Pulpperointi Tampella-mallisella

Ensimmäiset kokeet tehtiin Tampella-mallisella

laboratoriopulpperilla Keskuslaboratoriossa. Tampella—

mallinen pulpperi on tyypiltään ammepulpperi. Tässä pulpperityypissä roottori pyörii sylinterimäisen ammeen pohjalla. Tyhjennys tapahtuu jaksottain pohjassa olevan sihtilevyn läpi. Virtausesteinä toimivat pulpperin

seinämiin kiinnitetyt siipimäiset ulokkeet. Pulpperi oli varustettu höyryputkella, jolla voitiin nostaa pulpperointilämpötilaa. Pulpperin täyttötilavuus oli 250 1 ja moottorin teho 5,5 kWh.

Pulpperointia varten materiaali leikattiin n.A4 kokoisiksi arkeiksi ja niitä liotettiin kylmässä vedessä 7. .13 min. Sitten ne siirrettiin vedellä täytettyyn pulpperiin siten, että kokonaisliotus- ajaksi muodostui 15 min. Tämän jälkeen pulpperi käynnistettiin.

Näytteet otettiin pulpperin alaosassa olevan venttiilin kautta pulpperoinnin koko ajan jatkuessa.

Näytteen koko oli n.7,5 1. Näytteet otettiin 10 min, 15 min, 20 min, 25 min ja 35 min kuluttua pulpperoinnin aloittamisesta. Kullekin näytteelle määritettiin

energian ominaiskulutus.

Energian ominaiskulutuksen määritys suoritettiin seuraavasti:

P * tt P * (t1+1 - t4)

EOK --- +--- (i)

mt i®i+i

jossa EOK = Energian ominaiskulutus [kWh/t]

P = Moottorin teho [kW]

mt = Pulpperoitavan massan paino ennen edellistä näytteen ottoa [t]

(i=0...n)

m1+1 = Pulpperoitavan massan paino ennen näytteen ottoa [t]

tj = Pulpperointiaika edellistä näytettä otettaessa [h]

t1+1 = Pulpperointiaika näytettä otettaessa [h]

i = Näytteen numero

n = Kaikkien pulpperista otettujen näytteiden määrä

Pulpperoinnin aikana seurattiin hukkatyöstä johtuvaa lämpötilan nousua pulpperin lämpömittarista ajan funktiona. Hukkatyö määritettiin kustakin

pulpperoinnista seuraavasti:

U = m * T * о (2)

jossa U = hukkatyö [kWh/t]

m = pulpperoitavan massan paino ajan hetkellä t=0

[kg]

ДТ = lämpötilan muutos ajan 0... 35 min välillä [K]

o = pulpperoitavan massan omiaislämpökapasiteetti

[ k Jkg^K"1 ]

11.3.2. Tampellan puloperilla oulpperoitujen masso.jea lajittelu tärvsihdeillä

Kukin massanäyte lajiteltiin kaksivaiheisella täry- sihdillä. Ensimmäisen sihdin sihtirako oli 1,0 mm.

Tältä sihdiltä aksepti kulkeutui ylijuoksukammion kautta toiselle sihdille, jonka sihtirako oli 0,3 mm.

Rejekti jäi kummassakin tapauksessa sihdille. Molempien sihtausvaiheiden jälkeen aksepti siirtyi viirakankaalla varustetun ammeen pohjalle.

Ennen lajittelua kukin näyte homogenisoitiin hyvin.

Näytteiden pH mitattiin pH-mittarilla. Sakeus määritettiin standardin SCAN-C 17:64 mukaan.

Ennen tärysihdin käynnistystä tarkistettiin, että sihti oli puhdas tyhjentämällä sihtialtaat vedestä ja

keräämällä kumilastan avulla mahdolliset epäpuhtaudet pois. Toisen sihdin jälkeisen ylijuoksukammion pohjassa oleva reikä suljettiin avonaisella suppilomaisella

tulpalla ja sihtejä alettiin täyttää vedellä. Kun toisen sihdin pohja oli veden peitossa, suljettiin ensimmäisen sihdin jälkeinen ylijuoksukammio

asettamalla levy kammion poikki. Tämän jälkeen annettiin ensimmäiselle sihdille juosta vettä niin paljon, että sen pohja oli veden peittämä, jonka

jälkeen veden koko ajan samalla juostessa käynnistettiin sihtien moottorit.

Kellosta aikaa seuraten alettiin ensimmäiselle sihdille lisätä pulpperoitua massaa noin 0,5 1 kerrallaan.

