Univerzitet u Sarajevu Prirodno-matematiki fakultet Odsjek za hemiju Kabinet za tehnologiju Osnove hemijske tehnologije

SEMINARSKI

RAD

Tehnologija proizvodnje celuloze i papira

Mentor: doc. dr Nurudin Avdi Sarajevo, novembar 2010. Kandidati: Zahirovi, Adnan Rami, Emina Smaji, Mediha

SadrajSuvremena proizvodnja papira ................................................................................... 2 Sirovine ............................................................................................................................. 2 Pomona sredstva........................................................................................................... 3 Definicija i tehnoloka shema....................................................................................... 4 Ukratko o celulozi i papiru........................................................................................... 5 Klasifikacija vrsta papira i kartona ............................................................................. 7 Rasputanje (redefribracija) sirovina.......................................................................... 7 Piprema vlaknine............................................................................................................ 7 Rasputai......................................................................................................................... 7 Dopunski rasputai ...................................................................................................... 8 Mljevenje........................................................................................................................... 8 Teorija mljevenja ............................................................................................................. 9 Utjecaj mljevenja na svojstva papira........................................................................... 9 Utjecaj tehnolokih uvjeta na proces mljevenja........................................................ 9 Vrste mlinova .................................................................................................................. 9 Kade i spremnici ............................................................................................................. 10 Proiavanje.................................................................................................................... 10 Sortiranje........................................................................................................................... 11 Instrumentacija................................................................................................................ 11 Mjerenje stupnja mljevenja ........................................................................................... 11 Priprema pomonih sredstava ..................................................................................... 12 Keljenje .............................................................................................................................. 12 Vrste keljiva...................................................................................................................... 13 Punila................................................................................................................................. 14 Povezivanje punila u papiru ........................................................................................ 14 Utjecaj punila na svojstva papira ................................................................................ 14 Bojenje papira .................................................................................................................. 15 Klasifikacija bojila ........................................................................................................... 15 Postupak bojenja papira ................................................................................................ 15 Priprema papirovine ...................................................................................................... 15 Namjeavanje komponenata ........................................................................................ 15 Strojna kada...................................................................................................................... 16 Protona nivo posuda .................................................................................................... 17 Stroj za izradu papira (papir-stroj ili papir-maina) ............................................... 17 Mokri dio papir-stroja.................................................................................................... 18 Sitov dio papir-stroja...................................................................................................... 18 Suenje............................................................................................................................... 20 Utjecaj svojstava papira na suenje ............................................................................. 21 Utjecaj suenja na svojstva papira............................................................................... 21 Razliite izvedbe sunog postrojenja.......................................................................... 22 Parni i kondenzacijski sustav....................................................................................... 23 Suni valjak ...................................................................................................................... 23 Dopunska oprema ......................................................................................................... 24 Vlaenje suhe papirne trake ......................................................................................... 24 Uzduno rezanje papir trake na papir-stroju ........................................................... 25 Namotavanje papirne trake.......................................................................................... 25 Dorada i dovrenje ......................................................................................................... 25 Ekoloki aspekt zagaenje okoline .......................................................................... 27 Reference .................................................................................. ....................................... 27

-2-

Suvremena proizvodnja papira Tehnologija proizvodnje papira i kartona pripada vrlo sloenim tehnologijama. Sastoji se od velikog broja tehnolokih operacija i procesa, koji su grupirani u vee skupine, kao to su: priprema, odvodnjavanje, suenje i dorada s dovrenjem. Na suvremenim je postrojenjima itav tehnoloki proces kontinuiran i to od unoenja sirovina i razliitih pomonih sredstava, do nametanja gotovo suhe papirne trake.

Slika 1: Shematski prikaz Donkinsonovog papir-stroja: 1 natino korito, 2 beskrajno sito, 3- boni graninici, 4 pust (fil), 5 gauni valjci, 6 pree, 7 - namota Sirovine Papir se proizvodi od celuloze, poluhemijske celuloze, razliitih vrsta drvenjae (ali i od drugih vlaknastih sirovina), te uz dodavanje razliitih pomonih sredstava kao to su punila, kejiva, te razliite hemikalije i boje. Celuloza se proizvodi od razliitih vrsta drva i jednogodinjih biljaka. Za proizvodnju celuloze postoje razliiti tehnoloki postupci, kao to su sulfitni, sulfatni i drugi. U osnovi su hemijsko-termiki procesi (koje zovemo kuhanje), a svode se na oslobaanje celuloznog vlakna od lingina, kojeg u drvnoj masi ima i vie od 50%. Sirovine koje se najee koriste su: Bijeljena celuloza Nebijeljena celuloza Poluhemijska celuloza uta slamovina Hemijska drvenjaa Smea drvenjaa Papirni otpaci Pomona sredstva Da bi se postigla odreena svojstva papira, u vodenu suspenziju vlaknaste sirovine unose se i razliita pomona sredstva. To su razliita punila, ljepila i hemijski preparati.

-3-

Definicija i tehnoloka shema Unos oznaava omjer, odnosno udio razliitih vrsta sirovina i pomonih sredstava. Vlaknaste sirovine suspendirane u vodi nazvat emo vlaknina. Zbroj masenih udjela svih vrsta vlakana za neku odreenu vrstu papira jest sastav ili kompozicija vlaknine. Poto se u vlakninu dodaju i pomona sredstva (punila,keljiva,..) ta e se suspenzija nazvati papirovina.

-4-

Ukratko o celulozi i papiru

Celuloza je bijela vlaknasta tvar, specifine teine oko 1.50, bez okusa i mirisa.

Netopljiva je u vodi i u organskim otapalima, glavna sastojina staninih stijenki biljaka i najraireniji organski spoj u prirodi. To je polisaharid (C6H10O5)n, sastavljen od dugih nizova meusobno povezanih molekula monosaharida glukoze, a hemijski se razlikuje od kroba i ostalih polisaharida. U gotovo istom stanju nalazi se u pamuku (98 %), a u drvu je ima od 40 % do 50 %, uz lignin i druge primjese. Celuloza se ne rastvara u vodi, ni u razblaenim kiselinama i bazama . Rastvara se u Schweizerovom reagensu [Cu(NH3)4][OH]2. Hidrolizom sa koncentrovanom sumpornom kiselinom se razlae do glukoze . Tretiranjem celuloze sa duinom kiselinom dobija se nitroceluloza , koja je eksplozivan spoj. Celuloza se u industrijskim razmjerama dobija iz razliitih sirovinabiljnog porjekla. Najee se dobija iz drveta, kako etinarskog (bor, jela, smreka), tako i listopadnog (bukva, topola, javor, breza). U novije vrijeme se kao izvor celuloze koriste i jednogodinje biljke, kao sto su trava, slama i trska. Proizvodnja celuloze obuhvata mehaniki i hemijski tretman sirovine. Pod mehanikim tretmanom se podrazumjeva usitnjavanje drveta ili drugih sirovina, sto se potie koritenjem specijalnih ureaja. Pri hemijskom tretmanu usitnjene sirovine dolazi do razlaganja i rastvaranja lignina, hemiceluloze i ostalih prateih materija, a kao nerastvorena zaostaje celuloza razliitog stepena istoe. Lignin je rastvoran u toplim rastvorima alkalnih hidroksida i u kokiselom rastvoru alkalnih i zemnoalkalnih bisulfita, dok se hemiceluloza rastvara u razblaenim kiselinama i alkalijama na sobnoj temperaturi. Zavisno od vrste sirovine i eljenog kvaliteta celuloze, u industriji se primjenjuju dva postupka: alkalni (sulfatni) i kiseli (bisulfatni) postupak dobivanja celuloze.

