Zużyta tektura falista i konopie przemysłowe jako surowce włókniste do wyrobu bielonych mas celulozowych i papierniczych

Danielewicz, D.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zużyta tektura falista i konopie przemysłowe jako surowce włókniste do wyrobu bielonych mas celulozowych i papierniczych

Autorzy

Danielewicz D.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Języki publikacji

Abstrakty

Dokonano kompleksowej oceny przydatności zużytej tektury falistej oraz konopi przemysłowych jako alternatywnych surowców włóknistych do wyrobu bielonych mas celulozowych papierniczych. Półprodukt ten stosuje się do wytwarzania głównych sortymentów papierniczych, takich jak: wysokogatunkowe papiery do druku (niepowlekane i powlekane), bibułki higieniczne oraz białe papiery na pokrycia tektur. Przedmiotem pierwszej części badań była zużyta tektura falista. Badaniami objęto pięć rodzajów tektur, a mianowicie: niezadrukowaną, zadrukowaną farbami fleksograficznymi, zadrukowaną i polakierowaną lub pokrytą warstwą hydro-fobizującą, a także tekturę pokrytą folią. Określono efekty delignifikacji tych tektur metodami siarczanową oraz delignifikacji tlenowej, efekty bielenia uzyskanych mas włóknistych oraz ich oczyszczania z cząstek farb drukarskich i cętek (procesy intensywnego mycia, flotacji i sortowania). Dokonano również porównawczej oceny końcowej wydajności bielonych mas celulozowych z tych tektur, a także ich właściwości wytrzymałościowych, strukturalnych, optycznych, chłonnych oraz morfologicznych z właściwościami bielonych mas celulozowych z drewna brzozowego i sosnowego. Stwierdzono, że wytworzenie bielonych mas celulozowych o właściwościach zbliżonych do właściwości bielonych mas celulozowych z drewna jest możliwe w przypadku przerobu zużytej tektury falistej niezadrukowanej i zadrukowanej nieuszlachetnianej powierzchniowo. W wytwarzaniu bielonych mas celulozowych z tektur falistych głównym czynnikiem obniżającym ich białość, czystość oraz wydajność z jednostki wagowej surowca jest obecność w nich farby drukarskiej oraz znacznej ilości frakcji drobnej. W drugiej części pracy zbadano przebieg delignifikacji surowców konopnych – łodyg, a także ich części anatomicznych, tj. tzw. drewnika konopnego oraz włókien łykowych w procesie roztwarzania metodą siarczanową. Wykonane badania obejmowały również dalszy przerób niebielonych mas celulozowych, tj. delignifikację tlenową i proces bielenia. Dokonano również oceny właściwości papierotwórczych mas celulozowych wy-tworzonych z surowców konopnych wraz z charakterystyką ich składu frakcyjnego i właściwościami włókien na tle konwencjonalnych mas celulozowych z drewna. Stwierdzono, że najbardziej przydatne do wyrobu bielonej masy celulozowej są odpowiednio rozdrobnione łodygi konopne. Z surowca tego można bowiem uzyskać masę celulozową z wyższą wydajnością niż z drewna brzozowego i sosnowego, która ponadto charakteryzuje się dobrą podatnością na bielenie (w tym także metodą TCF – Total Chlorine Free) oraz dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi, strukturalnymi i optycznymi. Mniej przydatne do wytwarzania papierów białych okazały się części anatomiczne łodyg konopnych, tj. drewnik konopny i konopne włókna łykowe. Ten pierwszy, m.in. ze względu na niski opór przedarcia wytworzonej z niego bielonej masy celulozowej, natomiast włókna łykowe z powodu niskiej wytrzymałości na zerwanie uzyskanej z nich masy. W ocenie surowców konopnych należy również uwzględnić ich wyższą cenę w porównaniu z ceną drewna. Surowce te mogłyby być zatem użyte w papiernictwie przede wszystkim jako jeden z komponentów mas włóknistych o mniejszym udziale włókien drewna.