Edellisen massalisäyksen jälkeen odotettiin niin kauan, että sihdin pohja alkoi tulla näkyviin, jonka jälkeen lisättiin seuraavat 0,5 1 näytettä. Kaikkiaan sihdille laskettiin 7,0 1 massaa. Koko näytteen sihdille

laskeminen kesti noin 10 min, jonka jälkeen sihtauksen annettiin jatkua niin kauan, että ensimmäisestä

näytteen kaadosta oli kulunut 14 min 45 s. Tämän jälkeen vesihana suljettiin ja kun sihtaukseen oli kulunut aikaa yhteensä 15 min, moottori sammutettiin.

Moottorin sammutuksen jälkeen ylijuoksukammioiden virtausesteet poistettiin ja veden annettiin poistua sihdeiltä. Sihdeille jäänyt rejekti kerättiin

punnittuihin pahvirasioihin.

Kun rejekti oli kerätty, puhdistettiin sihdit lopuksi tarkasti voimakkaalla vesisuihkulla. Ylijuoksukammiot suljettiin ja sihtien pohjalle laskettiin vettä n. 5 cm pohjan yläpuolelle.

Ensimmäiseltä sihdiltä kerätystä rejektistä

määritettiin muoviriekaleiden koko. Koon määritys

tapahtui siten, että 50...70 muoviriekaletta asetettiin paperille johon oli piirretty 1*1 cm:n, 3*3 cm:n ja 5*5 cm:n ruudukot. Ruutujen avulla määritettiin mihin kokoluokkaan kukin muoviriekale kuului. Lopuksi

laskettiin kuinka paljon muoviriekaleita kuhunkin kokoluokkaan kuului prosentuaalisesti. Näistä tuloksista piirrettiin kuvaaja, jonka avulla

määritettiin muoviriekaleiden mediaanikoko. Mediaani­

koko on se koko, jonka alle jää 50 % kaikista

havainnoista. Mediaanikoon määritystä havainnollistaa kuva 5.

Muoviriekaleiden mediaanikoon määritys

Muoviriekaleiden koko (cm2) A < 1

1 < A<4 4 < A < 9 A > 9

Prosentuaalinen osuus (%)

Suhteellinen osuus kaikista riekaleista (%) 10

30 40

20 __________

Kuva 5. Muoviriekaleiden mediaanikoon määritys kertymäfunktiokuvaajan avulla.

Muoviriekaleiden koon määrityksen jälkeen kaikki rejektiä sisältävät rasiat vietiin uuniin (80...95 C) yön yli kuivumaan punnitusta varten. Punnitusta

rejektin painosta määritettiin rejektisuhde seuraavasti :

r

R --- * 100 (3)

s * V

jossa R = Rejektisuhde [%]

r = Rejektin paino [g]

s = Sihdille syötetyn massan sakeus [g/l]

V = Sihdille syötetyn massan tilavuus [1]

Sihtien läpi mennyt aksepti kulkeutui sihdeiltä putkea pitkin viirakankaalle, jonka tiheys oli 100 Mesh. Tältä viirakankaalta aksepti kerättiin linkoon, jossa se

linkoutui 7 min. Tämän jälkeen aksepti punnittiin ja osa siitä homogenisoitiin kuiva-ainepitoisuuden

suhteen. Homogenisoitu aksepti kerättiin punnittuun pahvirasiaan, joka laitettiin samaan uuniin kuin rejekti, yön yli kuivumaan.

Seuraavana aamuna voitiin määrittää lingotun akseptin kuiva-ainepitoisuus ja laskea lingotun akseptin paino.

Näiden määritysten perusteella voitiin laskea

materiaalihäviö pulpperin ja viirakankaan välillä.

Materiaalihäviö laskettiin seuraavasti:

(s. * V) - (k * m.)

H --- * 100 (4)

s, * V

jossa H = Materiaalihäviö [%]

s„= Pulpperiin syötetyn massan sakeus [g/l]

V = Sihdille syötetyn massan tilavuus [1]

k = Viiralle kertyneen akseptin kuiva- ainepitoisuus [%] / 100

m, = Akseptin paino kosteana [g]

11.3.3. Muoviviiraan tarttuvien muoviriekaleiden ja tahmoien määritys

Muoviviiraan tarttuvien muoviriekaleiden ja tahmojen määrän analyysilla on haluttu selvittää kuinka paljon akseptiin on jäänyt muovia tai muuta ajettavuutta haittaavaa materiaalia eli lähinnä tahmoja.

