Grondstoffen voor de pulp
Grondstoffen inleiding
Om papier te kunnen maken zijn er grondstoffen nodig. Een
papierblad bestaat uit losse vezels die onderling een netwerk vormen
en zo een vel papier vormen. De vezels waaruit papier bestaat, kunnen
een verschillende oorsprong hebben, maar zijn allen plantaardige
vezels. Voorbeelden zijn:
- Lompen: oude kleding en stoffen van katoen en linnen
- (Eenjarige) planten:
bamboe,
esparto,
bagasse van suikerriet,
vlas, stro,
linters
- Hout: vurenhout, grenenhout, populierenhout,
eucalyptushout
- Oud papier: kranten, tijdschriften, karton, gekleurd papier
Of een vezel geschikt is om papier van te maken heeft
economische, procesmatige en kwalitatieve overwegingen.
De vezel moet in voldoende mate beschikbaar zijn en het
liefst niet seizoensgebonden zijn. De vezels moeten kostentechnisch
interessant uit het ruwe materiaal kunnen worden gewonnen. De
bereiding van de vezel moet tegenwoordig zo weinig mogelijk
milieubelastend zijn.
De vezels moeten in het proces van het papier maken geen grote
problemen opleveren. De vezel moet wat betreft eigenschappen
geschikt zijn om papier van te maken. Dat wil zeggen dat ze
voldoende lang, sterk en netwerkvormend moeten zijn.
Als het om de kwaliteit gaat dan moet er worden gedacht aan de
kleur van de vezels, de witheid, de
opaciteit, de
beschrijfbaarheid en bedrukbaarheid, de
treksterkte
en de scheursterkte.
|
Bamboe
|
Esparto
|
Suikerriet
|
Vlas
|
Maken van de pulp
Voordat de grondstoffen kunnen worden gebruikt om papier te
maken, zullen zij moeten worden bewerkt.
Lompen
Lompen moeten worden ontdaan van allerlei verontreinigingen zoals
knopen en ritsen. De lompen werden in vroegere tijden in een hamerbak
tot een vezelige pulp gehamerd. Later werden de lompen met messen
tot snippers verwerkt en verder verkleind en gemalen in de zogenaamde Hollander. Dit is een
Nederlandse uitvinding. Een Hollander is een bak waarin een rad met
messen, de pulp dwingt tussen de messen en de bodem door te stromen.
De messen schuiven over de bodem waardoor de vezels in de stof
worden gerafeld, verkleind en gemalen. De pulp stroomt continu rond in de bak. Omdat er maar
weinig energie kan worden overgedragen kost het malen veel tijd. De
methode is vooral goed geschikt voor vezels die in elkaar willen
spinnen.
|
Bovenaanzicht van een Hollander |
|
Een Hollander in bedrijf |
Eenjarige planten
In landen waar veel suikerriet wordt verbouwd, worden de
uitgeperste stengels van het riet - de bagasse - gebruikt voor de
papierfabricage. Bamboe wordt wegens zijn grote vezellengte gebruikt
om cellulose van te maken in het Verre Oosten in landen als China,
India en Indonesië.
Esparto is een verzamelnaam voor twee grassoorten, alfa gras en
gewone esparto, die in Noord Afrika en ook in Spanje groeien. Het
gras wordt jaarlijks geoogst. De bladeren groeien tot 1,5 meter hoogte
en rollen zich op tot stengels van 1-2 cm doorsnede. Deze bladeren
worden voor de pulpfabricage gebruikt.
Vlas wordt hoofdzakelijk gebruikt voor de productie van
linnen stoffen uit de vezels van de plant. De reststoffen uit
de linnenweverijen worden gebruikt voor het maken van hoogwaardige
cellulosepulp voor fijnpapier.
Linters zijn de buitenste vezels om de zaadcapsules van de
katoenplant. Deze vezels zijn geler van kleur en korter dan de
binnenste vezels en daarom minder geschikt voor het maken van
katoengarens. Aan de linters hangen baststukjes die moeten worden
verwijderd. De gele kleur wordt met waterstofperoxide gebleekt.
