Geavanceerde chemische pulptechnieken:verbetering van de sterkte en duurzaamheid bij de papierproductie

Inleiding:

Je besteedt een tijdje aan papierfabrieken, en zoveel zul je al snel merken:dat alles afhankelijk is van de pulp.    

Bij grootschalige papierproductie bepaalt de manier waarop pulp wordt geproduceerd later stilletjes veel dingen:sterkte, textuur en zelfs hoe het papier zich gedraagt tijdens de verwerking. Chemisch verpulveren is de voorkeursmethode onder de verschillende methoden die tegenwoordig worden gebruikt en waarbij consistentie en duurzaamheid in aanmerking worden genomen.

De pulp- en papierindustrie kent een meerderheid van besluitvormers die zich al bewust zijn van de fundamentele zaken. In de zoektocht naar het stroomlijnen van de activiteiten – of het oplossen van kwaliteitsproblemen – zou het echter nuttig zijn om nader te bekijken hoe het chemische pulpproces in werkelijkheid functioneert.

In dit artikel wordt op een gegronde manier naar het onderwerp gekeken. We zullen door de belangrijkste chemische pulpverwerkingsprocessen bij de productie van industrieel papier wandelen, stap voor stap door het kraftpulpproces in de papierindustrie, en, het allerbelangrijkste, uitpakken hoe chemische pulpverwerking de papierkwaliteit en sterkte beïnvloedt in daadwerkelijke productieomgevingen.

Uitgangspunt:wat chemisch verpulveren werkelijk doet

Op een eenvoudig niveau bestaat hout uit aan elkaar gelijmde vezels.

Die “lijm” is lignine. Het doel van chemische pulpverwerking is om het grootste deel ervan te verwijderen terwijl de vezels bruikbaar blijven. Klinkt eenvoudig, maar in werkelijkheid kan het hier fout gaan, of helemaal goed.

In het bredere industriële papierproductieproces zet deze fase de toon. Als de vezels hier beschadigd raken, kan geen enkele verfijning of afwerking dit later volledig herstellen.

Dat is de reden waarom fabrieken zoveel tijd besteden aan het verfijnen van dit deel van de stappen in het papierproductieproces, ook al wordt er niet altijd over gesproken buiten technische teams.

Grondstoffen zijn belangrijker dan het lijkt

Er wordt gezegd dat het alleen maar hout is, maar zo ervaren molens het.

Het soort houtpulp dat wordt gebruikt, of het nu zachthout of hardhout is, heeft een aanzienlijk verschil in het resultaat.

• Zachthout → langere vezels, betere sterkte 
• Hardhout → kortere vezels, gladder oppervlak

Voordat het hout het chemische pulpproces ingaat, wordt het ontschorst en versnipperd. 

Niets ongewoons daar. Maar consistentie van de chipgrootte? Dat is waar operators kieskeurig worden.

Ongelijke frieten worden niet gelijkmatig gaar. En ongelijkmatig koken betekent inconsistent vruchtvlees. Het is een van die kleine details die stilletjes de hele papierproductieketen beïnvloeden.

Chemische pulpverwerkingsprocessen bij de vervaardiging van papier.

Er bestaat geen one-size-fits-all techniek. Mills heeft in de loop der jaren ook een aantal belangrijke strategieën gekozen, die allemaal hun afwegingen met zich meebrengen.

Kraft-proces

Dit is het werkpaard van de pulp- en papierindustrie.

Het is niet vlekkeloos, maar het is zeker. De gebruikte chemicaliën (voornamelijk natriumhydroxide en natriumsulfide) hebben het vermogen om lignine af te breken zonder overmatige hoeveelheden van de vezelstructuur te vernietigen.

Nog een reden waarom molens bij kraftpapier blijven? Chemisch herstel. Het kunnen hergebruiken van chemicaliën maakt economisch een groot verschil.

Sulfietproces

Deze neemt een andere route:zuur in plaats van alkalisch.

Het kan helderdere pulp produceren, wat nuttig is voor bepaalde kwaliteiten. Er wordt echter minder soepel omgegaan met schommelingen in de kwaliteit van grondstoffen. Dit is een van de redenen waarom het tegenwoordig niet zo populair is. 

Frisdrankpulping

Komt vaker voor bij niet-houttoepassingen.

Als je te maken hebt met landbouwresten, werkt deze methode. Voor toepassingen met hoge sterkte komt het echter niet helemaal overeen met kraft.

Kraftpulpproces stap voor stap in de papierindustrie

Laten we het proces van het verpulveren van kraftpapier in de papierindustrie stap voor stap opsplitsen – niet alleen als lijst, maar ook hoe het zich feitelijk afspeelt in fabrieken.

Koken (spijsvertering)

Dit is waar de meeste actie plaatsvindt.

Houtsnippers worden met chemicaliën onder hoge temperatuur en druk gekookt. Het idee is om lignine op te lossen zonder de vezels te gaar te maken.

En eerlijk gezegd is dit evenwicht lastig. Als u het te ver duwt, neemt de vezelsterkte af. Houd je te veel in, dan blijft lignine achter.

Wassen

Na het koken wordt de pulp gewassen.

