Forelesning

Papirmasseframstilling
Forelesning i fag TKP4125
Treforedling, grunnkurs
Våren 2006
NTNU
www.ntnu.no
2
Papirmassetyper
Nyfibermasse
Returfibermasse
Mekanisk masse
(“tremasse”)
Halvkjemisk og
kjemimekanisk
masse
Kjemisk masse
(“cellulose”)
Ublekt
Ublekt
Ublekt
www.ntnu.no
Blekt
Blekt
Blekt
3
Mest sentrale egenskaper
• Styrke/mekaniske egenskaper
–
–
–
–
–
•
•
•
•
Slitstyrke
Rivstyrke
Sprengstyrke
Seighet
Bøyestivhet
Lyshet
Opasitet
Overflatejevnhet
Utbytte
www.ntnu.no
4
Prinsipper – nyfiber
• Mekanisk
– Mekanisk energi deler opp veden i fibre som inneholder alle vedens
bestanddeler
– Mange “skadde” fibre
• Kjemisk
– Kjemikalier løser opp ligninet mellom fibrene, frigjør fiber med lavt
lignininnhold
– Nærmest intakte fibre
• Kjemimekanisk/halvkjemisk
– Kjemikalier mykgjør ligninet og løser det delvis opp, mekanisk
energi frigjør fibrene
– Noe “skadde” fibre
www.ntnu.no
5
Fibermorfologi
Kjemisk masse
(umalt barvedsulfat)
www.ntnu.no
Kjemimekanisk masse
(gran CTMP)
Mekanisk masse
(gran slip)
6
Metoder og masser
Prinsipp
Masse
Prinsipp
Masse
Slipmasse
SGW
Høyutbytte sulfatmasse
HYK
Trykkslipmasse
PGW
Ublekt sulfittmasse
UBS
Raffinørmasse
RMP
Ublekt sulfatmasse
UBK
Termomekanisk
masse
TMP
Kjemitermomekanisk
masse
CTMP
Halvblekt sulfatmasse
SBK
Kjemimekanisk
masse
CMP
Blekt sulfatmasse
BKP
Halvkjemisk masse
NSSC
Dissolving- og
derivatmasse
Mekanisk
Kjemimekanisk
www.ntnu.no
Kjemisk
Blekt sulfittmasse
7
Masse
Bruksområde
Slipmasse
(SGW)
Trykkslipmasse
(PGW)
Termomekanisk
masse (TMP)
• Treholdig trykkpapir
(aviser, magasiner,
reklame)
• Absorpsjonspapir
• Kartong
Kjemitermomekanisk masse
(CTMP)
• Kartong
• Absorpsjonspapir
• Bleier/bind
Kjemimekanisk
masse (CMP)
• Trykkpapir
Halvkjemisk
masse (NSSC)
• Fluting
Masse
Bruksområde
Høyutbytte
sulfatmasse
(HYK)
• Liner
• Kartong
Ublekt sulfittmasse (UBS)
• Forsterkningsmasse til
treholdig trykkpapir
Ublekt sulfatmasse (UBK)
• Liner
• Sekkepapir, kraftpapir
• Kartong
Blekt sulfittmasse
• Finpapir
Halvblekt sulfatmasse (SBK)
• Forsterkningsmasse
• Emballasje
Blekt sulfatmasse
(BKP)
•
•
•
•
Finpapir
Emballasje
Forsterkningsmasse
Mykpapir
•
•
•
•
Viskose
Rayon
Cellulosederivater
Mikrokrystallinsk
cellulose
Dissolving- og
derivatmasse
www.ntnu.no
8
Utbytter
Masse
Utbytte
t ved/t masse
Slipmasse
97-98%
1,02-1,03
Masse
Utbytte
t ved/t masse
Høyutbytte
sulfatmasse
55-60%
1,7-1,8
45-50%
2,0-2,2
43-48%
2,1-2,3
Trykkslipmasse
Ublekt
sulfittmasse
Raffinørmasse
Ublekt
sulfatmasse
Termomekanisk
masse
95-97%
1,03-1,04
