CELULÓZA Buničina
Struktura: • Její elementární složení odpovídá vzorci C6H10O5. • Základní jednotka je ß – D -glukopyranosa • Spojení jednotek je glykosidickými vazbami ß – 1,4 do lineární struktury s množstvím vodíkových můstků.
Hlavní použití: • výroba papíru • výroba viskózového hedvábí a celofánu • výroba nitrátů celulózy • výroba acetátového hedvábí
Princip výroby papíru
Table 1. Chemical composition of important raw materials for pulp production
Co je dřevo ?
většina papírů je vyrobena ze stejného materiálu: dřevo, resp. dřevěná vlákna dalšími základními materiály pro výrobu jsou: voda, plnidla, tmely, pigmenty a další přísady kvalita dřevěných vláken závisí od druhu stromů, půdy a klimatu. Např. vlákna z měkkého dřeva ze Skandinávie jsou delší než vlákna z tvrdého dřeva a dávají papíru větší pevnost. • dřevo obsahuje: o vlákna celulózy 47 % o lignin a další rozpustné látky 50 % (přírodní lepidlo, které spojuje vlákna dřeva dohromad) ostatní látky 3% • • •
Sulfátový (kraft) postup Pulping Conditions. The digestion liquor (white liquor) used in the kraft process consists of sodium hydroxide and sodium sulfide as active pulping chemicals, as well as sodium carbonateas residue from the causticizing step. Furthermore, small amounts of Na2SO4, Na2SO3, and Na2S2O3 from side reactions are present in the pulping liquor.
Kraft pulping is usually carried out at 165 – 175 C. The digestion time at the maximum temperature is in the range of 1 – 2 h, depending on the type of wood, the extent of delignification desired, and the digestion temperature.
Výroba buničiny/celulosy Výrobní postup: • • • • • • • • •
vlákninové dřevo (měkké dřevo - smrk, borovice, tvrdé dřevo – bříza, osika …) odkornění (zbavení kůry) sekání štěpků (chemická) / strouhání kmenů (mechanická) vaření - rozvláknění praní mletí třídění bělení sušení / papírenský stroj
Druhy celulózy: • •
mechanická chemická
recyklovaná (ze sběrového papíru)
mechanická
Výroba chemické buničiny
Princip výroby •
• • • •
vlákna jsou získávána chemickou cestou (štěpky se rozvaří ve velkých kotlích,kde se pomocí chemikálií rozpouští lignin. Dojde tak k uvolnění vláken. V závislosti na tom, jaké chemikálie se na toto rozpouštění použijí, vzniká buničina sulfátová (zásadité chemikálie – vyšší pevnost papíru) nebo sulfitová (kyselé chemikálie – nižší pevnost papíru). Dřevěná vlákna zůstanou po tomto rozpouštění čistá a nepoškozená. Papír, který je vyráběn z celulózy připravené chemickou cestou je potom označován jako bezdřevý) cílem je eliminovat obsah ligninu tak, aby vlákna zůstala neporušená a zachovala si svoji pevnost na konci výroby obsahuje celulóza jen zlomek nečistot nejčastějším způsobem výroby chemické celulózy je sulfátový proces výroby moderní sulfátové celulózky jsou energeticky soběstačné, v některých případech produkují více energie než spotřebují.
Sulfátový způsob: Sulfitový způsob: lignosulfonáty)
louh sodný a sirník sodný kyselina siřičitá a siřičitany (reakce s ligninem na rozpustné
Chemická celulosa Chemická celulóza sulfátová: • • • • • • •
nižší výnos než v případě mechanické celulózy v porovnání se sulfitovou celulózou obtížnější bělení velmi dobrá pevnost dobré vlastnosti k archivaci k výrobě možno použít všechny druhy dřeva dobrá potiskovatelnost energeticky více než soběstačná výroba
Chemická celulóza sulfitová: • • • • •
atmosférické emise, znečišťování vodních toků nižší pevnost než sulfátová celulóza nižší výnos než v případě mechanické celulózy dobré vlastnosti k archivaci energeticky soběstačná výroba
jednoduchý způsob bělení
- Sulfátová buničina • Většina buničiny v ČR (asi 80 %) se v současné době vyrábí sulfátovou metodou. Aktivní chemikálie při várce jsou: hydroxidy (obvykle sodný), sulfidy (obvykle sodný). Varný louh: 70 % NaOH + 30 % Na2S • Výsledkem je tvorba chromoforních skupin zbylého ligninu a buničina se tak stává tmavší než původní dřevo. Je pevnější než sulfitová buničina. • MONDI Štětí… 2 mil. m3 dřeva /rok, 150 °C, 10 bar, 6-8 hod vaření
C + O2 = CO2 2 NaOH + CO2 = Na2CO3+H2O Na2O +CO2 =Na2CO3 Na2SO4 + 2 C = Na2S + 2CO2 CaCO3 = CaO + CO2 CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2 + Na2CO3 = NaOH + CaCO3
- Sulfitová buničina • Sulfitová metoda se využívá v menší míře. • Použití vodného roztoku oxidu siřičitého a báze - většinou vápníku, sodíku, hořčíku • Kyselé prostředí zapříčiňuje snížení pevnosti vyrobených vláken. H2O + SO2 = SO2.H2O SO2 .H2O + NaOH = NaHSO3 + H2O NaHSO3 + NaOH = Na2SO3 + H2O
• Výrobní kapacita je 280 000 tun magnesiumbisulfitové buničiny prodávané pod obchodním názvem VIAN-PASKOV.
Bělení vláknin • Cílem je dosažení kritérií kvality jako jsou bělost, stálost a čistota. • Bělení výrazně snižuje pevnostní vlastnosti. • K dosažení patřičné bělosti je nutno odstranit či zamaskovat zbylý lignin i nečistoty v buničině. Mluvíme potom o buničinách:
• ECF (Elemental Chlorine Free) - bez použití plynného chlóru, alespoň v jednom stupni se používá chlordioxid; dále lze použít peroxid a kyslík, kyselinu chlorovodíkovou, enzymy, vše obvykle v alkalickém prostředí • H2SO4+H2O2+NaClO3= ClO2 • TCF (Totally Chlorine Free) - používá se kyslík, ozon, kyselina peroctová a peroxid, enzymy, vše obvykle v alkalickém prostředí.
Prodej buničiny podle použití v roce 2005