Linterspulp wordt gebruikt voor duurzame papieren zoals bank-,
certificaat- en postzegelpapier.
In Nederland wordt er tegenwoordig weinig gebruik gemaakt van
eenjarige planten. Tot de jaren '70 werd vooral in Noord
Nederland gebruik gemaakt van stro om zwaar karton te maken; het
zogenaamde strokarton. Het proces gaf veel milieuverontreiniging
en doordat de graansoorten steeds kortere stengels kregen, is de
kartonindustrie over gegaan op oud papier.
Hout
In Nederland wordt hoofdzakelijk vurenhout en grenenhout gebruikt
voor de productie van papier. In Nederland wordt geen
cellulose meer gemaakt omdat het een proces is dat met veel geur gepaard
gaat. Productie van cellulose vindt in Europa vooral plaats in de
Scandinavische landen.
Voor witte papiersoorten wordt over het algemeen cellulose
gebruikt. Cellulose wordt gemaakt door hout tot chips (spaanders) te
maken. De chips worden met chemicaliën gekookt; het zogenaamde
ontsluiten. In dit proces worden
de lignine en de polysachariden, die tussen de eigenlijke houtvezels (cellulose) zitten,
afgebroken en verwijderd. Bij het maken van cellulose gaat 50 % van
de oorspronkelijke hoeveelheid hout verloren. De cellulose moet
worden gewassen en gebleekt met bijvoorbeeld waterstofperoxide of
ozon om wit genoeg te worden. Over het
algemeen wordt de cellulose daarna gedroogd en in balen verpakt. Bij de
papierfabrieken worden de balen cellulose met water weer tot een
pulp gemaakt.
|
Cellulose in de plant |
|
Cellulose voordat het is
gebleekt |
Baal met vellen van
gebleekte cellulose |
Voor bijvoorbeeld krantenpapier wordt gebruik gemaakt van vooral
vurenhout. Stammetjes vurenhout worden gedurende zes weken nat
gehouden om kleverige bestanddelen zoals hars minder kleverig te
laten worden. Dit soort stoffen leveren problemen op tijdens de
productie van papier. Na zes weken worden de stammetjes in een draaiende trommel van de schors ontdaan.
Vroeger werden de stammetjes met zogenaamde houtslijpers tot pulp
verwerkt/geslepen. Een houtslijper bestaat uit een ronddraaiende slijpsteen
waartegen de stammetjes worden gedrukt. Door de wrijving worden
vezels los gemaakt en gemalen.
|
Voorbeeld van het werkingsprincipe van een houtslijper |
Tegenwoordig worden de ontbaste stammetjes in een chipper
(overmaatse snijbonenmolen) in stukjes gehakt van 2x2x3 cm. De chips
worden daarna in zogenaamde refiners gemalen tot een pulp;
ThermoMechanische Pulp (TMP). De chips
komen axiaal tussen twee maalplaten - een rotor en een stator -
en verlaten de refiners aan de omtrek. Omdat het hout mechanisch
moet worden gebroken in steeds kleinere stukjes en uiteindelijk tot
houtvezels, kost dit veel energie. De motoren waarmee de
refiners worden aangedreven zijn vaak grote motoren van meerdere
MW's (Megawatts). Een grote refiner heeft een vermogen van 7,5 tot 15 MW nodig.
|
Doorsnede van een refiner met
stator en rotor |
|
Werkingsprincipe van een
refiner |
Oud papier
Tegenwoordig is oud papier een zeer belangrijke grondstof
geworden voor het maken van papier en karton. In Nederland wordt ca.