Kod alkalnog (sulfatnog) postupka dobija se jaa celuloza koja slui za proizvodnju jakih i vrstih vrsta hartije. Prednost ovog postupka je u tome to se moze obraivati drvo bez obzira na sadraj smole (ak i borovina koja je izuzetno bogata smolama), zatim drvo koje nije potpuno oljuteno, otpaci iz strugara, slama, i druge jednogodinje biljke. Sirovina se najprije isjee na sitnije komade (do 4 cm duine i 1 cm debljine), a zatim se

-5-

kuha pod pritiskom (u autoklavu) sa rastvorom koji sadri natrijum-hidroksid, natrijum-sulfid, natrijum-karbonat i natrijum-sulfat. Pri tome se lignin i hemiceluloza razlau i rastvaraju, a zaostala celuloza odvaja od tenosti, ispira i bijeli. Za bijeljenje celuloze moe se upotrijebiti natrijum-bisulfat, natrijum-ditionit (Na2S2O4) ili vodonikperoksid. Kiseli (bisulfitni) postupak se primjenjuje za dobijanje celuloze iz etinara sa manjim sadrajem smole (smreka i jela), kao i listopadnog drvea. Za hemijski tretman se najee koriste kiseli rastvor kalcijum-bisulfita (mada se moe primjeniti i magnezijum-, natrijum- ili amonijum-bisulfit), koji sadri visak sumporaste kiseline. Ovaj rastvor se priprema tako da se u vodenu suspenziju krea uvodi sumpor-dioksid. Isjeckano drvo se kuha u autoklavu na 120-150 C, sa pomenutim kiselim rastvorom. Pri tome hemiceluloza u potpunosti hidrolizuje do pentoza, a lignin se sulfonuje i hidrolitiki razlae do vodorastvornih soli lignin-sulfonske kiseline. Zaostala celuloza se od tenosti (tzv. sulfitni lug) odvoji cijeenje, ispira se, po potrebi bijeli i sui. Sulfitni lug sadrzi 2 do 4% eera i moe se, nakon neutralizacije, upotrebiti kao podloga za dobijanje stonog kvasca ili kao sirovina za proizvodnju alkohola. Celuloza predstavlja osnovnu sirovinu za dobijanje hartije. Posto se najvei deo tehnike celuloze prerauje u hartiju, obino se fabrike hartije nalaze u blizini fabrika celuloze. U tom sluaju se dobivena celuloza ne mora suiti, ve se u okviru vodene suspenzije dostavlja proizvoau hartije. Za izradu loijih vrsta hartije (npr. za novine, pakovanje, karton) ne koristi se ista tehnika celuloza ve se upotrebljava tzv. drvenjaa koja se dobija mehanikom preradom drveta. Pri proizvodnji drvenjae sa drveta se ukloni kora, zatim se isjee na oblice koje se pomou obrtnog brusa, uz polivanje vodom, usitnjavaju u fine estice. Prilikom bruenja, usljed trenja, drvo se zagrijava, omekava i rastvara se cezivni sloj izmeu celuloznih vlakana, uglavnom lignin. Drvenjaa se radi poboljanja izgleda moe bijeliti, a to se najee obavlja u fabrici hartije. Za proizvodnju boljih vrsta hartije koristi se tehnika celuloza razliitig kvaliteta i porijekla. Hartija se proizvodi mainskim procesom koji obuhvata slhedece faze: pripremu polazne smese - pulpe (kae), formiranje beskrajnog lista hartije i naknadnu obradu hartije. Pulpa je vodena suspenzija celuloze, punilaca, boje i sredstava za tutkalisanje. Kao punioci se koriste kaolin, glina, dijatomejska zemlja, talk, titan-dioksid, cink-sulfid i dr. Punioci se dodaju da bi se poboljao izgled hartije, popunile neravnine na njenoj povrini, poveala neprozirnost ili poboljale osobine potrebne za tampanje. Hartija se boji uglavnom sintetikim bojama. Boja se bira prema eljenoj nijansi, postojanosti na svjetlu ili sjaju. Hartija se tutkalie da bi bila postojanija prema vodi (npr. da se mastilo ili tamparska boja ne bi razlili) i radi pojaavanja. U tu svrhu se koristi alkalni rastvor kolofonijuma, sintetske smole, voskovi, tutkalo, skrob ili vodeno staklo. Pripremljena pulpa (sadrzi 0,5 do 4% suhe materije ) se nalazi na beskrajnu traku koja se obre oko dva valjka. Na poetku trake voda se iz pulpe cijedi kroz pore pod dejstvom sile Zemljine tee, a negdje od polovine trake pod dejstvom postavljenih vakuum-pumpi. Jo u oblasti vakuuma, vlani list hartije se presuje jednim valjkom radi izravnanja neravnina. Ovaj valjak se moe iskorititi i za utiskivanje vodenog iga. Do kraja sitaste trake odvoji se najvei deo vode (preko 95%), a vlana traka se dalje sui presovanjem an beskrajnoj traci napravljenoj od fila. Ova traka rotira preko zagrijanih valjaka (60-120 C), ime se ubrzava suenje. Nakon suenja povrina hartije je obino gruba i neravna, te se mora izgalati (postupak nazvan satiniranje), a zatim se nakdandno obrauje prema poterbama trita (rezanje, lakiranje i slino).

-6-

Klasifikacija vrsta papira i kartona Ovisno o namjeni, papir i karton moraju imati odreena svojstva. Prema osnovnoj podjeli papiri se dijele na: pisae, tiskovne, specijalne i ambalane papire, a svaka od tih skupina obuhvaa nekoliko vrsta papira. Navest emo neka od osnovnih svojstava papira: gramatura, voluminoznost, gustoa, vlanost, mehanika svojstva, stupanj keljenja, sadraj pepela, bjelina, apsorpocijska mo, vodootpornost, propusnost za zrak,glatkoa povrine, dielektrina svojstva i dr. Jedna od osnovnih podjela papira je podjela na papir,karton i ljepenku. Rasputanje (redefribracija) sirovina U skladu sa slijedom tehnolokih operacija, odjel pripreme papirovine dijeli se na pripremu vlaknine, pripremu pomonih sredstava i kompoziciju papirovine. Piprema vlaknine Za proizvodnju razliitih vrtsa papira upotrebljava se razliit sastav sirovina i pomonih sredstava kao i prilagoena tehnika oprema. Rasputai Rasputai slue za rasputanje i ponovno suspendiranje suhe ili odvodnjene sirovine, ukljuujui tu stari otpadni, a time i povratni papir iz proizvodnje. Svrha procesa rasputanja je dobivanje dovoljno ujednaene i razrijeene suspenzije koja se moe transportirati crpkama i cjevovodima. Konstrukcije i tipovi rasputaa su razliiti, a koji e se od njih upotrijebiti ovisi o vrsti sirovine, kapacitetu, ukupnoj tehnolokoj shemi i dr. Konstrukcije rasputaa razlikuju se po nainu rada, koliini, poloaju te vrsti rotora, konstrukciji i obliku posude, kao i po nizu razliitih konstruktivnih detalja. Jedna od osnovnih podjla bila bi podjela na dvije konstrukcijske skupine: vertikalni i horizontalni. Standardni rasputai rade sa suspenzijom vlaknine ija je konzistencija od 3 do 8%. Najuobiajnije konstrukcije rasputaa sastoje se od cilindrine posude i posebno profiliranog turborotora, iji broj okretaja iznosi do 300 u minuti. Rasputanje bismo zapravo mogli nazvati redefribacijom, jer je rije o ponovnom razdvajanju jednom ve razdvojenih, pa odvodnjavanjem i suenjem ponovno povezanih vlakana. Sam proces rasputanja osniva se na silama vuenja, koje su posljedica vrtnje rotora i intenzivnih otpora kretanju materijala. Vertikalni se rasputai upotrebljavaju za kontinuirani i za diskontinuirani rad. Slika 2: Vertikalni rasputa

