Ugrás a tartalomhoz

Újrahasznosítási ismeretek

Dr. Nagy Béla (2011)

Szent István Egyetem

6.5 A papír újrahasznosítás minőségi követelményei

6.5 A papír újrahasznosítás minőségi követelményei

A papírhulladék újra feldolgozó rendszerek, mint az összes mechanikai-vegyi eljárások, egyedi modulokból, vagy technológiai egységekből állnak. Az egyes egységeknek hatékonyan kell elvégezniük faladataikat, azonban ugyanilyen lényeges, hogy harmonikusan kapcsolódjanak egymáshoz, az elrendezésük logikus legyen.

Egy szokásos festékmentesítő alaprendszer technológiai egységei és kapcsolatai látható a 96. ábrán. Ez az ú.n. FMA technológia azonban nem tudja kielégíteni a festékmentesített péppel (FMP) szembeni fokozott követelményeket pl. 100 % FMP újságnyomópapírhoz való előkészítésekor. Ilyenkor különösen fontos a szennyezők kizárása, ami diszpergáló rendszer alkalmazását igényli (97. ábra). A diszpergáló rendszer az összes tapadós szennyezőket olyan kis méretre „aprítja”, hogy azok a papírral együtt futtathatók át a papírgépen. A maradó festékrészecskék a láthatóság alá diszpergálódnak és így egyenletesen tisztának látszó papírt nyerünk. a festékmentesített pép pótlólagos fehérítése fokozza a világosságot. A diszpergálás és a peroxidos fehérítés kombinálása különösen hatékony.

95. ábra. A ma használt CF és E cellák technológiai összehasonlítása

96. ábra. Festékmentesítő alaprendszer (FMA) műveletei

97. ábra. Festékmentesítés magas minőségi követelményekhez

Az anyagnak a festékmentesítő részben való kezelése a mechanikai tulajdonságokra is kedvezően hat. A festékmentesített anyag mechanikai tulajdonságainak abszolút értékei (törési hossz, repesztő szilárdság, tépő szilárdság) felülmúlják az elsődleges alapanyagból nyert papír tulajdonságát. Ugyanakkor a festékmentesítő berendezések nem gyakorolnak káros hatást a papírgép üzemére.

A papír használat során fontos tulajdonságai

  • a húzószilárdság

  • a szakítószilárdság

  • a fényesség és

  • az átlátszatlanság.

98. ábra. Szakító- és húzószilárdság és a flotálási idő kapcsolata

99. ábra. Fényesség, húzószilárdság és flotálási fok összefüggése

Ezen fontos tulajdonságok alakulását vizsgálva a hulladékpapír feldolgozási technológiák esetén, az tapasztalható, hogy szobahőmérsékleten 15 perces flotálás után a húzó- és szakítószilárdság hirtelen csökken, emelkedés követi és 30 perc után eléri az eredeti szintet (98. ábra). Hasonló a fényesség időbeli alakulása. A flotálási hőmérséklet változtatásának hatására a húzószilárdság 40 oC után az érték hirtelen csökken, majd 60 oC után visszanyerte eredeti értékét, azonban a papírképződés minden hibája jelentkezett utóbbi esetben (99. ábra). A papír fényesség az emelkedő flotációs hőmérséklettel növekedett, aminek oka a szálak erős duzzadása, így azok „levetik” magukról a festékszemcséket. Ezek azonban továbbiakban felgyűlnek és rontják a fényességet (100. ábra). Az átlátszatlanság a fényesség növekedésével csökken, fény tud áthatolni a rostok között.

Az újrafeldolgozás során egyensúlyt kell teremteni az elsődleges és másodlagos rostanyagok alkalmazása között. Kísérleti körülmények között lehetséges 100 %-ban újra feldolgozott anyagból is minőségi termék előállítása, gyakorlatban azonban ennek határt szab a gazdasági kérdés, a berendezések magas ára és a termék előállítás magas energiaigénye. Ezért kijelenthető, hogy minőségi termék előállításához megfelelő arányban elsődleges rostanyag is szükséges.

100. ábra. Papír minőségi paraméterek a flotálási hőmérséklet kapcsolata

A 101. ábra mutatja a festéktelenítő technológia fontos mutatóit, demonstrálva, hogy a szennyeződések tökéletes eltávolításához sokféle berendezés és technológiai lépcső kell. A további kutatás egyik fő iránya a rostanyag lebomlás kell legyen, mivel a gyártási tapasztalatok szerint a cellulózrostok visszafordíthatatlan károsodást szenvednek az újrafeldolgozásban. A másik kutatási terület a festékmentesítés.

A papír újrahasznosítás lehetőségei, a fejlesztési munkák jellemzője a „nanobevonatos rost felület módosítási eljárás” alkalmazása:

„Manapság a papírtermékek alapanyaga a primer rost helyett inkább a szekunder rostok felé, azz ipari- es mezőgazdasági hulladékok, a begyűjtött papír irányába tolódik el. Az újrahasznosított rostok rövidek, tömörek, kérgesedett, illetve sérült felülettel rendelkeznek. Fizikai tulajdonságaik jelentősen különböznek a primer rostokétól. Mindezek mellett az interfibrilláris kötésük kisebb, így gyengébb minőségű papírterméket lehet belőlük előállítani. A reciklált rostok tulajdonságainak javítását, a rost felületére adszorbeálódó polielektrolit segítségével (Poly(allylamine hydrochloride) – PAH, Poly(sodium styrenesulphonate) – PSS)próbálják javítani a Nyugat-Magyarországi Egyetemen. A rost felületének bevonását 1-50 rétegig lehet elvégezni ezekkel az elektrolitokkal. Megállapították, hogy a nagy molekula súlyú polielektrolitok jobban alkalmazkodnak a papírrostokhoz, ami nagyobb rost-rost feluleti kapcsolódáshoz vezet. A nanobevonatok kutatása során a cellulóz rostokat szilicium-dioxiddal 73 nm vastagságú rétegben borították be. A négyrétegű borítás teljesen befedte a rostok felületét es lecsökkentette a hidrogen-híd kötés kialakulását. A szilicium- dioxid mellett halloyzitot es titan-dioxidot is lehet rostok nanobevonására alkalmazni.

A nanoborítás előnyei: a nedves és száraz szilárdság 35–50%-kal, a porozitás 40–50%-kal, a fehérség 4%-kal növekszik a nanobevonatos rostokat nem tartalmazó papírtermékekhez képest. Papírgyártás során 40%-ban nanoborított törmelékrostot adagolva, a készített papír szilárdsága nem változik.” (Csóka Levente, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Faipari Mérnöki Kar).

101. ábra. Részecske méret, szűrés, papír minőség összefüggései