Määritys on tehty Yhtyneiden Paperitehtaiden

Keskushallinnon tutkimuslaboratorion kehittämällä laitteella. Tutkimuslaboratorion toivomuksesta ko.

laitteesta ja määrityksen suorituksesta ei anneta yksityiskohtaisia tietoja.

Määritys suoritettiin siten, että sakeudeltaan ja tilavuudeltaan tunnettua massasulppua sekoitettiin

30 min laitteella, johon oli kiinnitetty muoviviira.

Tällöin massassa olevat poikkeavat partikkelit tarttuivat viiraan ja olivat siitä analysoitavissa.

Analysointi suoritettiin siten, että vesisuihkulla puhdistettua ja sen jälkeen kuivatettua viirakangasta tutkittiin valopöydän päällä silmämääräisesti. Kankaan normaalista kuiturakenteesta erottuvat kohdat

tunnistettiin. Tämän jälkeen nämä kohdat analysoitiin mikroskoopilla kvalitatiivisesti ja määritettiin

massassa olleiden tarttuneiden muoviriekaleiden ja tahmojen määrä. Tulokset on ilmoitettu yksikössä kpl/kg.

11.4 Tulokset luotettavuusarvointeineen

n.4.1. Yleistä tuloksista ia niiden luotettavuudesta

Kaikki tulokset on esitetty liitteessä 2. Tässä luvussa on tarkasteltu vain tuloksia, joissa pulpperointiolo- suhteilla on ollut vaikutusta saatuihin koetuloksiin.

Lisäksi on esitetty tulosten keskiarvot ja hajonnat.

Liitteissä on esitetty tilastollisia analyysejä tuloksista, joissa on ollut hyväksyttäviä

korrelaatioita koetulosten ja pulpperointiolosuhteiden välillä.

Ennen tulosten käsittelyyn siirtymistä on syytä tutustua eräisiin tulosten luotettavuutta

heikentäneisiin tekijöihin. Pulpperista otetut näytteet eivät ole olleet täysin edustavia, koska ne ovat

sisältäneet muovia tms. materiaalia ja kuitua

tuntemattomissa suhteissa. On varsin todennäköistä, että näytteiden materiaalijakaumat ovat olleet

erilaisia kuin pulpperiin syötetyillä materiaaleilla.

Esim. suuri osa muovista on saattanut jäädä pulpperin virtausesteisiin kiinni ja ei ole näin ollen jakatunut tasaisesti pulpperoituneen massan joukkoon. Tämän

vuoksi eivät lasketut rejektisuhteet täysin

luotettavasti kerro, kuinka hyvin muovi on saatu erotettua akseptista ja kuinka paljon kuiduista on jäänyt rejektin joukkoon.

Materiaalihäviön määritystulosten luotettavuutta on heikentänyt se, että lajitteluprosessissa on sihdin ja viirakankaan väliseen putkeen jäänyt toisinaan massaa,

joka on huuhtoutunut toisessa koepisteessä akseptin joukkoon. Tulosten käsittelyssä on kuitenkin pyritty siihen, että näitä epäluotettaviksi oletettavia testi­

tuloksia ei ole huomioitu.

Lisäksi kokeiden luotettavuuden arviointia heikentää se, ettei ole tehty rinnakkaismäärityksiä kokeiden työläyden vuoksi.

Tl .4.2. PE-laminoidun paperirullakääreen pulpperoituvuus

Tutkimuksessa on selvitetty polyeteenilaminoidun paperirullakääreen pulpperoituvuutta ja muovin

erottumista paperista. Lisäksi on selvitetty mitkä ovat paperirullakääreen optimaaliset pulpperointiolosuhteet.

Paperirullakääreen runkomateriaalina on ruskea voima- paperi, jonka toiselle puolelle on laminoitu PE—kalvo.

Kokeessa on todettu, että PE-laminoitu rullakääre on pulpperoitunut melko hyvin. Sisään syötetyistä arkeista on jäänyt keskimäärin n. 3% hajoamatta. Hajoamattomat arkit ovat löytyneet pulpperia tyhjennettäessä yleensä roottorin päältä, johon ne ovat tiukasti kiinnittyneet.

Lisäksi pulpperin seinämällä olleeseen putkeen ja virtausesteisiin on jäänyt runsaasti muovia suurina riekaleina kiinni. Voidaan siis päätellä, että

materiaalin hajoamattomuus on johtunut pulpperin rakenteesta, eikä pulpperoitavasta materiaalista.