-7-

Dopunski rasputai Dopunski rasputai mnogo ekonominije i bolje dovravaju rasputanje od primarnih raspustivaa. Osim toga neki od tih ureaja obavljaju i separaciju, tj. iz dobro rasputene vlaknine izdavaju krupnije komadie. Dopunski su rasputai relativno mali. Radni prostor izmeu rotora i statora takoer je malen. Pri visokom broju obrtaja, koji iznosi obino oko 3 000 o/min, ti su ureaji prilino osjetljivi na vee i vrste neistoe koje se mogu nalaziti u suspenziji (metal,kamen,drvo). Zbog toga se ispred njih moraju uvijek postaviti posebne naprave za proicavanje. Pri kontinuiranom radu suspenzija se iz rasputaa vodi najprije preko proistaa, a zatim se tangencijalnim smjerom kroz separacijsko sito uvodi u kuite dopunskog proistaa. Sito zadrava krupnije komade koji padaju u odvaja i izbacuju se,dok ostalu suspenziju proputa. Slika 3: Dopunski rasputa tpa enttiper: 1 ulaz vlaknine, 2 izlaz vlaknine, 3 statorski disk, 4 osovina rotora, S i R nazubljenosti statorskog i rotorskog diska Mljevenje Vlaknaste se sirovine ne mogu neposredno upotrijebiti za formiranje papirnog lista. Takav list papira ne bi mogao zadovoljiti ni minimalne zahtjeve kako u pogledu fizikalno-mehanikih svojstava, tako ni svojom kompozicijom i vanjskim izgledom. Zato se takva sirovina mora podvrgnuti posebnom hidromehanikom postupku tj. mljevenju, iako to nije obino mehaniko usitnjavanje. Mljevenje celuloze jedna je od najvanijih tehnolokih operacija u procesu proizvodnje papira. Cilj mljevenja je obrada,odnosno osposobljavanje vlaknine za formiranje papirnog lista. Tom obradom vlakna postaju tanja, kraa, gipkija, plastinija i hidratantnija. Vlaknasta sirovina melje se u vodenoj suspenziji ija je konzistencija 2 do 8%. Neovisno o tipu mlina, princip mljevenja ostaje isti, a sastoji se od kontinuiranog proputanja suspenzije celuloznih vlakana kroz sustav posebno profiranih noeva na rotoru i na statoru. Profil noeva je etvrtast, s otrim rubovima. Zazor izmeu radnih povrina noeva moe se regulirati. Rubovi noeva krate vlakna, dok ih eone strane (radne povrine), osim manjeg skraivanja uglavnom stanjuju i fibriliraju (uzduno razdvajaju). Proces mljevenja se sastoji od skraenja i uzdunog razdvajanja. O omjeru tih dvaju efekata zavise svojstva, odnosno karakter vlaknine, a time i svojstva papira. Pribliavanjem rubova na noevima poinje prva faza procesa - vlaknina se nagomilava i odvodnjava u predjelu izmeu rubova. Poslije prolaenja nakupine vlakana izmeu noeva, i nakon njihove ponovne disperzije, vlakna ulaze u intenzivno vrtlono kretanje. U meuprostoru izmeu noeva vlakna su izloena udarnom djelovanju bonih povrina noeva, promjenama hidraulikog tlaka,

-8-

te uzajamnom trenju i trenju o stijenke noeva rotora i statora. Tu se nastavlja ukupan efekt mljevenja time sto je u toj fazi naroito naglaena fibrilacija vlakna. Teorija mljevenja Mljevenjem u vodenoj suspenziji struktura celuloznih vlakana kao i njihova fizikalno-hemijska svojstva izloena su znaajnim promjenama. Nakon produenog mljevenja vlaknina postaje masnija, to vrijedi za konanu kompoziciju pairovina. Takva papirovina tee se odvodnjava na situ papir-stroja, pri suenju traka se vie skuplja, a gotov proizvod je trajniji i jai. Utjecaj mljevenja na svojstva papira Ovisno o stupnju i karakteru mljevenja, konzistenciji, stupnju i dinamici, odvodnjavanja, kao i o stupnju i dinamici suenja, sile koje povezuju vlakna su razliite. O tim silama ne ovisi samo mehanika vrstoa, ve i sva ostala svojstva papira. Najee se govori o adhezijskim i kohezijskim vezama. Utjecaj tehnolokih uvjeta na proces mljevenja Veina svojstava papira ne ovisi samo o strukturi i vrsti vlakana, vec i o uvjetima njihove obrade na postrojenju za mljevenje. Na ukupan rezultat mljevenja utjeu i tehnoloki uvjeti kao sto su: temperatura, pH sredine, razliiti odaci, konezestencija pri mljevenju, te geometrija i ostali parametri strojeva za mljevenje. Vrste mlinova Prema nainu mljevenja razlikujemo diskontinuirano i kontinuirano mljevenje. Kontinuirano mljevenje moe biti pravo kontinuirano mljevenje, pri kojem vlaknina neprekidno dotjee u mlin, melje se i otjee dalje i ciklicno kontinuirano mljevenje pri kojem se vlaknina djelomino ili sva vraa u reciklaciju. Razlikujemo: holenderi konusni mlinovi mlinovi s diskom

Slika 4: Konstruktivna izvedba holendera: a) pogled odozgo b) vertikalni presjek: 1 rotor, 2 mehanizam za regulisanje pritiska mljevenja, 3 stator, A protoni kanal, C osovina rotora, J prilazni kanal, M regulator zazora, V - ispust

-9-

Slika 5: Jednorotorski i konusni mlin Kade i spremnici U odjelu pripreme upotrebljavaju se brojne vee i manje posude iji je openit naziv kade, a prema namjeni dobivaju dopunske nazive: sirovinske kade, prihvatne kade, meukade, kade za namjetanje komponenata, strojne kade i kade za posebne namjene. Zbog odravanja ujednaene konzistencije suspenzije i efikasnog mjeanja razliitih komponenata,kade su opremljene posebnim propelerima ili mjealicama,koje prisiljavaju suspenziju na neprestano kretanje.

Slika 6: Tipine izvedbe kada Proiavanje Sirovine sadre vie ili manje neistoa i nepoeljnih primjesa kao to su: pijesak i ostale mineralne neistoe, nerazvlaknjene nakupine celuloze i sl. Grube neistoe u starom papiru odvajaju se u ve primarnoj pripremi. Posebni magnetni hvatai odstranjuju zaostale eljezne komade, dok dio sitnijih neistoa uvijek ostaje u masi. Proista -vortrap sastoji se od vertikalno postavljene cijevi iji je promjer 100 do 150 mm, u koju se s gornje strane bono dovodi susupenzija pod tlakom 1,8 do 2 bara. Prikljuena glava na gornjem dijelu cijevi vortrapa izvedena je tako da suspenzija ulazi tangencijalno, zbog ega u cijevi nastaje intenzivno kruno kretanje, koje formira vrtlog, pa se suspenzija prema donjem dijelu cijevi proistaa kree spiralno. Dio vlaknine koji je proao kroz otvor zaslona, zbog smanjenog promjera krunog kretanja, ubrzava vrtnju, a nakon dolaska do ploe drugog zaslona odbija se od nje i usmjeruje kroz

- 10 -

sredite vrtloga prema gornjem izlazu. Zbog rotacijskog kretanja javlja se jaka centrifugalna sila koja djeluje na cjelokupnu masu u vrtlogu, ali ta sila je vea za estice vee gustoe. Zbog toga se te estice i komadii izdvajaju i kreu prema preiferiji vrtloga, pa dospijevaju do stijenke cijevi,stvarajui posebni sloj koji se zajedno sa ostalom suspenzijom kree spiralno prema dolje. Sortiranje Proiavanjem se iz susupenzije izdvoje uglavnom neistoe ija je gustoa vea od gustoe vlaknine. To su prije svega sitini celulozni vorii i grudice nerazvlaknjenih celuloznih vlakana, koji pri ranijoj obradi nisu uklonjeni. Meutim iz suspenzije valja odstraniti sve primjese koje ne odgovaraju sastavu dobro obraenog materijala za formiranje papirne trake. Za to su potrebni ureaji koji razdvajaju dobro vlakno od loeg vlakna ,a zovu se vornjaci, soriteri ili separatori. Dananje soritere moemo podijeliti na dvije skupine. To su ravni vibracijski soriteri i cilindrini soriteri. Cilindrine soritere moemo podijeliti na otvorene i tlane, te na horizontalne i vertikalne.