Niet alleen voor de reinheid:deze stap verwijdert resterende chemicaliën en opgelost materiaal. De overgebleven vloeistof (zwarte drank) is geen afval. Het maakt deel uit van een herstellus.

Screening

Zelfs bij gecontroleerd koken valt niet alles gelijkmatig uiteen.

Screening helpt bij het verwijderen van de uitval (ongekookte chips of te grote deeltjes). Het is een kwaliteitscontrolestap, eenvoudig maar noodzakelijk.

Bleken (soms)

Niet al het papier hoeft helderwit te zijn.

Maar als dat wel het geval is, komt bleken aan de orde. Verschillende fabrieken gebruiken verschillende volgorden, afhankelijk van de kosten, regelgeving en vereisten voor eindgebruik.

Chemisch herstel

Dit is waar chemische pulpproductie duurzamer wordt dan mensen verwachten.

De eerder gebruikte chemicaliën worden teruggewonnen en hergebruikt. Daarbij wordt ook energie opgewekt. Zonder deze stap zouden de economische aspecten van het industriële papierproductieproces er heel anders uitzien.

Waar dit past in het volledige papierproductieproces

Zodra het verpulveren klaar is, gaat het proces verder, maar het draagt alles uit deze fase met zich mee.

De overige stappen in het papierproductieproces omvatten:

• Vezelraffinage 
• Velvorming
• Druk op 
• Drogen 
• Oppervlakafwerking 

Als de pulpkwaliteit inconsistent is, zullen operators hier problemen gaan zien:slechte hechting, breuken, ongelijke vellen. Het gaat allemaal terug.

Hoe chemische pulpverwerking de kwaliteit en sterkte van papier beïnvloedt

Dit is waar zaken rechtstreeks verband houden met bedrijfsresultaten.

Begrijpen hoe chemische pulpverwerking de papierkwaliteit en sterkte beïnvloedt, is niet alleen technisch, maar ook praktisch.

Vezellengte en sterkte

Bij chemisch verpulveren wordt de vezellengte over het algemeen beter behouden dan bij mechanische methoden.

Dat vertaalt zich in sterker papier. Vooral belangrijk voor verpakkingskwaliteiten.

Vezelreinheid

Het verwijderen van lignine verbetert de vezelbinding.

Een betere hechting betekent minder zwakke plekken in de plaat. Dat merk je snel in de productie.

Helderheidsstabiliteit

Minder lignine =minder vergeling na verloop van tijd.

Voor printtoepassingen is dit belangrijker dan mensen denken.

Flexibiliteit

Chemisch behandelde vezels zijn gemakkelijker om mee te werken tijdens de velvorming.

Ze buigen in plaats van breken, waardoor verliezen tijdens de productie worden verminderd.

Technologie verandert de manier waarop fabrieken dit benaderen

Ook al zijn de fundamenten niet veel veranderd, de manier waarop fabrieken het chemische pulpproces uitvoeren, is dat wel.

Continue vergisters hebben bijvoorbeeld in veel faciliteiten batchsystemen vervangen. Ze bieden een betere consistentie, ook al brengen ze hun eigen uitdagingen met zich mee.

Dan is er nog de delignificatie van zuurstof, waardoor de belasting van de bleekfasen in feite wordt verminderd. Het is een kleine verschuiving, maar het verbetert zowel de kosten als de milieuprestaties.

Digitale monitoring is een ander gebied dat stilletjes impact maakt. Real-time gegevens worden nu gebruikt door operators, in plaats van alleen maar ervaring.

Duurzaamheid:niet alleen maar een modewoord meer

De pulp- en papierindustrie is niet zonder kritiek op het milieu gebleven. 

Met name het chemisch verpulveren werd als hulpbronnenintensief beschouwd. Een deel daarvan blijft bestaan, maar de zaken zijn veranderd.

• Chemische terugwinningssystemen zijn efficiënter 
• Hergebruik van water komt vaker voor 
• Blekprocessen zijn schoner dan voorheen 

Het is ook niet perfect, maar het is ook niet meer wat het was.

Uitdagingen die niet gemakkelijk verdwijnen

Zelfs vandaag de dag hebben fabrieken te maken met een aantal hardnekkige problemen:

• Variabiliteit van grondstoffen 
• Stijgende kosten voor chemicaliën 
• Regeldruk
• Hoge kapitaalinvestering 

Dit zijn geen nieuwe problemen. Maar zij zijn de reden dat procesbeheersing zo belangrijk is.

Conclusie

Chemische pulpverwerking krijgt niet altijd aandacht buiten technische kringen, maar speelt een centrale rol in de moderne papierproductie.

Of het nu gaat om de beslissing tussen alternatieve chemische pulpverwerkingsmethoden die worden toegepast bij de productie van industrieel papier of zelfs om het stapsgewijze proces van kraftpulp in de papierindustrie, elke stap in het besluitvormingsproces heeft invloed op het eindproduct.

En als je goed kijkt naar de invloed van chemische pulpverwerking op de kwaliteit en sterkte van het papier, wordt het duidelijk:dit is niet slechts één stap in het proces. Het is de stap die vorm geeft aan alles wat volgt.

Voor bedrijven die actief zijn in het industriële papierproductieproces gaat het om dit goed te krijgen niet zozeer om theorie, maar meer om consistentie, controle en ervaring.