Merkittävä huomio on se, että virtausesteillä saadaan suuri osa muovista erottumaan kuiduista jo pulpperissa.

pH:11a on näyttänyt olevan vaikutusta hajoamattomien arkkien osuuteen siten, että pH:ta nostettaessa

hajoamattomien arkkien osuus on kasvanut. Tämän osoittaa tilastollinen tarkastelu, joka on esitetty liitteessä 3. Syytä tähän ilmiöön ei tunneta.

Pulpperointitapahtuman aikana on osa energiasta kulunut hukkatyöhön, joka on voitu havaita pulpperoitavan

massan lämpötilan nousuna. Keskimäärin on pulpperointi- tapahtuman aikana, jolloin energian ominaiskulutus on noussut 130 kWh/t:sta 500 kWh/t:n, hukkatyötä

muodostunut n.11 kWh/t.

Myös muoviriekaleiden koon avulla on selvitetty

pulpperointitulosta. Tulokset ovat osoittaneet, että eniten on pulpperoitäessä muodostunut muoviriekaleita, joiden pinta-ala on ollut lcm2 : n ja 9cm2 : n välissä.

Muoviriekaleiden mediaanikoko on ollut keskimäärin 3,5 cm2. Energian omainaiskulutuksen kasvaessa on voitu havaita muoviriekaleiden koon hieman pienenevän.

Pienten (alle 1 cm2 : n ) muoviriekaleiden osuuden ja E0K:n välille on voitu löytää korrelaatio, kuten liitteessä 4 esitetään.

Muovin erottumista kuiduista on pyritty määrittämään tärysihdin rejektisuhteella. Paperirullakääre on sisältänyt muovia pulpperiin syötettäessä n.7,4 %.

Keskimäärin sihdin rejektisuhde on ollut 6,6 % ja rejektisuhteen hajonta 1,6 %.

Vaikka tilastollisesti tuloksista ei ole pystytty

osoittamaan, on visuaalisesti määritettynä pH:11a ollut vaikutusta kuitujen irtoamiseen muovin pinnalta. NaOH-

lisäyksen ansiosta ovat kuidut irronneet lähes täysin muovin pinnalta ja kulkeutuneet akseptin joukkoon.

PE-laminoidun paperirullakääreen raateriaalihäviö

pulpperiin syötetyn materiaalin ja lajitellun akseptin määrän välillä on ollut n.13 % ja häviön hajonta n.3 %.

Koepisteiden, joiden EOK oli 500 kWh/t, aksepti- massoista määritettiin muovi- ja tahmopitoisuus. On

syytä huomata, että PE ei ole tahmea 100 °C:ssa, joten se ei ole tahmo. Pitoisuus on vaihdellut

58...226 kpl/kg välillä. Keskimäärin muoviriekaleita ja tahmeita kasaumia, joita syntyy liimoista ja

latekseista on ollut n.120 kpl/kg. Kuten tulosten hajonnan suuruudesta voidaan päätellä, ko.

määritysmenetelmä ei ole kovin luotettava. Kaikki muoviriekaleet eivät tartu viiraan ja lisäksi saattaa muutamia riekaleita jäädä huomioimatta.

Tahmeita kasaumia, eli liimoja ja latekseja on tutkittu kvalitatiivisesti. Tulosten perusteella voidaan

päätellä, että ne ovat peräisin voimapaperissa olleesta uusiomassasta, joka on sisältänyt paperin sideaineena käytettyjä latekseja tai liimoja. Tahmot ovat

sisältäneet polyisopreenia, joka voi olla peräisin isopreenipohjäisestä liimasta. Niistä on löytynyt myös pieniä määriä styreenibutadieeniä, joka voi olla

peräisin lateksista tai liimasta. Lisäksi on löytynyt polyakrylaattia, joka voi olla liimaa. Tahmeat kasaumat ovat sisältäneet myös paperin täyteaineita; talkkia ja kaoliinia.

Tuloksista voidaan päätellä, että PE-laminoitua paperirullakäärettä voidaan kierrättää paperi­

teollisuudessa, kun tehtaalla on muovin erotteluun soveltuvat lajittelulaitteistot. Pulpperoinnin pH:ta nostamalla saadaan muovi erottumaan helposti kuiduista.

Muoviriekaleet erottuvat sitä helpommin, mitä suurempia ne ovat, jonka vuoksi pulpperoinnin EOK tulisi olla alhainen.