The publication presents a comprehensive assessment of the suitability of old corrugated containers (OCC) and industrial hemp for the manufacture of bleached pulp - the most important intermediate product for the production of such major paper grades as high-quality printing papers (uncoated and coated), hygienic tissue papers and white papers in manufacture of corrugated cardboard and cartons. The first part of the study was devoted to the determination of effects that can be obtained when using different kinds of OCC for making bleached pulps The study involved five types of OCC, namely: imprinted, printed. printed and lacquered or coated with a hydrophobic layer, as well as corrugated board covered with foil. The effects of delignification in the kraft pulping and oxygen delignification processes of these OCC, the bleaching effects of the obtained pulps and the effects of cleaning them of ink particles and specks (hyper washing, flotation and sorting processes) were determined. Additionally, the final yield of bleached OCC pulps, as well as their strength and structural, optical, absorbent and morphological properties were compared with the properties of bleached birch and pine pulps. It was determined that in laboratory conditions bleached pulps having properties similar to the properties of bleached wood pulps can be obtained only from unprinted and printed, but non-surface treated OCC. A major problem in the production of bleached pulps from OCC was the presence of ink particles and a high amount of fines influencing the brightness, purity and yield of the resultant bleached pulps. In the second part of the work, the course of delignification of hemp stalks, hemp wood and bast fibres in the kraft pulping process was studied. The research conducted also involved further processing of the resultant unbleached hemp pulps in the processes of oxygen delignification and bleaching. Moreover, the papermaking properties of hemp pulps, their fractional composition and the morphological characteristics of their fibres were also determined using a modern method of image analysis. The obtained results were compared with the properties of conventional wood pulps. It was found that hemp stalks are most suitable for the manufacture of bleached pulps. Using this raw material, one can obtain a bleached pulp with a significantly higher yield than in the case of pulps from wood, which is also characterized by good bleachability (also using the TCP method), high strength, as well as good structural and optical properties. Hemp wood and hemp bast fibres appeared to be less useful for the production of white paper, due to, respectively, the low tear resistance and low tensile strength of the resultant bleached pulps. Another disadvantage of hemp raw materials is their higher price in comparison with wood, which makes hemp bleached pulps suitable to be used in papermaking in blends with pulps from wood.

Słowa kluczowe

masa celulozowa tektura falista konopie przemysłowe bielenie masy celulozowej delignifikacja

wood pulp corrugated board old corrugated containers OCC industrial hemp wood pulp bleaching delignification

Wydawca

Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej

Czasopismo

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

Rocznik

2013

Tom

Z. 475

Strony

1--91

Opis fizyczny

Bibliogr. 85 poz., il. (w tym kolor.), fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Danielewicz D.

Zakład Technologii Włóknistych Mas Papierniczych Instytutu Papiernictwa i Poligrafii Politechniki Łódzkiej