Slika 7: Ravni vibracijski sortier: 1 perforirani lim, 2 brizgalice sa vodom, 3 kvrice, 4 proiena vlakna

Instrumentacija Pojam instrumentacija obuhvaa ureaje za mjerenje i automatsku regulaciju fizikalnih i hemijskih veliina i elemenata tih ureaja. Automatska regulacija je proces odravanja ili mjenjanja prema zadanim uvjetima - razliitih fizikalnih i hemijskih veliina ili stanja.Neposredno sudjelovanje cvoraka se ostvaruje pomocu posebnih ureaja,tj. pomou automatskih regulatora. Operatori tehnolokog smjera takoer moraju poznavati osnove djelovanja tih specijalnih ureaja. Za automatsko odravanje ili programirano mijenjanje fizikalnih i hemijskih veliina, u praksi se primjenjuju razliiti automatski regulatori serijske proizvodnje. I pored toga to ti regulatori mogu biti vrlo razliiti po svojoj konstrukciji i po fizikalnim osnovama, svi oni imaju iste zajednike parametre. Mjerenje stupnja mljevenja Danas postoji niz razliitih konstrukcija i tipova takvih ureaja. Osim najnovijh, koji se osnivaju na optikim metodama, sva ta mjerenja osnivaju se na mjerenju brzine odvodnjavanja, bilo prema Schopper-Rieglerovoj osnovnoj metodi, ili prema kanadskoj standardnoj metodi. Kroz odvojak glavnog cjevovoda suspenzija dolazi u prelivenu

- 11 -

posudu, u koju je djelomino uronjen uplji valjak, iji je plat izraen od perforiranog lima, obloenog sitom. Valjak je spojen s pogonskim elektromotorom. Sito i sloj vlakana koji se odvodnjvanjem formira na njegovoj povrini, slue kao filtar kroz koji se iz suspenzije filtrira voda i prodire u unutranjost valjka. Zbog nesprestanog skidanja sloja vlakana s povrine sita, na gornjoj strani je strani valjka postavljen valji. Filtrirana voda iz valjka odlazi u okomito postavljenu kalibriranu mjernu cijev iji je izlazni otvor suen. Ispred tog otvora u cijevi je postavljen i kalibrirani zaslon s koncentrinim krunim otvorom. Zahvaljujui stalnom dotoku vode iz valjka i suenju izlaznog otvora mjerne cijevi,u njoj se do odreene visine nakuplja voda. Visina vode u mjernoj cijevi time predstavlja pokazatelj stupnja mljevenja. Umjesto mjerenja visine vode u mjernoj posudi, neke konstrukcije su predviene za mjerenje protoka na izlazu iz mjerne posude. Pri malom stupnju mljevenja odvodnjavanje kroz sloj vlakana na situ je bre, pa se razina vode u mjernoj posudi povisi. Pri veem stupnju mljevenja dogaa se obrnuto. Ciklus mjerenja ima tri faze: uzimanje uzorka iz cjevovoda, mjerenje i ispiranje. Slika 8: Shematski prikaz ureaja za kontinuirano mjerenje stupnja mljevenja: 1- posuda, 2 - prelivna pregrada, 3 - rotor sa platem od sita, 4 - sabirnik filtrirane vode, 5 - valji za skidanje vlaknine, 6 - mjerna cijev, 7 - mjerni zaslon, 8 - piezometriki detektor visine Priprema pomonih sredstava Da bi se postigla zahtjevna svojstva papira, ali i lake, uspjenije, a esto i ekonominije voenje pojedinih tehnolokih operacija, vlaknini se dodavaju brojna sredstva ovisno o vrsti papira koji se proizvodi. Pomocna sredstva obuhvaaju razna keljiva, optika bjelila, boje, punila, sredstva za povrinsko oplemenjivanje papira, razliite antikoagulanse, sredstva za spreavanje pjenjenja u suspenziji, tetencijska sredstva itd. Keljenje Keljenjem se postiu razliiti efekti od kojih su dva efekta osnovna. Prvi je djelovanje na apsorpcijska svojstva papira tj.vodoodbojnost, vodonepropusnost, odnosno hidrofobnost, a drugi se odnosi na bolje povezivanje vlakana u listu papira, ime se poboljavaju ostala svojstva papira. To je osnova za rakterizaciju keljiva i naina njihove primjene. Prema intenzitetu keljenja papire djelimo na punokeljene, polukeljene i nekeljene. Za punokeljene papire dodaje se 1,5 do 4% keljiva, a za polukeljene 0,5 do 1%, raunajui prema koliini vlakna. Po nainu keljenja paira razlikuje se keljenje dodavanjem u suspenziju i povrinsko keljenje. Pri dodavanju u procesu pripremanja papirne mase keljivo se dodaje u gotovu kompoziciju suspenzije, ime se postie keljenje po cijeloj dubini papirnog lista. Pri povrinskom keljenju keljivo se nanosi na

- 12 -

veim dijelom osuenu ili potpuno osuenu papirnu traku. Od keljiva koje se dodaje suspenziji najee se upotrebljava kolofonij, ali valja spomenuti i aluminij sulfat, koji u procesu keljenja papira ima vanu ulogu, dok u pripremi ima i druge uloge. Pomou aluminij sulfata podeava se i pH sredine te pomae fiksiranje keljiva na celulozna vlakna.

Slika 9: Shematski prikaz postrojenja za pripremu keljiva iz kolofonija: 1 recipijent, 2 mjerna posuda, 3 posuda za toplu vodu, 4 injektor, 5 emulgator, 6 prihvatne posude za pripremljeno keljivo

Vrste keljiva Keljiva od kolofnija. Za keljenje papira dodavanjem keljiva vlaknini najvie se upotrebljavaju prirodne smole biljnog porijekla, ija je osnova kolofonij,zapravo smjesa organskih smolnih kiselina, ija je opa hemijska formula C20H30O2. Najvie ima abietinske kiseline (C19H20COOH). Osim kiselina, kolofnij sadri i neutralne neosapunjive komponente. Aluminij-sulfat i natrij-aluminat. Zbog uspjenosti keljenja, potrebno je vlaknini dodati jo neko sredstvo koje omoguuje adsorpciju estica keljiva na povrinu vlakana. Da bi se to postiglo upotrebljava se kristalizirani alumiji-sulfat Al2(SO4)3x18H2O, koji esto pogreno zovemo alaun. U vodenoj otpini aluminij-sulfat podlijee hidrolizi. Jednadba reakcije izgleda ovako: Al2(SO4)3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2SO4 Umjesto aluminij-sulfata mogu se uspjeno upotrebljavati i druga sredstva. Od tih sredstava najee se upotrebljava natrij-aluminat, Na2Al2O4. Natrij-aluminat ima sposobnost flokulacije i zato u papiru dobro dri sve u vodi dispergirane estice kao i sitno dispergirana punila, a naroito titan-dioksid. Osim toga, smanjuje punjenje. Skrob. Skrob se najee upotrebljava kao dodatak da bi se poboljala ili postigla odreena svojstva papira kao sto su: tvrdoa, vrstoa, otpornost prema brisanju teksta i dr. Jo se koriste: Montana vosak Parafin Proteinska keljiva Kazein Sojin protein i sojino brano Keljiva ivotinjskog porijekla