11.4.3. PP-laminoidun paperirullakääreen pulpperoituvuus

Paperituotteella on kehitetty normaalin PE-laminoidun paperirullakääreen rinnalle polypropeeni(PP)-laminoitu paperirullakääre. Tätä tuotetta on lähdetty

kehittämään, jotta saataisiin helpommin kierrätettävä paperirullakääre. PP-laminoitu paperirullakääre on PE-

laminaattia helpommin kierrätettävissä johtuen PP:n korkeammasta sulamispisteestä. PE:n sulamispiste on 109 °C /37/ja PP:n sulamispiste 147 °C /60/. Jos PP:a ei saada täysin erotettua kuiduista kiertokuitujen

käsittelylinjalla ja muovia joutuu paperikoneelle ei PP aiheuta ongelmia paperikoneella, koska se ei sula

paperikoneen kuumissa osissa.

PP-laminoitu paperirullakääre on pulpperoitunut

Tampellan laboraroriopulpperilla melko hyvin. Kolmessa pulpperointikokeessa hajoamattomia arkkeja on jäänyt keskimäärin n.4 %. Nämä hajoamattomat arkit ovat löytyneet roottorin päältä, kuten PE—laminoidunkin paperirullakääreen kohdalla, joten hajoamattomuus on johtunut lähinnä pulpperin rakenteesta eikä

materiaalista.

Erittäin huomionarvoinen seikka PP-laminaattia

pulpperoitaessa oli se, että huomattava osa muovista hajosi pitkänomaisiksi riekaleiksi ja nämä riekaleet kiertyivät yhteen köysimäisesti. Tämä koetulos

viittaisi siihen, että suuri osa polypropeenista voitaisiin erottaa helposti ragger-laitteella muusta massasta jo pulpperissa.

PP-laminaatin pulpperoinnissa kehittynyt hukkatyön määrä oli keskimäärin 11 kWh/t.

Myös PP-laminaatin pulpperoinnissa syntyi eniten muoviriekaleita, joiden pinta-ala on lcm2 : n ja 9cm2 : n välissä. Muoviriekaleiden mediaanikoko on ollut

keskimäärin n.4 cm2.

Pulpperointilämpötila on vaikuttanut muoviriekaleiden kokoon siten, että lämpötilan kasvaessa muovi-

riekaleiden koko on pienentynyt. Tilastollisesti tämä korrelaatio on esitetty liitteessä 5.

Pulpperiin syötetty paperirullakääre on sisältänyt muovia n.6,5 %. Keskimääräinen sihdin rejektisuhde on ollut n. 2,8 % ja hajonta 1,3 %. Alhainen rejektisuhde johtuu siitä, että suuri osa muovista on jäänyt

pulpperissa kiertyneeseen köyteen tai pulpperin sisällä olleisiin virtausesteisiin kiinni.

pH on vaikuttanut rejektisuhteeseen. Tulosten mukaan pH:n noustessa on rejektisuhde kasvanut. Tämä on osoitettavissa tilastollisella analyysillä, joka on esitetty liitteessä 6. Tämä tulos on ristiriitainen silmämääräiseen tulokseen verrattuna sen vuoksi, että NaOH-lisäyksen vuoksi on muovi irronnut kuiduista ja näin ollen pitäisi rejektin sisältää vähemmän kuituja.

Tällöin rejektisuhteen tulisi pienentyä pH:n kasvaessa.

PP-laminoidun paperirullakääreen materiaalihäviö pulpperiin syötetyn ja lajitellun materiaalin määrän välillä on ollut keskimäärin n.6 % ja sen hajonta on ollut n.3 %.

Tulokset osoittavat, että pH:11a on selvä vaikutus materiaalihäviöön siten, että häviö kasvaa pH:n noustessa. Tilastollinen analyysi on esitetty liitteessä 7. Tämä tulos tukee edellä mainittua rejektisuhteen ja pH:n välistä korrelaatiota, koska materiaalihäviö kasvaa rejektisuhteen kasvaessa ja rejektisuhde on kasvanut pH:n noustessa.

Koepisteiden, joiden EOK on ollut 500 kWh/t,

aksepteista on määritetty muovi- ja tahmopitoisuus.

Määritysten mukaan akseptien muovi- ja tahmopitoisuudet ovat vaihdelleet 33...276 kpl/kg välillä. Keskimäärin näytteet ovat sisältäneet 130 kpl/kg pieniä muovi- riekaleita ja tahmoja. Tulokset eivät ole luotettavia, koska hajonta on näin suuri.

