmenty frakcja drobna ma- jej podmielanie nie powodowało aż tak kulatury biurowej jest „chudsza” od bardziej dużego wzrostu smarności i zawartości PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013 Potencjał wytr zymałościowy ba da n y ch ma s ma k u l a tu ro wyc h Zbiorczą charakterystykę wytrzymałościową papieru pokazuje rysunek 5, przedstawiający fundamentalną dla takich rozważań zależność dwóch konkurencyjnych względem siebie wskaźników wytrzymałościowych: wytrzymałości dynamicznej – odporności na przedarcie od wytrzymałości statycznej – odporności na rozciąganie, wyrażanej jako samozerwalność. Wykres taki wykazuje rzeczywisty potencjał wytrzymałościowy tkwiący w danej masie, który można zagospodarować stosownie do potrzeb, przez odpowiednie mielenie. Uzyskane dla badanych mas wyniki pokrywają szerokie pole wytrzymałości mechanicznej papieru. Poszczególne masy plasują się w różnych strefach tego pola. Najsłabszą masą – zgodnie z oczekiwaniem – okazała się makulatura gazetowa, ale jej podmielenie pozwoliło zwiększyć wytrzymałość na rozciąganie prawie dwukrotnie. Natomiast masy MOW i OCC wykazały podobny po- 135 PRACE NAUKOWO - BADAWCZE i ONP zarówno na statyczne, jak i dynamiczne wskaźniki wytrzymałościowe papieru, znacząco wzrósł wytrzymałościowy potencjał masy, dając operatorom większą swobodę w kształtowaniu nie tylko odwadnialności masy, ale także jakości papieru. Wpł y w mi el en i a i o dpo pi el ania n a s a mo zer wa l n o ś ć pa pi eru Aby sprawdzić, na ile obserwowana poprawa wytrzymałości papieru na rozciąganie uzyskana została w wyniku usunięcia mineralnych wypełniaczy, czyli odpopielenia, a na ile mielenia, na rysunku 6 wykreśliliśmy samozerwalność papieru w funkcji zawartości popiołu w papierze. Rys. 4. Porównanie wpływu zawartości frakcji drobnej na smarność badanych różnych mas makulaturowych, zróżnicowaną samym tylko ich mieleniem Jak widać z tego rysunku, na samozerwalność papieru z makulatury MOW i OCC zdecydowanie większy pozytywny wpływ miało mielenie mas niż ich odpopielanie, windując ją na wyższy poziom, zwłaszcza że wraz z mineralnymi pigmentami podczas jej odkrylania w sposób nieunikniony usuwaliśmy także spęczniałą wtórną frakcję drobną, zwiększającą stopień związania włókien w papierze. Natomiast w przypadku makulatury gazetowej odkrylenie masy dało możliwość regenerowania jej ograniczonych właściwości papierotwórczych, zwłaszcza po jej wstępnym podmielaniu. W p ł y w m i e l e n i a i o d p o p i e l a n i a na opór przedarcia papieru Jak widać na rysunku 7, odporność Rys. 5. Zmiana potencjału wytrzymałościowego badanych mas makulaturowych podmielanych (B) i odkrylanych (B–D) papieru na przedarcie wszystkich badanych odmian makulatury nieco się zmniejszyła pod wpływem mielenia, ale odkrylanie nieco tencjał wytrzymałościowy, po odpowiedniej frakcji drobnej z mineralnymi pigmentami, ograniczyło ten negatywny, ale nieunikniony obróbce. które stanowią martwą jej część, nie posia- efekt mielenia. Dzięki dodatkowemu ko- Jak widać na rysunku 5, mielenie po- dającą zdolności wiążących, poprawiło oba rzystnemu efektowi selektywnego usunięcia prawia samozerwalność, kosztem spadku wskaźniki wytrzymałościowe. W przypadku części mineralnego wypełniacza, którego wskaźnika przedarcia, chociaż nie tak makulatury gazetowej możliwości samego makulatura biurowa zawiera najwięcej, znacznego, jak w przypadku mas celulozo- mielenia w regenerowaniu jej właściwości łagodne podmielenie masy umiarkowanie wych. Usunięcie części krylu z masy maku- papierotwórczych kończą się w połowie tylko pogarszało odporność papieru na laturowej mocnej poprawiło jej odporność zakresu jej zmian, a dalsze możliwości po- przedarcie, a jej częściowe odkrylenie na przedarcie, a pogorszyło nieznacznie prawy stwarza częściowe odkrylanie. przywracało wysoką wyjściową wartość