- 13 -

Punila Osim vlaknine i sredstava za keljenje u kompoziciji veine vrsta papira nalaze se i punila. Sastoje se od mineralne tvari, a njihov je zadatak da papiru daju odreena svojstva. Papir sa punilom mnogo bolje prima tiskarsku boju, punila pridonose poveavanju neprozirnosti tankih papira, postie se bolja glatkoa i sjajnost povrine, papir je meki i podatniji, tvri, zvonkiji i krui. Kao punila za najrazliitije vrste papira upotrebljavaju se silikati, sulfati, sulfidi karbonati i oksidi. Vrsta i koliina punila koja se unosi u vlakninu ovisi o vrsti papira. Vrste punila: Kaolin Talk Azbestin Umjetna silikatna punila Azbestna punila Celulozno mineralni kompleks Diatomit Silen EF Gips Blankfiks Prirodna kreda ili kalcij-karbonat Titan-dioksid Povezivanje punila u papiru Gotova se sva punila, a neka od njih naroito, slabo veu za vlakninu, pa bi bez ostalih pomonih sredstava i dobro voenog tehnolokog procesa dolo do velikog gubitka tih punila, i to naroito u prvoj fazi odvodnjavanja papirne trake na situ papirstroja. Dio punila unesenih u suspenziju svakako se gubi, i to u dobro voenom tehnolokom procesu od 7 do 30%, a u loe voenom i do 60%. Udio punila koji se zadri u papiru, u odnosu prema unesenoj koliini punila, zove se stupanj iskoritenja. Na stupanj iskoritenja djeluju svojstva punila i vlaknine, stupanj mljevenja vlaknine, pH susupenzije, vrste keljiva i nain keljenja, kao i svojstva drugih komponenata. Kada je rije o utjecaju svojstva punila, mogli bismo ih podijeliti na mehanika, adsorpcijska i flokulacijska. Utjecaj punila na svojstva papira Dodavanjem punila vlaknini, poveava se specifina povrina estica u susupenziji. to je ta povrina vea, vea je i potrebna koliina keljiva. Osim gipsa i talka, punila pogoravaju stupanj keljenja, tj. da bi se postigao isti stupanj keljenja, potrebno je unositi veu koliinu keljiva. Stupanj keljenja smanjuje se naroito intenzivno kad je udio pepela veci od 10%. Zbog toga je pri proizvodnji punokeljenih papira koliina punila ograniena tako da maseni udio pepela ne bude vei od 6 do 8%.

- 14 -

Bojenje papira Bojenje je postupak kojim papiru dajemo eljenu boju i ton, tj. eljenu nijansu boje. Mnoge se vrste papira moraju obojiti. Osim intenzivnog bojenja, bojenjem se esto djeluje samo na osnovni ton boje papira. Tako,na primjer, ukast ton papira ispravljamo dodavanjem male koliine plave boje, a za pojaavanje bijele boje dodajemo optika bojila. Dojam to ga stvara boja zapravo je fizioloki uinak koji elektromagnetsko zraenje odreene valne duljine, ili kombinacija zraenja razliitih valnih duljina, izazivaju u naem biolokom receptivnom sustavu. Taj sustav ine oi i posebni centar u mozgu. Stoga je za ispravan pristup problemu bojenja, osim poznavanja tehnologije bojenja, potrebno poznavati i njegove fizikalne osnove. Klasifikacija bojila Bojila dijelimo na tri skupine: anorganska, organska i sintetska bojila. Prirodna organska i anorganska bojila kao i anorganska sintetska bojila danas se prilino rijetko upotrebljavaju za bojenje papira. Najvie se upotreblajvaju organsaka sintetska bojila koja pripadaju skupini anilinskih bojila. Klasificiramo bojila na: Bazina bojila Kisela bojila Supstantivna bojila Pigmentna bojila Hemijski aktivna bojila Postupak bojenja papira Izbor vrste bojila ovisi o namjeni papira. Papir,koji u dodiru s hemikalijama ne smije mjenjati boju, mora se bojiti supstantivnim ili pigmentnim bojilima. Papiri otporni prema vodi boje se sa baznim i supstantivnim bojilima, a papiri ija boja mora biti postojana na svjetlost - supstantivnim i pigmentnim bojilima. Pri izboru bojila mora se svakako uzeti u obzir vrtsa, ali i stupanj mljevenja vlaknine. Tri su osnovna postupka bojenja papira. Bojenje potapanjem papirne trake u otopini bojila, povrinsko bojenje i unoenje bojila u suspenziju papirovine. Priprema papirovine Tehnoloke operacije kompozicije papira. pripreme papirovine poinju mijeanjem komponenata

Namjeavanje komponenata Na starijim postrojenjima za kontinuiranu pripremu upotrebljavani su razliitiji ureaji za doziranje unoenja pojedinih komponenata - od prelivnih posuda do dozirnih (mjernih) crpki. Na savremenim postrojenjima upotrebljavaju se automatski regulatori protoka, iako se ponekad za doziranje pomonih sredstava jo uvijek upotrebljavaju dozne crpke.

- 15 -

Na slici 10 je prikazana tipina ema savremenog postrojenja za namjeavanje komponenata. Linije svih komponenata opremljene su automatskim regulatorima protoka, ispred kojih su(to na slici nije prikazano ) postavljeni regulatori koncentracije (za hemikalije). Tako je omogueno unoenje komponenata u kadu za namjeavanje u tano odreenim postatcima,misle na suhu tvar. Ukupan dotok svih komponenata u kadu za mijeanje, uz protok aluminij-sulfata koji se uvodi u strujnu kadu, jednak je koliini koja iz kade za namjeavanje protjee preko regulatora FR.

Slika 10: Tipina shema suvremenog postupka za namjeavanje komponenata papirovine Strojna kada Gotova kompozicija papirovine dolazi u strujnu kadu koja slui kao prolazni akumulaciski spremnik. Strojnom kadom prestaju tehnoloki procesi pripreme i poinje proces proizvodnje papira. Na starijim postrojenjima za nekontinuirane pripreme, strojne kade su imale veci kapacitet nego na savremenim postrojenjima, na kojima taj kapacitet osigurava proizvodnju na papir-stroju koja traje 30 od 40 minuta. Kada je opremljena snanim ureajem za mjeanje. Stalnim intezivnim mjeanjem sprijeava se izdvajanje punila i taloenje, a time se odrava stalna ujednaenost kompozicije. Na izlaznom cjevovodu iz kade, iza crpke ja postavljen regulator konzistencije. Reguliranje konzistencije u toku cijelog tehnolokog procesa pripreme mora biti najtanije i najpouzdanije, jer je to posljednje mjesto reguliranja i svaka promjena konzistencije vlaknine iz strojne kade izravno se odraava kao promjena gramature papira.

- 16 -

Protona nivo posuda Suspenzija iz strujne kade se mora viestruko razrijediti, omjer razreivanja suhe suspenzije krece se do 1:1000. Tano namjeavanje vlaknineiz strujne kade sa vodom teko se postie s pomou crpki ili pomou standardnih automatskih regulatora protoka. Zbog toga se ve desetljeima i industriji celuloze i papira uspjeno upotrebljavaju protone nivo-posude. Osnovna izvedba takve posude ja prelivna nivoposuda (slika). Tekuina dolazi u prelivnu posudu i otjee cjevovodom na kojemu je postavljen ventil za reguliranje istjecanja. Koliina tekuine koja dolazi u posudu mora biti vea od koliine koja istjee. Na taj je nain osigurano da razina tekuine u posudi bude uvijek iznad visine prelivne ograde i da se stanovita koliina tekuine preliva u odvodni dio posude. U stabiliziranom stanju, tj. Sve dok ima preliva, visina h od ventila do povrine tekuine u posudi je konstantna, a brzina istjecanja v je jednaka:

g- gravitacijska konstanta K- konstanta proporcionalnosti Koliina tekuine koja protjee kroz ventil ovisi samo o otvoru ventila i uz uvjet da povrina tekuine nije uzburkana, ta koliina, odnosno protok ,veoma je konstantan. Meutim dotjecanjem papirovine s gornje strane se povrina uzburka. Osim toga, poveanjem prelivne koliine dolazi do nagiba povrine u smjeru prelivanja. Sve to utjee na promjenu visine h, a time i na brzinu istjecanja. Da bi se ti tetni utjecaji smanjili potrebno je poveati visinu h na nekoliko metara. Uzburkanost povrine se se rjeava spajanjem dovodnog cjevovoda na donju stranu posude, a utjcaj vrtloga smanjuje se postavljanjem pregrade izmeu otvora za dotok i otjecanje. Protona posuda predstavlja taan i pouzdan regulator protaoka. Pokvari li se regulator razine,ta posuda postaje prelivna posuda, pa se uz poveanu panju proizvodnja na papir-stroju moe nastaviti, naroito ako se proizvodi papir neto vee gramature. Slika 11: Tipina prelivna nivo-posuda