72 % van het papier hergebruikt. Een uitgebreid netwerk voor het
inzamelen van oud papier door verengingen, inzamelpunten,
commerciële bedrijven, de hoge bevolkingsdichtheid en het
milieubeleid maken het mogelijk om zoveel papier en karton te
hergebruiken.
|
Oud papierbakken |
Los oud papier |
Oud papier kan niet oneindig worden hergebruikt. Door de
mechanische bewerkingen en het gebruik slijten de papiervezels en
worden te klein na ca. 7 keer hergebruik en dragen niet meer bij aan
de vorming en de sterkte van het papier. Deze oude vezels gaan
verloren in het proces van het maken van pulp. Dit betekent dat er
altijd nieuwe houtvezels in de vorm ThermoMechanische Pulp of
cellulose aan de grondstoffenstroom moet worden toegevoegd. Deze
toevoeging gebeurt bij de productie van bijvoorbeeld hoogwaardige
papiersoorten als printerpapier, schrijfpapier en
tijdschriftenpapier en krantenpapier.
De kwaliteit van het ingezamelde oud papier bepaalt onder andere
het hergebruik. Voor hoogwaardige papiersoorten, moet het oud papier
kwalitatief
ook aan hogere eisen voldoen. Als er bijvoorbeeld karton in het oud
papier zit, dan is het slecht te gebruiken voor bijvoorbeeld wit
schrijfpapier. De kartonvezels zijn grover en te donker om te worden
verwerkt in de wittere papiersoorten.
In Nederland zijn er oud papierbedrijven die het oud papier
inzamelen en sorteren. Bij het sorteren worden ongewenste
papiersoorten uit het oud papier verwijderd. Denk hierbij aan
karton, geplastificeerd papier, doorgekleurd papier enz. Ook vuil
zoals plastic, touw, metaal, steen, huishoudelijk afval worden
verwijderd. Afhankelijk van de kwaliteit van het oud papier wordt
het gebruikt voor de productie van verschillende soorten papier. Hoe
beter de kwaliteit des te hoogwaardiger papier wordt er van gemaakt.
Oud papier van mindere kwaliteit wordt bijvoorbeeld gebruikt voor
het maken van grijs en bruin karton. In Nederland wordt karton
volledig gemaakt van oud papier.
Voor de productie van krantenpapier kan tegenwoordig 100 % oud
papier worden gebruikt. Het oud papier bestaat dan uit een mengsel
van 20 % kranten en 80 % tijdschriftenpapier. In Nederland wordt
krantenpapier geproduceerd dat uit 80 % oud papier bestaat en voor
20 % uit verse houtvezels.
Het oud papier kan voor het maken van karton bijna direct worden
gebruikt. In het meest simpele proces wordt het papier met water
verpulpt in bijvoorbeeld een batchpulper en ontdaan van vervuiling.
De pulp kan dan worden gebruikt voor het maken van nieuw karton.
Batchpulper; oud papier chargegewijs verpulpt |
Vervezeltrommel; oud papier verpulpt in een continu
proces |
In plaats van batchgewijs kan het papier ook in een continu
proces worden verpulpt. Het papier wordt in een ronddraaiende
trommel met water en onder andere zeep gemengd en tot pulp gemaakt.
Aan het einde van de trommel zorgt een zeef voor het afscheiden van
grove materialen zoals plastics, hout en ander niet verpulpte delen
uit het oud papier. De pulp wordt daarna verder gereinigd met
cyclonen en rotorzeven. Daarna wordt de pulp ontinkt.
In het zogenaamde flotatieproces wordt de inkt, die op de
papiervezels zat, met lucht uit de pulp opgedreven. De inkt hecht
zich met de zeep aan luchtbelletjes. Deze vormen op het
wateroppervlak een schuim dat wordt afgevoerd en verder verwerkt. De
pulp, die van inkt is ontdaan, wordt verder gereinigd en ingedikt.
De dikke pulp wordt in voorraadsilo's opgeslagen en dient als
grondstof voor de papiermachines.
|
Luchtbelletjes verzamelen de inkt en
vormen een drijvende schuimlaag; de schone papiervezels
blijven in het water
[Bron:
Voith Paper] |
Voorbeeld van een flotatiecel (EcoCell™)waarin
de pulp met lucht wordt gepompt en de inkt wordt
afgescheiden in een schuimlaag die wordt afgevoerd
[Bron:
Voith Paper] |
|