Bibliografia

1. Sixta H.: handbook, volume 2, WILEY-VCH GmbH&Co KgaA Weinheim 2006.
2. Fornalski Z.: Zużycie i produkcja papieru i tektury w Polsce w 2009 roku na tle krajów europejskich, Przegląd Papierniczy 66, 9, 495 (2010).
3. Wandelt P.: Tajniki wyrobu makulaturowych papierów na tekturę falistą, Przegląd Papierniczy 57, 3, 169 (2001).
4. Wandelt P.: Jakość makulatury a technologia jej przerobu na papiery na tekturę falistą, Przegląd Papierniczy 50, 3, 127 (2003).
5. Jakucewicz S.: Farby drukowe, Michael Hubner Polska, wyd. 1., Wrocław 2001.
6. Ferguson L.D.: Dinking chemistry: part 2, TAPPI J. 75, 8, 49 (1992).
7. Holbery J.D., Wood D.L., Fisher R.M.: Analysis and characterization of contaminants in OCC recycle furnishes, TAPPI J. 83, 7, 1 (2000).
8. Cao B., Heise O.: Analyzing contaminants in OCC: Wax or not wax?, Pulp&Paper Canada, 106, 4, 82 (2005).
9. Chung S.H.: Lineboard and corrugating medium separation from OCC by OCC fractionation system (OFS), Progress in Paper Recycling 12, 3, 21 (2003).
10. Markham L.D., Courchene C.E.: Oxygen bleaching of secondary fiber grades, TAPPI J. 71, 12, 168 (1988).
11. Lindström C., Lindén J.: Upgrading OCC by fractionation and oxygen delignification, ATIP 57, 1, 14 (2003).
12. Dionne P.Y., Hoyos M.: Upgrading recycled board into value-added product with hydrogen peroxide bleaching, Paper Technology 36, 8, 72 (1995).
13. Jackson M., Croon I.L., Nardi F.: Bleached fiber from OCC, TAPPI J. 77, 9, 153 (1994).
14. Nardi F.: Naco process in waste paper recycling, Asia Pacific Papermaker 3, 9, 42 (1994).
15. Nardi F.: Naco process offers potential in recycling of low-grade wastepaper, European Papermaker 2, 5, 30 (1994).
16. de Ruvo A., Farnstrand P.-A., Hagen N.: Upgrading of pulp from corrugated containers by oxygen delignification, TAPPI J. 69, 6, 100 (1986).
17. Zanuttini M., McDonough T.: Upgrading of OCC pulp by medium-consistency ozone treatment, Proc. 35th Ann. Pulp and Paper Congress & Exhibition, San Paulo (2002).
18. DeFoe R.J.: Optimal refining conditions for development of OCC pulp properties, TAPPI J. 76, 2, 157 (1993)
19. Nguyen X.T., Shariff P.F., Earl P.F., Eamer R.J.: Bleached pulps for printing & writing papers from old corrugated containers, Progress in Paper Recycling 2, 3, 25 (1993).
20. Bisner H.M., Campbell M., McKean W.T.: Bleached kraft pulp from OCC, Progress in Paper Recycling” 2, 1, 27 (1993).
21. Van Tran A.: Recycled old corrugated containers as a partial substitute for virgin hardwood kraft pulp, APPITA J. 55, 4, 312 (2002).
22. Wandelt P.: Badania nad przerobem zużytych opakowań z tektury falistej na bieloną masę celulozową. Porównawcza ocena wybranych metod wstępnej delignifikacji, Przegląd Papierniczy 55, 2, 97 (1999).
23. Wandelt P.: Badania nad przerobem makulatury mocnej na bieloną masę celulozową. Ulepszone metody pogłębionej delignifikacji tlenowej, Przegląd Papierniczy 57, 5, 317 (2001).
24. Wandelt P.: Badania nad przerobem makulatury mocnej na bieloną masę celulozową. Porównawcza ocena właściwości otrzymanych mas, Przegląd Papierniczy 57, 9, 583 (2001).
25. Saijonkari-Pahkala K.: Non-wood plants as a raw material for pulp and paper, Agricultural and food science in Finland, 10, 13 (2001).
26. http://ekokonopie.files.wordpress.com/2010/12/konopie2.jpg
27. Industrial hemp in United States: status and market potential, Raport USDA, Washintgon, DC, (2000).
28. Kostic M., Pejic B., Skundric P.: Quality of chemically modified hemp fibres, Bioresource technology 99, 94 (2008).
29. Grabowska L., Heller K.: Uprawa lnu i konopi w ekologicznych gospodarstwach agroturystycznych, Materiały szkoleniowe w ramach projektu Ekologizacja gospodarstw agroturystycznych Podlasia, Białystok-Sulin, 17-19.03.2009.
30. Rochalska M., Pyrzyna P.: Konopie włókniste – roślina wielorakich zastosowań, Hodowla Roślin i Nasiennictwo nr 4, s. 23, 2010.
31. Grabowska L.: Rynek konopny w EU i w Polsce, Instytut Włókien Naturalnych i Roślin Zielarskich, Poznań.