Stroj za izradu papira (papir-stroj ili papir-maina) U tehnolokom smislu papir-stroj poinje strojnom kadom, dok promatran kao konstrukcijsko-tehnoloka cjelina poinje natonikom. Nasuprot tome priprema papirovine stvarno se dovrava tek dolaskom natonog mlaza suspenzije sito papirstroja, tek na tom mjestu poinje formiranje papirne trake. Papir-stroj se moe podijeliti na dvije osnovne funkcionalne cjeline, koje se obino nazivaju mokri i suni papir-stroja. Mokri se dio opet dijeli na dvije jasno razgraniene cjeline. Jedna od njih ja formiranje papir tarke, a druga odvodnjavanje preanjem. U procesuformiranja papirne trake se odveoi nekih 15 do 20% suhe tvari, a zatim se prea. Preanjem se zavrava proces mehanikog odvodnjavanja do suhoce 38 od 50%. Nakon mokrog dijela , papir traka dolazi u suni dio papir-stroja, gdje se uz utroak toplinske energije osui do oko 96%.

- 17 -

Osuena papit traka se zatim kalandrira i namotava, te odnosi sa papir-stroja u odjel dorade i dovravanja proizvodnje. Mokri dio papir-stroja Natok Poslije natonog razreivanja i proiavanja pirovina dolazi u natonik. Osnovni zadatak natonika je pripremanjei osiguravanje ravnomjernog natoka pirovine a pokretnu beskrajnu traku sita, na kojoj se formira papirna traka, uz istodobno postupnoodvodnjavanje. Ravnomjeran natok znai da konstrukcija natonika mora ispuniti nekoliko razliitih funkcija: brzina natonog mlaza mora biti jednaka i konstantna po cijeloj irini i visini tok bez turbulencija brzina mora biti jednaka, ili malo manja od brzine sita Konstrukcija izlaznog dijela natonika natonog otvora mora biti takva da osigura mogunost reguliranja potrebne debljine natonog mlaza, koja mora biti jednaka po cijeloj irini. Papirovina u natonom mlazu mora imati dobru i ravnomjernu disperziju vlakana. U idealnom sluaju bi u svakom kubinom milimertu suspenzije natonog mlaza trebao biti jednak broju estica svih komponenata papirovine. Samo iz tako jednoliko dispergovane papirovine moe se formirati papirna traka potpuno ujednaenih svojstava i izgleda. Da bi se to postiglo, u natoniku se mora osiguratiintezivno mjeanje i neprestano kretanje suspenzije. Mirovanje i bilo kojem dijelu natonika izaziva flokule velike oko 20 mm. Pri formiranju papirne trake, na mjestima flokula papir ima veu gramaturu, a to mjesto je okrueno zonom mnogo manje gramature. Ovo je rijeeno tako to u savremenim strojevima postavljaju se i posebno izvedene cijevi instalacije za dovod natono razrijeene papirovine u natonik. To su razliite varijante razdjelnika, koji omoguuju, da pritisak i brzina toka suspenzije koja ulazi u natonik budu jednaki po cijeloj irini.osim natone brzine,koja se kontrolira natonim tlakom,a u novije vrijeme i mjeri pomou intrumenata, vrlo vanu ulogu za ispravno formiranje papirne trake ima i kut pod kojim natoni mlaz dolazi na sito. Natoni kut se regulira podeavanjem relativnog poloajagornjeg i donjeg mlazninog ruba. Vrste natonika: otvoreni tlani natonik zatvoreni natonik neposredni natonik difuzorski natonik Sitov dio papir-stroja Kod papir-strojeva kod kojih se papirna traka formira na dugom situ, taj dio obino zovemo sitov dio. Sitov dio sastoji se od dugog beskrajnog sita, koje je nagnuto preko prsnog valjka. Gornji, radni dio sita, zove se sitov stol, on se sastoji od prsnog stola ija je namjena da smanji brzinu odvodnjavanja na poetku sitova stola i time omogui da se na poetku formiranja kompozicija papirne trake bolje rasporede to osigurava bolje formiranje papirne trake, te niza noseih valjaka koji se zovu registarski

- 18 -

Slika 12: Osnovni sustav konstrukcije sitovog dijela papir-stroja: 1 natonik, 2 nivo-posuda, 3 natona crpka, 4 ureaj za ienje papirovine, 5 sito, 6 registarski valjci, 7 odsisne komore, 8 eguter, 9 gauni valjak, 10 sitova voda, 11 bunar sitove vode, 12 gauna jama valjci i osisnih komora. Registarski valjci osiguravaju ravnu povrinu sitova stola, osim toga njihova vrtanja kod veih brzina uveliko pomaze odvodnjavanju mokre papirne trake. Za obrezivanje neravnih rubova papirne trake s obje strane papirne trake postavljeni su rubni nozevi. To su zapravo mlaznice, koje pomou tankog mlaza vode uzduno reu rubove papirne trake. Duina sita ovisi o kapacitetu, a prije svega o brzini papir-stroja. Za dobivanje dobro formirane papir trake na situ, potrebno je odreeno vrijeme. Mokra papirna traka je mehaniki preslaba da bi se mogla odvojiti od sita, pa se mora podvrgnuti dopunskom odvodnjavanju. Zbog toga se sa donje strane sita postavljaju odsisne komore pomou kojih se vakuumom kroz sito iz papirne trake odsisava voda sve dok njezina suhoa ne bude oko 10%. Nakon odvajanja od sita , papirna traka se vodi na prese. Presovanjem takve mokre papirne trake ,postie se odvodnjavanje znatne koliine vode, poveava se gustoa papira, poveava se otpornost prema uzdunom kidanju papira i prema raslojavanju vieslojnog papira. Zadatke procesa presovanja dijelimo na: optimalno mogue odvodnjavanje zgunjavanje strukture papira i poveanje mehanikih svojstava mokre i suhe papirne trake poveanje uzdune jaine papira i sile raslojavanja kartona poboljanje svojstava povrine papira Prema konstrukciji prese moemopodijeliti na: obine prese odsisne perse visokouinske prese

- 19 -

Suenje Presovanjem mokre papirne trake na presama, dovren je proces hidrodinamikog odvodnjavanja. Ovisno o postrojenju i vrsti papirna, mokra papirna traka sadri jo uvijek 50 od 70% vode. Preostala voda se odstranjuje isparavanjem, sui do vrijednosti od 4 do 7 % vode, to znai da se uspostavlja ravnotea izmeu vlanosti okolnog zraka i vlanosti papirne trake. Papir se sui uz potronju toplinske energije, kao izvor topline upotrebljava se zasiena vodena para. U procesu suenja ispari od 1,2 do 2 kg vode po kilogramu papira, to znai da je potrebna dvostruko vea koliina pare. Da bi smo to bolje razumjeli proces suenja, potrebno je imati to jasniju sliku o mehanizmu vezanja vode u mokroj papirnoj traci. To vezivanje moe biti hemijsko, fizikalno-hemijsko, fizikalno (mehaniko). Najvra je hemijska veza, kod te veze voda ulazi u strukturu materijalai ne izlaizi u procesu suenja moze se odstraniti jedino arenjem. Fizikalno-hemijska veza sastoji se od adsorpcijskih i osmotskih veza, a fizikalna veza sastoji se od vode koja se zadrava upijena meu odvojenim celuloznim vlaknima, kao i voda koja se nalazi u kapilarama celuloznih vlakana vezana kapilarnim silama. Proces suenja odvija se u dvije faze: suenje papirne trake zagrijavanjem na povrini sunog valjka(kontaktna faza) suenje papirne trake na putu izmeu dva naredna suna valjka (nekontaktna faza)