samozerwalność. Natomiast w przypadku Dzięki korzystnemu wpływowi odkrylania tego wskaźnika. Najmniejsze korzyści makulatury MOW i ONP usunięcie części bogatej w mineralne pigmenty masy MOW w poprawie dynamicznego wskaźnika 136 PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013 PRACE NAUKOWO - BADAWCZE wytrzymałościowego po częściowym odpopielaniu masy wstępnie podmielonej widać w przypadku makulatury ONP. Związane jest to z dominującą zawartością w jej składzie masy mechanicznej. Największą wytrzymałością na przedarcie charakteryzował się papier wykonany z makulatury mocnej, a najmniejszą z gazetowej, co nie trudno było przewidzieć, a można to wyjaśnić nie tylko znacznie większą długością włókien masy OCC, ale także tym, że zawiera ona najmniej martwej frakcji drobnej, w tym mineralnych pigmentów. W pł yw w ł aśc i w o ś c i m o r fo l o gic z nyc h mas n a w ł a ś c i w o ś c i w yt r z ym ał o ś c i o w e p a p i e r u Aby sprawdzić różnice w długości włókien badanych mas i ich wpływ na właściwości Rys. 6. Wpływ zawartości popiołu w masach makulaturowych niemielonych i zmielonych (B) w różnym stopniu, a następnie stopniowo odkrylanych (B–D) na samozerwalność papieru wytrzymałościowe papieru, poddaliśmy je badaniu metodą komputerowej analizy obrazu podstawowych wskaźników morfologicznych, zestawionych w tabeli 1 ze wskaźnikami wytrzymałościowymi. Największe różnice widać w długości i szerokości włókien oraz w ich kształcie (stopień skędzierzawienia i udział włókien załamanych). W przeciwieństwie do makulatury mocnej, zawierającej głównie dłuższe włókna (cewki) sosnowe, w makulaturze biurowej największy udział mają znacznie krótsze włókna drewna drzew liściastych. Z wyników badań widać dużą różnicę w zawartości włókien załamanych w makulaturze biurowej i gazetowej względem makulatury OCC. W przypadku makulatury biurowej świadczy to o dużej podatności Rys. 7. Wpływ zawartości popiołu w masach makulaturowych niemielonych i zmielonych (B) w różnym stopniu, a następnie stopniowo odkrylanych (B–D) na opór przedarcia papieru włókien brzozowych na trwałe deformacje podczas mielenia. Natomiast w przypadku wytworu, a w szczególności na opór żając zawartość popiołu w papierze przy makulatury gazetowej świadczy to o dużej przedarcia. danym poziomie zawartości frakcji drobnej, zawartości masy mechanicznej, charakteryzującej się silnie zdeformowanymi, postrzępionymi fragmentami włókien. Po ds u mo wa n i e Podsumowując wyniki badań można Z przedstawionego zestawienia widać, jednoznacznie stwierdzić, że wstępne że właściwości morfologiczne mas włók- podmielanie wszystkich trzech badanych nistych, w tym długość włókien, mają duży mas makulaturowych znacznie ułatwia wpływ na właściwości wytrzymałościowe usuwanie mineralnych pigmentów, obni- PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013 a także poziom tej zawartości przy pełnym odkryleniu. Natomiast podmielanie masy MOW nie jest konieczne w celu łatwiejszego separowania nadmiaru wypełniaczy, a wręcz może utrudnić jej oczyszczanie. Selektywne usunięcie części mineralnych wypełniaczy z masy wyjściowej i podmielo- 137 PRACE NAUKOWO - BADAWCZE Tabela 1. Właściwości morfologiczne i wytrzymałościowe badanych mas makulaturowych w stanie niemielonym Rodzaj masy makulaturowej i zawartość w niej frakcji drobnej OCC – 21% MOW – 27% ONP – 36% Zdjęcie włókien Długość włókien, śr. ważona, mm Szerokość włókien, μm Udział włókien załamanych (kink), % Wskaźnik skędzierzawienia (curl), % Coarsness, mg/m Średni kąt załamania włókien, ° Zawartość frakcji drobnej względem powierzchni, % Samozerwalność, km Opór przedarcia, mN nej poprawia dodatkowo wskaźniki wytrzymałościowe otrzymanego z niej papieru. Zastosowanie przez nas mętnościomierza znacznie usprawniło oznaczanie zawartości frakcji drobnej w przesączu i można go polecić do zastosowań przemysłowych, zwłaszcza że dałoby się dość łatwo tę prostą zasadę zastosować do pomiarów on-line. LITERATURA 1. Wandelt P.: „Wyprawa po złote runo z Beloitem. Jak z niesortowanej makulatury wytwarzać bibułki higieniczne”, Przegl. Papiern. 