Kvalitatiivisen analyysin mukaan eräs akseptista löytynyt tahmo on sisältänyt polyisopreenia ja styreenibutadieeniä, jolloin tahmo on luultavasti peräisin joko liimasta tai lateksista, jotka ovat peräisin kääreen voimapaperin sisältämästä uusio­

massasta.

PP-laminoitu paperirullakääre on pulpperoitunut yhtä hyvin kuin PE-laminoitu paperirullakäärekin. Huomion

arvoista on, että polypropeeni on hajonnut pitkän­

omaisiksi riekaleiksi ja riekaleet ovat kietoutuneet yhteen köysimäisesti. Muovista on jäänyt erittäin huomattava osa kiinni pulpperin virtausesteisiin.

n .4.4. PE-päällvstetvn taivekartongin pulpperoituvuus

Toiselta puolelta PE-päällystetty taivekartonki

pulpperoitui kaikista materiaaleista parhaiten, sillä kaikki arkit pulpperoituivat. Myös tässä kokeessa jäi pulpperin seinämällä olleeseen putkeen ja virtaus­

esteisiin runsaasti muovia kiinni.

Pulpperoinnin aikana syntynyt hukkatyö oli n.11 kWh/t.

PE-päällystetyn taivekartongin pulpperoinnissa syntyneiden muoviriekaleiden kokojakauma on ollut vaihteleva. 45°C:n keskimääräisessä lämpötilassa

pulpperoituneet muoviriekaleet ovat olleet suurimmaksi osaksi kooltaan alle lcm2 : n. Sen sijaan 59°C:n keski­

määräisessä lämpötilassa pulpperoituneet muoviriekaleet ovat olleet kokojakaumiltaan hyvin vaihtelevia.

Mediaanikoko on vaihdellut alle 1 cm2 : sta lähes 5 cm2 : n.

Pulpperointilämpötila on vaikuttanut muoviriekaleiden kokoon siten, että lämpötilan ollessa suurempi myös pulpperoituneet muoviriekaleet ovat olleet suurempia.

Tämä on osoitettu tilastollisesti liitteessä 8.

Pulpperiin syötetty PE-kartonki sisälsi muovia 6,6 %.

Rejektisuhde oli keskimäärin n.1,3 % ja hajonta 1,0 %.

Pieni rejektisuhde johtui siitä, että pulpperiin jäi huomattavan paljon muovia kiinni virtausesteisiin.

PE-päällystetyn taivekartongin materiaalihäviö

pulpperiin syötetyn materiaalin ja lajitellun aksepti- määrän välillä on ollut keskimäärin n.4 %. Häviön

hajonta on ollut n.2 %.

Akseptin muovi— ja tahmopitoisuus määritettiin kahdesta näytteestä. Toisessa pitoisuus oli 42 kpl/kg ja

toisessa 125 kpl/kg.

Akseptissa olleista tahmeista kasaumista tehty

kvalitatiivinen analyysi on osoittanut, että ne ovat sisältäneet kalsiumkarbonaattia, talkkia ja kaoliinia.

Näitä täyteaineita on sitonut toisiinsa PVA (poly-

vinyylialkoholi). Tahmeista kasaumista on löytynyt myös tärkkelystä. Nämä tahmot eivät aiheuta ongelmia paperi­

koneella.

il.4.5. Alumiini-PE-laminaatin pulpperojtuvuus

Alumiini-PE-laminaatin runkomateriaalina oli ruskea voimapaperi, jonka toiselle puolelle oli laminoitu PE- kalvo ja alumiinifolio. Kokeessa haluttiin selvittää materiaalin pulpperoitumista ja alumiinin

käyttäytymistä pulpperoinnissa ja lajitteluprosessissa.

Alumiini-PE-laminaatti pulpperoitui kaikista

materiaaleista huonoimmin. Tosin ei sekään huonosti.

Hajoamattomia arkkeja jäi keskimäärin 5 %.

Alumiini-PE-laminaatin pulpperoinnissa on hukkatyötä muodostunut keskimäärin 11 kWh/t.

Alumiini-PE-laminaatin pulpperointiin liittyvä

huomionarvoinen seikka oli se, että lisättäessä NaOH:a pulpperoitavaan massaan, ja pulpperoinnin edetessä riittävän pitkälle alumiini liukeni massan joukkoon vapauttaen samalla voimakkaasti vetyä. Tämä alumiinin liukeneminen ja vedyn vapautuminen oli havaittavissa siten, että massa alkoi nousta pullataikinan tavoin hyvin nopeasti. Voimakkaasta vedyn vapautumisesta

johtuen tilanteessa oli jopa räjähdysvaara.