Slika 13: Shematski prikaz postrojenja za suenje pomou valjaka: 1 donji suni pust, 2 suni valjci, 3 gornji suni plat, 4 valjci za suenje pustova U kontaktnoj fazi svakog ciklusa papirna traka se zagrijava, preuzimajui toplinsku energiju s povrine zagrijanog sunog valjka. Ta toplinska energija troi se na zagrijavanje i isparavanje vode iz papirne trake. U drugoj nekontaktnoj fazi ciklusa suenja, na putu do narednog sunog valjka, dolazi do isparavanja s obje strane lista, zahvaljujui akumuliranoj toplinskoj energiji u prvoj fazi. U toj fazi ciklusa papirna traka se hladi. Faktori koji utjeu na uspjenost i brzinu suenja ppira moemo podijeliti na dvije skupine. Prvoj skupini pripadaju oni faktori koji utjeu na prelaz topline . posebno mijesto u toj skupini ima zrak i ostali plinovi koji se ne ukapljuju i kijih uvijek ima u pari u malim koliinam. Drugoj skupini pripadaju oni faktori, koji utjeu na uspjenost oslobaanja pare iz zagrejane mokre papirne trake. To je sistem ventilacije i brzine stroja. Poveanjem brzine papir-stroja skrauje se vrijeme kretanja slobodne papirne trake izmeu dav naredna suna valka. Radi toga se smanjuje hlaenje papirne trake,a

- 20 -

intenzitet isparavanja se poveava. Prema tome, poveanjembrzine stroja poveava se uspjenost procesa suenja. Utjecaj svojstava papira na suenje Karakteristike papirne trake, a naroito njezina debljina, odnosno gramatura, znatno utjeu na suenje. Za izraunavanje brzine suenja u zavisnosti o gramaturi, moe posluiti jednaina. = k1q1,238 - vrijeme suenja K1 koeficijent koji zavisi o temperaturi sunih valjaka

Dijagram 1: Ovisnost brzine suenja o stupnju mljevenja Iz ove jednaine proizilazi da produljenje vremena suenja nije linearno proporcionalno porastu gramature papira, ve je nesto bre. I stupanj mljevenja vlaknine znatno utjee na proces suenja. Jako mljevena vlaknina formira zbijenu strukturu papirne trake, pa je u takvom papirnom listu difuzno kretanje vlage mnogo tee nego to je to u listkoji je formiran od slabo mljevene vlaknine. Utjecaj suenja na svojstva papira Pri suenju papirne trake mijenja se niz fizikalno-hemijskih karaktreistika papira. Oslobaanjem slobodne i vezane vode, papir se skuplja u sva tri smjera u prostoru, mijenja mu se plastinost, gipkost, hidrofilnost i vrstoa. Tijesnim dodirom izmeu vlakana, do kojega dolazi udaljavanjem vode, stvaraju se uvijeti za nastajanje vodikovih veza izmeu slobodnih hidroksilnih skupina na povrini mikrofibrila susjednih vlakana. Spomenute promjene nastaju postepeno. Kada suhoa iznosi 55%, oslobaanjem slobodne vode papirna traka se skuplja uglavnom po debljini, veza izmeu vlakana zasniva se na silama trenja. Kod suhoe 60% voda poinje nestajati s povrine vlakana, ali jo uvijek ostaje u unutranjim kapilarama vlakna. Tada se vlakna poinju povezivati vodikovim vezama posljedica toga je skupljanje papira u sva tri smjera. Kod suhoe 70% skupljaju se samo vlakna, a zahvaljujui tome i papir, dovrava

- 21 -

se formiranje veza meu vlaknima, smanjuje se debljina trake, papir dobiva maksimalnu vrstou, ail elastinost vlakana se smanjuje. Upravo to smanjivanje elastinosti, a time i poveanje lomljivosti zahtijeva vlo paljivo dosuivanje papira. Dosuivanje papira izaziva hemijski proces okiseljavanja i termiku destrukciju celuloze, koja mijenja stupanj polimerizacije, pri emu se smanjuje sardaj -celuloze a poveava sadraj - i celuloze. Sve to moe znatno smanjiti vrstou papira, ali se vee termike destrukcije i promjene polimerizacije mogu pojaviti samo pri duem pregrijavanju. Naglo suenje visokom temperaturom sunih valjaka izaziva smanjenje mehanike vrstie i gustoe papira, ali poveava prozornost, mo apsorpcije, vodonepropusnosti i voluminoznosti. Razliite izvedbe sunog postrojenja Suni dio strijeva za izradu papira i kartona sastoji se od odreenog broja eljeznih ili elinih sunih valjaka. Oni su rasporeeni najee vodoravno, u dva usporedna niza tako da se jedan niz nalazi iznad drugog. Kod strojeva za izradu kartona valjci su nekada rasporeeni u tri niza, a postoje i postrojenja s vertikalnim rasporedom dijela sunih valjaka. Temeljni elemenat procesa kontaktnog suenja je suni valjak, jer u njemu dolazi do izmjene topline, napajanja parom, kondenzacije i odvoenja kondenzatora. Parna glava konstruirana je tako da se dovedena para i odvod kondenzata obavlja kroz zajedniku armaturu. Para se dovodi kroz nepokretnu cijev koja zbog bolje raspodjele para u valjku ima na vrhu niz otvora. Kondenzar se iz valjka odvodi pomou liaste crpke koja rotira zajedno sa valjkom. Prilikom vrtnje lica zahvata kondenzat s dana valjka, podiu ga do visine sredita i izlijevaju u proirenje na ulaznom dijelu odvodne cijevi kondenzata. Na kraju sunog postrojenja postavljaju se dodatni valjci za hlaenje papira poslije suenja. Broj sunih valjaka ovisi o kapacitetu i brzini postrojenja, ali i o vrsti gramature papira. Postrojenja za proizvodnju kondezatorskih papira imaju 6-8 suni valjak dok brzohodni strojevi za proizvodnju novinskog papira imaju 50-70 suni valjaka. Strojevi koji sadre samo jedan suni valjak velikog promjera proizvode tanke, jednostrano glatke higijenske papire i sanitarne papire. Za proizvodnju kartona veih gramamtura potrebne su velike sune skupine s mnogo sunih valjaka. Savremena proizvodnja kartona zahtjeva i ugradnju prese.Na istom postrojenju ne mogu se proizvoditi sve vrste papira, a to se odnosi i na ostale dijelove postrojenja za proizvodnju papira, izrauju se specijalizirana postrojenja namijenjena proizvodnji odreene skupine papira ili ak samo jedne vrste papira.

Slika 14: Suno postrojenje s jednom sunom sekcijom iza jenki-valjka

- 22 -

Slika 15: Suno postrojenje za proivodnju flutinga

Slika 16: Suno postrojenje za proizvodnju kraft-papira Parni i kondenzacijski sustav Suenje vlane papirne trake vrlo je kompleksno. Odvija se postupno od jednog do drugog sunog valjka, i to u skladu s temperaturnom krivuljom, koja mora biti prilagoena vrsti i gramaturi papira, kao i brzini stroja. Preintezivno dovoenje toplinske energije vlanoj papirnoj traci uzrokuje perenapregnutost celuloznih vlakana i krutost povrine papira. Posljedice toga je povean otpad. Sve to je uinjeno u mokrom dijelu postrojenja da bi se ostvarila zadana kvaliteta papira, moe se upropastiti u sunom dijelu. Osim toga, u pogledu potronje energije, suno postrojenje je najskuplji dio postrijenja za proizvodnju papira. Suni valjak Temeljni element procesa kontaktnog suenja papira je suni valjak, jer u njemu dolazi do izmjene toplote, napajanja parom, kondenzacije i odvoenja kondenzata. S obzirom na izvedbu naina odstranjivanja kondenzata tipovi sunih valjaka su: 1. suni valjak sa liastom crpkom za izbacivanje kondenzata 2. suni valjak sa odovodom pare pomou nepokretne sifonske cijevi 3. suni valjak sa rotirajuim sifonom i parnom glavom 4. suni valjak sa dva rotirajua sifona