53, 1, 17 (1997). 2. Wandelt P.: „Tajniki wyrobu makulaturowych papierów na tekturę falistą”, Przegl. Papiern. 57, 3, 169 (2001). 3. Ryu J.Y., Shin J.H., Song B.-K., Ow S.-K.: „Optimization of Froth-Flotation for Fiber Fractionation”, Atip 55, 1, 26 (2001). 4. Müller-Mederer C., Putz H.-J., Göttsching L.: „Making high quality board from low quality waste paper”, Atip 54, 1, 54 (2000). 5. Brenner T., Strunz A.-M.: „Flotation of Recycled Fibre Stocks for Corrugating Stock Production – Technological and Economic Aspects”, ipw/Papier, nr 9, 51 (2008). 6. Hirsch G., Wagner J., Schabel S., Feist M.: „Fine Particles Separation in Recovered Paper Suspensions”, ipw/Papier, nr 9, 48 (2008). 7. Wandelt P.: „Ocena skuteczności frakcjonowania masy makulaturowej z tektury falistej”, Przegl. Papiern. 59, 3, 183 (2001). 8. Mróz W., Perlińska-Sipa K., Wandelt P.: „Możliwości poprawy jakości makulaturowych papierów do wyrobu tektury falistej na drodze frakcjonowania włókien”, Materiały 138 1,288 29,3 20,1 8,5 0,242 133 16,9 4,2 950 1,135 25,7 30,0 9,7 0,191 130 19,3 2,8 860 V Sympozjum SPP pt. „Tektura falista 2003. Innowacje”, nr V, Wrocław 10-11.04.2003. 9. Wandelt P., Tarnawski W.Z., Perlińska-Sipa K.: „Upgrading Corrugated Base Papers Made of Recycled Fibres”, Proceedings of PulPaper 2004 Conference, Helsinki 1-3 czerwiec 2004, Efficiency, s. 169. 10. Wandelt P., Tarnawski W.Z., Perlińska-Sipa K.: „Possibilities for upgrading OCC pulp by its refining and fines management”, Paperi Puu 87, 4, 265 (2005). 11. 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). 12. Wandelt P.: „Jakość makulatury a technologia jej przerobu na papiery na tekturę falistą”, Przegl. Papiern. 59, 3, 127 (2003). 13. Wandelt P.: „Ile razy można…? czyli jak na prawdę toczy się koło recyklingu i co z tego wynika”, Przegl. Papiern. 57, 2, 71 (2001). 14. Wandelt P.: „Realna krotność recyklingu papieru”, Przegl. Papiern. 53, 9, 507 (1997). 15. Häggblom R.: „Virgin and recycled fiber – partners in sustainability”, Paper Technol. 35, 1, 33 (1994). 16. Wandelt P., Prelińska-Sipa K.: „Sposób wytwarzania papieru”, Pat. RP nr 197622, 11.04.2008. 17. 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). 18. Wandelt P., Perlińska-Sipa K.: „Badanie odwadnialności makulaturowych mas papierniczych i wpływu na nią frakcji drobnej”, Przegl. Papiern. 63, 9, 547 (2007). 0,94 25,4 25,7 9,7 0,204 129 26,9 2,7 290 19. INGEDE: „Method 10. Quantitative Evaluation of the Ink Elimination (IE) during Deinking”, 12.1999. 20. Gruszka H., Wandelt P.: „Wytwarzanie papieru z przemieszczeniem frakcji drobnej. Wpływ podmielania i następczego odkrylania wysokowydajnej masy celulozowej siarczanowej sosnowej na jej odwadnialność i jakość papierów opakowaniowych”, Przegl. Papiern. 68, 9, 565 (2012). 21. Szwarc M.: „Kraftliner – nadchodzi renesans?”, Materiały VI Seminarium „Od włókna do papieru” Mondi, Świecie 18– 20.05.2011. 22. Z.R.: „Płyty budowlane DEVIRO z osadów po odbarwianiu makulatury”, Przegl. Papiern. 55, 2, 61 (1999). 23. Wandelt P., Perlińska-Sipa K.: „Możliwości poprawy jakości papieru z makulatury biurowej bez pogarszania odwadnialności masy”, Przegl. Papiern. 64, 12, 729 (2008). 24. 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). 25. Morgan D.G.: „Linerboard fines – effects and composition”, Appita J. 52, 6, 441 (1999); Progr. Paper Recycl. 9, 2, 70 (1999). Niniejszy artykuł opracowano na podstawie wyników otrzymanych w ramach projektów badawczych nr 3 T08E 083 27 i N N508 379935, finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Praca recenzowana PRZEGLĄD PAPIERNICZY · 69 · LUTY 2013