Reaktioyhtälö : 3 NaOH + AI - AI (OH), - Na3A103 + 1^ H2

Pulpperoituneiden Al-PE-riekaleiden kokojakauma oli vaihteleva. Riekaleiden koko on vaihdellut alle

1 cm¹ ; stä yli 9 cm¹ : n. Mediaanikoko on ollut n. 2,5 cm .

Pulpperiin syötetty materiaali sisälsi alumiinia ja polyeteeniä yhteensä 28,6 %. Sihdin rejektisuhde oli keskimäärin 23 % ja hajonta 4 %. Merkittävää oli se, että huomattava osuus alumiinista hajosi pieniksi paloiksi ja kulkeutui sihdin läpi akseptin joukkoon.

Silmämääräisesti todettiin, että pulpperoinnin edetessä eli EOK:n kasvaessa on alumiinin irtoaminen muovin

pinnalta ollut voimakkaampaa. Olisi siis oletettavaa, että rejektisuhde pienenisi EOK:n kasvaessa, sillä irronnut alumiini kulkeutuisi sihdin läpi ja

pienentäisi näin rejektin määrää. Tätä ei kuitenkaan tuloksista voitu havaita.

Materiaalihäviö pulpperiin syötetyn massan ja sihdin jälkeisen viirakankaalle keräytyneen akseptin välillä on ollut keskimäärin n.31 % ja hajonta n.2 %.

Sihdin läpi kulkeutuneesta akseptimassasta voitiin visuaalisesti havaita lukuisia "alumiinihippusia".

Näiden "hippusten" havaittiin tarttuvan muoviviiraan.

Muoviviiraan tarttuneiden partikkeleiden määrä on vaihdellut 218...447 kpl/kg välillä. Voidaan siis todeta, että tarttuneita partikkeleita on ollut hyvin runsaasti.

Koetulosten mukaan vaikuttaisi siltä, että alumiini- laminaatin kierrätyksessä käytettävän lajittelu- laitteiston toiminta tulisi perustua epäpuhtauksien ominaispainoon liittyvään erotteluun. Tällöin kyseeseen tulisivat lähinnä pyörrepuhdistimet eivätkä sihdit, jotka erottelevat epäpuhtaudet partikkelien koon ja muodon mukaan.

11.4.6. Paperirullan sisäpäätvlaoun pulppeyoituvuus

Paperituote on toteuttanut omasta tuotannostaan

syntyvän jätteen kierrätystä kehittämällä paperirullan päätylapun, jonka raaka-aineena voidaan käyttää

normaaleiden päätylappujen valmistuksesta syntyvää stanssausjätettä. Stanssausjäte sisältää PE:ä ja kraftlaineria. Tästä jätteestä on muodostettu

päätylappuja sitomalla jätepalat yhteen liiman avulla.

Päätylaput pulpperoituivat erittäin hyvin. Hajoamatta sisään syötetyistä päätylapuista jäi keskimäärin n.2 %.

Päätylappujen pulpperoinnissa syntynyt hukkatyön määrä oli n.10 kWh/t.

Eniten pulpperoinnissa syntyi alle lcm2 : n kokoisia riekaleita. Syynä tähän oli se, että päätylapun sisältämät muovipalätkään eivät juuri olleet tätä suurempia. Laskettu mediaanikoko oli keskimäärin n.0,7 cm2.

Pulpperiin syötetyt päätylaput sisälsivät yhteensä n.19 % muovia ja liimaa. Sihdin rejektisuhde oli keskimäärin n.30,1 % ja hajonta n.2,5 %. Suuri rejektisuhde johtui siitä, että päätylappuja

valmistettaessa on käytetty eräänlaista puristus- menetelmää, jossa muovi on sulanut ja agglomeroitunut kuituihin. Tämän vuoksi on suuri osa kuiduista jäänyt muovin mukana rejektin joukkoon.

Materiaalihäviö pulpperiin syötetyn ja sihdin jälkeisen akseptin välillä oli keskimäärin n.26 % ja hajonta

n. 4 %.

Akseptista muoviviiraan tarttuneiden muovi- ja liimapalasten määrä on vaihdellut 69... 144 kpl/kg välillä.

11.5. Johtopäätökset

Näistä laboratoriopulpperoinneista kaikkein parhaiten onnistui PE-päällystetyn taivekartongin pulpperointi.