- 23 -

Slika 17: Shematski prikaz presjeka sunog valjka sa liastom crpkom za izbacivanje destilata: 1 plat sunog valjka, 2 bona strana, 3 ulazni otvor sa zabrtvljenim otvorom, 4 crpka, 5 dovod pare, 6 odvod kondenzata Dopunska oprema: 1. Ofsetna presa Stupanj glatkoe povrine papirnog lista jedna je od osnovnih osobina papira namijenjenih za tisak i pisanje. Povrinska glatkoa se postie kalandriranjem suhe papirne trake na strojnom ili na superkalanderu. Stanovit stupanj glatkoe moe se postii i sa mokrom papirnom trakom pomou tzv. Ofset prese koja se postavlja neposredno ispred sunog postrojenja. Ona se sastoji od dva valjka, a zadatak prese je da stlai papir i da mu time dadne odreenu glatkou. 2. Njemaka presa koristi se za postizanje visokog stupnja glatkoe. Sastoji se od dva valjka pri emu se gornji elestini valjak koristi za tlaenje papirne trake u odnosu na donji glet valjak. Pored svih priprema papira potrebno je poveati i istegljivost papira. Pri proizvodnji ambalanih papira, a naroito kraft-papira za vree poeljno je da papir bude istezljiviji od standardno proizvedenog papira. U svrhu toga postavlja se na polovici sune skupine dodatno postrojenje. To postrojenje se sastoji od jednog valjka i gumene trake. Na poetku nalijeganja gumena traka je jae napregnuta, dok je odmah nakon toga lagano olabavljeno, pa dolazi do pomaka unatrag ali i do suenja. Rezultat toga je stvaranje sitnih nabora u oba pravca papirne trake. Vlaenje suhe papirne trake One vrste papira koje se moraju naknadno doraditi na superkalanderu redovito se ne kalandiraju strojnim kalanderom. Meutim, za superkalandiranje, ili tanije za satiniranje, papirna traka se mora predhodno dopunski navlaiti. Vlai se obino neposredno prije namatanja na papir-stroju, ali i naknadno na posebnom ureaju. Postoji vie naina vlaenja: 1. Ovlaiva sa etkom

- 24 -

2. Ovlaiva sa brizgalicama 3. Aeroraspriva Uzduno rezanje papir trake na papir-stroju Prije namatanja papirne trake u role, na nekim se papir-storjevima traka najprije uzduno izree na ue trake, a zatim se istodobno namata na nekoliko odvojenih uih rola koje se zovu koturi. Iako nakon toga nakanadno tezanje nije potrebno, to ima i nedostatke pa se malokad primjenjuje. Namotavanje papirne trake Gotova papirna traka namotava se na ureajima koji se zovu namotai. Strojni namota je posljedni elemnt kontinuirane proizvodnje papira. Osim u sluaju kada se vlai i predhodno uzduno ree, papir sa strojnog kalandera vodi se neposredno na namota, gdje se beskrajna papirna traka namotava na posebne eljezne valjke koji se u svijetu i kod nas nazivaju tamburi. Postoji vie tipova namotaa. Aksijalni namotai imaju noviju konstrukciju. Nemaju frikcione spojke nego poseban pogon na elektromotor, ija se brzina moe regulirati. Tangencijalni namotai imaju najiru primijenu. Na slici je prikazana konstrukcija poznata pod nazivom Pope ili enegleski namota. To je jednostavna konstrukcija koja omoguava znatno usavravanje i poboljanje namotavanja papira na tambur, bez posebne sinhronizacije obodne brzine role papira sa brzinom papirne trake.

Slika 18: Tangencijalni namota sa zamjenom tambura: 1,2,3 sapnice sa kondenziranim zrakom za uvoenje papirne trake, 4 rola papira, 5 pomoni viljukasti leaj, 6 radni leaj, 7 pogonski valjak, x pomak valjka, D struja zraka

Dorada i dovrenje Satiranje ili kalandiranje jeste postupak u kojem se jedna traka manje ili vie plastinog materijala provodi izmeu dva valjka ili vie njih koji traku tlae, uz istodobni uzajamni frikcioni postupak, odnosno proklizavanje. Jedan od efekata kalandiranja jeste stlaovanje papira, a ukupni efekat oituje se prije svega u poboljanju svojstava papira. Satiranje se vri pomou tzv. superkalandera. Postoje razliiti tipovi superkalandera od kojih je svaki predvien za rad u okviru relativno velikog broja parametara. Na slici su prikazana sva tipa superkalandera, otvoreni i zatvoreni. esto se

- 25 -

upotrebljavaju otvoreni zbog lakeg rada. U sklopu svakog superkalandera nalazi se odmota i namota papirne trake, s torzionim ureajem za kontroliranje njene zattegnutosti. Pogon valjka se ostvaruje preko jednog od eljeznih valjaka. Radan brzina superkalandera ovisi o konstrukciji i namijeni. Snaga za pogon superkalandera ovisi o broju valjaka, radnoj irini, radnoj brzini, maksimalnom linijskom pritisku, a moe se priblino raunati po empirijsko jednadbi: N = k n v b , gdje je n broj valjaka v- radna brzina b radna irina k koeficijent ovisan o stroju i vrsti papira U doradne operacije papira ubraja se i impregnacija (obrada sa impregatorskim sredstvima primjer pH trake) i kairanje papira (lijepljenje zatitnih folija, npr. plastifiicranje). U dananje vrijeme tehnologija proizvodnje papira i celuloze je jako automatizovan postupak.

Slika 19: Konstrukcija otvorenog superkalandera: 1 donji valjak, 2 mehanizam za podizanje valjaka, 3 metalni valjci, 4 papirni valjci, 5 otvoreni nosa

- 26 -

Ekoloki aspekt zagaenje okoline tehnolokim postupkom proizvodnje celuloze i papira Tehnoloki proces proizvodnje celuloze i papira spada meu vee zagaivae ivotne sredine, jer se odvijanje procesa vri, pored troenja energije, troenjem drvne mase i hemikalija koje se u toku procesa izdvajaju u okolinu. Intenzitet izdvajanja sumpornih spojeva zavisi od vrste tehnolokog procesa dobijanja vlakna (sulfatni, sulfitni, NSSC i dr.) stepena zatvorenosti regeneracionog kruga, vrste papira, kao i voenja tehnolokog procesa. U analizi uzronika zagaivaa u procesu proizvodnje celuloze i papira posebno mjesto zauzima energetski kompleks, gdje se izdvajaju sumporni spojevi u dimnim gasovima u ljaki i ugljena praina. U pogledu strategijskih Opredjeljenja za smanjenje emisije sumpornih spojeva iz energetskih kompleksa (ugljeni kotlovi) celuloze i papira postoji rjeenje u odsumporavanju dimnih gasova koje je skupo i primjenjuje se za vee eneregetske jedinice. Za proces proizvodnje celuloze i papira prethodno se moraju ispuniti osnovni uslovi: za stvaranje krugova za lugove, vlakna, vode, energiju, a time se u osnovi vri zatvaranje jednog dijela i kruga za sumporne spojeve, a nakon toga vri se sakupljanje i spaljivanje sumpornih spojeva.

Reference [1] [2] orluki, F., Tehnologija papira, prvo izdanje, kolska knjiga Zagreb, 1987. Peri, B., Poznavanje celuloze i papira, prirunik za komercijaliste, drugo preraeni i dopunjeno izdanje, Graevinska knjiga a.d., Beograd, 2004. Jaganjac, A., Tahirovi, I., Osnove hemijske tehnologije za studente hemije, Univerzitet u Sarajevu, Prirodno-matematiki fakultet, Odsjek za hemiju, Sarajevo, 2005.

[3]

- 27 -