Blekt sulfittmasse
Kjemitermomekanisk masse
90-95%
1,05-1,1
Halvblekt
sulfatmasse
Kjemimekanisk
masse
85-95%
1,05-1,2
Blekt sulfatmasse
42-44%
2,3-2,4
Halvkjemisk
masse
70-85%
1,2-1,4
Dissolving- og
derivatmasse
35-40%
2,5-2,8
www.ntnu.no
9
Utbytter
Vedutbytte, %
30
40
50
60
70
80
90
100
Kjemisk
Halvkjemisk
Kjemimekanisk
Mekanisk
Blekbare kvaliteter
www.ntnu.no
Ikke blekbare kvaliteter
Blekbare kvaliteter
10
Kjemisk behandling
Aktive kjemikalier:
• Alkali, evt. syre
• Svovelforbindelser: Sulfitt eller sulfid
Virkninger:
• Utløsning av enkelte fiberkomponenter
–
–
–
–
•
Pektinlignende karbohydrater
Lavmolekylært lignin
Hemicelluloser
Harpiks (gjerne som kolloidale partikler)
Kjemisk modifikasjon og nedbrytning av fiberkomponenter
–
–
–
–
www.ntnu.no
Lignin
Hemicelluloser
Cellulose
Harpiks
11
Kjemikalier – påvirkning på fiberen
• Utbyttetap
• Mykgjøring
• Kjemisk modifisering av ligninet
– Som regel mørkningsreaksjoner
– For enkelte kjemikalier (sulfitt, peroksid): Blekeeffekt
• Økt svelleevne → økt binding mellom fibre
• Frileggelse av enkeltfiber → mer intakte fibre
www.ntnu.no
12
Finstoff og fiberfragmenter
www.ntnu.no
13
Finstoff og fiberbinding
•
To typer finstoff
– Bindende
– Ikke-bindende
•
Bindende finstoff bidrar til
bindinger mellom fibrene
– Øker papirets slitstyrke
•
Ikke-bindende finstoff bidrar
ikke til bindinger mellom
fibrene
– Øker papirets
lysspredningsevne
– Øker papirets overflatejevnhet
•
Ikke-bindende finstoff finner
vi i mekaniske masser
www.ntnu.no
14
20
SBK
15
UBS
10
TMP
RMP
5
CTMP
SGW
0
0
20
40
60
80
Slitindeks (kNm/kg)
www.ntnu.no
Lysspredningskoeffisient (m2/kg)
Rivindeks (Nm2/kg)
Egenskaper i arket
80
SGW
RMP
TMP
60
CTMP
40
20
UBS, SBK
0
0
20
40
60
80
Slitindeks (kNm/kg)
15
•
Mekanisk bearbeiding av
papirfiber øker
finstoffmengden
For mekanisk masse dannes
både bindende og ikkebindende finstoff
– Økt fiberbinding
– Økt lysspredningsevne
•
For kjemisk masse dannes
ikke-bindende finstoff
– Økt fiberbinding
– Nedsatt lysspredningsevne
Mekanisk og kjemisk
Mekanisk
Lysspredningsevne
•
Fiberbinding (slitstyrke)
Mekanisk eller kjemisk?
Kjemisk
Mekanisk behandling
www.ntnu.no
16
Sammendrag
• Papirmassetyper
– Mekanisk, kjemisk, kjemimekanisk/halvkjemisk, retur
• Ulike massetyper til ulike papirtyper
• Mekanisk masse er fibrillert og innholder mye finstoff
og skadde fibre
• Kjemisk masse inneholder mer intakte fibre
• Utbytte varierer fra 98% til 35% avhengig av prosess
• Kjemikalier brukes for å mykgjøre og løse opp
ligninet i fiberen
www.ntnu.no