Kartonki hajosi pulpperissa lähes täydellisesti ja kuidut irtosivat muovin pinnalta helposti. Muovi erottui helposti jo pulpperissa tarttuen virtaus­

esteisiin. Lisäksi materiaalihäviö oli pieni.

Akseptista ei myöskään ollut löydettävissä paperikone- ajoa haittaavia tahmaavia aineita.

Myös molemmat paperirullakääreet olivat onnistuneesti pulpperoitavissa. Kuidut saatiin hyvin talteen

vaikkakaan ne eivät irronneet muovista yhtä helposti kuin PE-päällystetyn kartongin tapauksessa. PP-

laminaatin pulpperoinnin kohdalla oli merkittävää muovin erottuminen kuiduista pitkinä riekaleina ja kiertyminen köydeksi pulpperissa.

Niin PE-päällystetyn kartongin kuin paperirulla-

kääreidenkin tapauksessa on luultavaa, että tärysihtien läpi menneet muoviriekaleet olisivat erottuneet

käänteisillä pyörrepuhdistimilla, jos sellaiset olisivat olleet käytettävissä.

Tulosten perusteella voidaan päätellä, että sekä PE- päällystettyä taivekartonkia että muovilaminoituja paperirullakääreitä voidaan kierrättää paperi­

teollisuudessa sellaisissa tuotantolaitoksissa, joilla on muovin erotteluun soveltuvat lajittelulaitteistot.

Myös erottuvalle muoville on löydyttävä jatkokäyttöä.

Sitä on pystyttävä hyödyntämään raaka—aineena tai sitä

tulisi käyttää energian tuotantoon polttamalla se kunnollisissa poltto-olosuhteissa.

Alumiini-PE-laminaatin pulpperointitulos ei ollut yhtä hyvin kuin edellisten, johtuen alumiinin

irtoamisesta muovin pinnalta ja kulkeutumisesta akseptin joukkoon. Mahdollisesti sakeamassapyörre- puhdistimet voisivat erottaa alumiinihippuset muusta massasta kiertokuitujen käsittelylaitoksissa, mutta tuskinpa niidenkään kapasiteetti riittäisi erottamaan suuria määriä alumiinia.

Kaipolan siistaamon käyttöpäällikön /61/ mukaan siellä suoritetussa eräässä koepulpperoinnissa on alumiini- laminaatti tullut kokonaisena ulos Fiberflow-

tyyppisestä pulpperista. Näin ollen voisi vetää sen johtopäätöksen, että alumiinilaminaattia voisi

mahdollisesti kierrättää, jos käytetään oikeanlaista pulpperia ja lajittelulaitteistoa. Näiden kokeiden perusteella ei ammepulpperi sovellu alumiini-

laminaatin pulpperointiin, eivätkä tärysihdit lajitteluun.

Paperirullien sisäpäätylappujen pulpperointi onnistui hyvin. Kuiduista saatiin lajittelun jälkeen talteen n.80 %, loppujen kuitujen jäädessä muoviin

kiinnittyneinä rejektin joukkoon.

12. BRITTILÄISELLÄ HAJOTTIMELLÄ SUORITETUT PULPPEROINTIKOKEET

12.1. Kokeiden tarkoitus

Brittiläisellä hajottimella suoritettavien

pulpperointien tarkoitus oli testata materiaalien

yleistä pulpperoitumista ja vertailla tuloksia samalla materiaalilla ja samoissa olosuhteissa Tampella-

mallisella pulpperilla tehtyihin kokeisiin. Kokeissa ei ollut tarkoitus testata eri pulpperointiolosuhteiden vaikutusta pulpperoitumiseen.

PE-päällystetyn taivekartongin pulpperoinnissa

tahdottiin lähinnä selvittää, onko muovin paksuudella vaikutusta syntyvien muoviriekaleiden kokoon.

12.2. Kokeiden suoritus

Brittiläisellä hajottimella pulpperoitavia materiaaleja olivat: PE-laminoitu paperirullakääre, PP-laminoitu paperirullakääre, PE-päällystetty kartonki, EB-lakattu metalloitu paperi ja hotmelt-liimalla saumattu

Brittiläisellä hajottimella pulpperoitavia materiaaleja olivat: PE-laminoitu paperirullakääre, PP-laminoitu paperirullakääre, PE-päällystetty kartonki, EB-lakattu metalloitu paperi ja hotmelt-liimalla saumattu

In document Eräiden kuitupohjaisten monikerrostuotteiden ympäristövaikutukset (sivua 64-0)