32. Van der Werf H.M.G, Mathijssen W.J.M., Haverkort A.J.: Crop physiology of Cannabis sativa L.: A simulation of potential yield of hemp in northwest Europe, Advances in hemp research (ed. P. Ranalli), Food Products Press, New York 1999.
33. De Meijer E.P.M., Van der Werf H.M.G., Mathijsse E.W.J.M., Van der Brick P.W.M.: Constraints to dry matter production in fibre hemp (Cannabis sativa), European Journal of Agronomy 4, 1, 109 (1995).
34. Ranalli P.: Advances in hemp production, Food Products Press, New York 1999.
35. Ehrensing D. T.: Feasibility of industrial hemp production in United States Pacific Northwest, Station Bulletin 681, May 1998.
36. Zavitkowski J.: Projected and actual biomass production of 2 and 10 year old intensively cultured Populus tristis, USDA-Forest Service, General Technical Raport NC-91.
37. Perala D.A., Laidly P.K.: Growth of nitrogen-fertilized and thinned quaking aspen (Populus tremuliodes Michx.), USDA-Forest Service, Research Paper NC286.
38. Rauschner H.M.: Growth and yield of white spruce plantations in the Lake States, USDA-Forest Service, Research papaer NC-253.
39. Burczyk H.: Produkcja biomasy dla energii odnawialnej z jednorocznych roślin oraz ich potrzeby hodowlano-nasienne, Hodowla Roślin i Nasiennictwo nr 4, s. 13, 2010.
40. Cierpucha W., Kozłowski R., Mańkowski J., Waśko J., Mańkowski T.: Applicability of flax and hemp as a raw materials for Production of cotton-like fibres and blended yarns in Poland, Fibres&textiles in Eastern Europe 12, 3, 47 (2004).
41. Surewicz W.: Podstawy technologii mas włóknistych, WNT, Warszawa 1971.
42. Westenbroek A., van Roekel G., de Jong E.: Compressibility of hemp bast fibres, Nordic Pulp and Paper Research Journal 14, 4, 336 (1999).
43. deJong E., van Roekel G.J., Snijder M.H.B., Zhang Y.: Towards industrial application of bast fibre pulps, Pulp&Paper Canada 100, 9, 19 (1999).
44. Lisson S.N., Banham P.W., Mendham N.J.: Studies of hemp and flex properties as a feedstock for Australian newsprint production, APPITA J. 54, 5, 449 (2001).
45. Correia F., Roy D.N., Goel K.: Pulping of Canadian industrial hemp (Cannabis sativa L.), Pulp&Paper Canada 99, 9, 39 (1998).
46. Correia F., Roy D.N., Goel K.: Chemistry and delignification kinetics of Canadian industrial hemp, Journal of Wood Chemistry and Technology 21, 2, 97 (2001).
47. Kozłowski R., Mańkowski J., Kubacki A., Kołodziej J.: Efektywny system dekortykacji włókna konopnego i lnianego, Polski Len, s. 40.
48. Stupińska H., Madaj R.: Wytwarzanie mas włóknistych z surowców niedrzewnych – roślin jednorocznych, mat. Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Progress’96, Łódź 17-19.06.1996.
49. Stupińska H., Palenik J., Kopania E., Malinowski T., Wójcik M., Czepczyński A.: Bielona papiernicza masa włóknista ze słomy konopnej, Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej, Progress’06, Łódź 5-8.07.2005.
50. Correia F., Roy D.N., Chute W.: Hemp chemical pulp: a reinforcing fibre for hardwood kraft pulps, Pulp&Paper Canada 104, 5, 51 (2003).
51. de Groot B., van der Kolk J.C., Van Dam J.E.G., van T Rriet K.: Papermaking characteristics of alkaline hemp-woody-core pulps, TAPPI J. 82, 7, 107 (1999).
52. Fisher S.: Hanf-Zellstoff-rohshoff für die Papierindustrie?, Wochenblatt für Papierfabrication 123, 19, 878 (1995).
53. Zomers F.H.A., Boke F.T., Gosselink R.J.A.: Organosolve pulping and test paper characterization of fibre hemp, Proceedings of TAPPI Pulping Conference, 1993.
54. Ekblad C., Pettersson B., Zhang J., Jernberg S., Henriksson G.: Enzymatic-mechanical pulping of bast fibres from flax and hemp, Cellulose Chemistry and Technology 39, 1-2, 95 (2005).
55. Sándor H., Rusznak I.: A kendeerszár papiripari alkalmazásának vizsagálata Papierpar 28, 121 (1984).
56. Annus S.: A papyri nyersanyagbázisa és kasznositási lehetőségei, Papierpar 35, 188 (1990).
57. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Application of computer image analysis for characterization of various papermaking pulps, Cellulose Chemistry and Technology 44 7-8, p. 285 (2010).
58. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Processing of industrial hemp into papermaking pulps intended for bleaching, Fibres&Textiles in Eastern Europe 18, 6, 110 (2010).
59. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Oxygen delignification and bleaching of industrial hemp pulps, Fibres&Textiles in Eastern Europe 19, 12, 84 (2011).
60. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Characterisation of bleached hemp pulps with the use of computer image analysis method, Fibres&Textiles in Eastern Europe 19, 2, 96 (2011).
61. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Pulping and bleaching OCC. Part I: Delignification, APPITA J. 64, 1, 62 (2011).
62. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Pulping and bleaching OCC. Part II: Oxygen delignification and bleaching, APPITA J. 64, 1, 66 (2011).
63. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Pulping and bleaching OCC. Part III: Printed OCC, APPITA J. 66, 2, 145 (2013).
64. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Pulping and bleaching OCC. Part IV: Printed and surface treated OCC, APPITA J. 66, 2, 151 (2013).
65. Beelik A., Conca R.J., Hamilton J.K., Partlow E.V.: Selective extraction of hemicelluloses from softwoods, TAPPI J. 50, 2, 78 (1967).
66. Jordan B.D., Popson S.J.: Measuring the concentration of residual in recycled newsprint, Journal of Pulp and paper Science 20, 6, 161 (1994).
67. Körkkö M., Bussini D., Laitinen O., Elegir G.: True-neutral fractional deinking for flexografic and offset newsprints, APPITA J. 65, 1, 71 (2012).
68. Körkkö M., Laitinen O., Haapala A., Ämmälä J.: Scattering properties of recycled pulp at the near infrared region and its effect on the determination of residual ink, TAPPI J. 94, 6, 17 (2011).
69. Wandelt P.: Możliwości przerobu zużytych pudeł z tektury falistej na bieloną masę celulozową w świetle danych literaturowych, Przegląd Papierniczy 54, 8, 486 (1998).
70. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Oxygen delignification of high-kappa number kraft pulp, Fibres&Textiles in Eastern Europe 14, 2, 89 (2006).
71. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Extended oxygen delignification of pine kraft pulp, Fibres&Textiles in Eastern Europe 14, 4, 95 (2006).
72. Danielewicz D., Surma-Ślusarska B.: Extended oxygen delignification of birch kraft pulp, Fibres&Textiles in Eastern Europe 15, 1, 95 (2007).
73. McKinney R.: OCC recycling comparison: Europe v USA, ATIP 56, 1, 30 (2002).
74. Daniels J.: OCC plant contaminant study, Progress in Paper Recycling 2, 62, (1966).
75. Ryu J.Y., Shin J.H., Song B.-J., Ow S.-K.: Optimization of froth-flotation for fiber fractionation, ATIP 54, 1, 54 (2000).
76. Turvey R.W.: Why do fibres float?, Journal of Pulp and Paper Science 19, 2, 54 (1993).
77. Ajersch M., Pelton R.: Mechanisms of pulp loss in flotation deinking, Journal of Pulp and Paper Science 22, 9, 338 (1996).
78. Theander K., Pugh R.J.: Surface chemicals concepts of flotation de-inking, Colloids and surfaces A: Physicochemical Engineering. Aspects 249, 11, (2004).
79. Ben Y., Dorris G., Page N.: Application of column flotation in waste paper recycling, Progress in Paper Recycling 15, 2, 25 (2005).
80. Heindel T.J., Hodgson K.T.: A laboratory study of OCC flotation for removal of stickie particles, TAPPI J. 83, 7, 58 (2000).
81. Del Rio J., Gutierrez A., Gonzales-Vila J., Martin F.: Characterization of organic deposits produced in kraft pulping of Eucaliptus globulus wood, Journal of Chromatography A 823, 457 (1998).
82. Batchelor W., Kibblewhite R. ., He J.: A new method for measuring RBA applied to the Page equation for the tensile strength of paper, APPITA J. 61, 4, 302 (2008).
83. Fornalski Z.: Przemysł papierniczy w I półroczu 2012 roku, Przegląd Papierniczy 68, 10, 589 (2012).
84. E.K. i P.W.: Lasy Państwowe liczą zyski, Przegląd Papierniczy 67, 2, 57 (2011)
85. Korespondencja prywatna z p. dr. A. Kubackim z zakładu „Lenkon” w Poznaniu, 2011.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-bb7d68e1-5b19-4890-b6df-c79902925d7c