Visualizzazioni: 0 Autore: Editor del sito Publish Tempo: 2025-02-22 Origine: Sito
Come possiamo ottenere sia l'elevata resa della polpa che la forte qualità delle fibre mantenendo sotto controllo l'energia e l'uso chimico? Il pulsing semi-chimico offre il perfetto equilibrio tra impulsi meccanici e chimici, rendendolo un processo essenziale nel settore della carta.
Questo metodo prevede un lieve trattamento chimico per ammorbidire la lignina, seguito dalla raffinazione meccanica per separare in modo efficiente le fibre. È ampiamente utilizzato per il mezzo di ondulazione e i materiali di imballaggio, che offre una resa più elevata rispetto al pulsante chimico e alle fibre più forti rispetto al pulfing meccanico.
In questo articolo, esploriamo il suo processo, i vantaggi, i metodi e i confronti del settore, rivelando il motivo per cui rimane una scelta economica e sostenibile.
Il pulsing semi-chimico è un metodo di polpetta ibrido che combina aspetti della polpa sia chimica che meccanica. Il processo prevede parzialmente la rompere la lignina nei trucioli di legno usando un trattamento chimico lieve, seguito dalla raffinazione meccanica per separare le fibre. Questo approccio migliora la qualità delle fibre mantenendo una resa relativamente elevata rispetto ai metodi di polpetta completamente chimica.
La resa del polpetta semi-chimica varia in genere tra il 65%e l'85% , significativamente più alta rispetto al polpa da kraft (40%-55%) ma inferiore rispetto al pulfing puramente meccanico (90%–95%). La resa esatta dipende da fattori come:
Concentrazione chimica e tipo: un uso chimico inferiore comporta rese più elevate ma può influire sulla qualità della polpa.
Tempo di cottura e temperatura: l'ottimizzazione di questi parametri garantisce un ammorbidimento di lignina efficace senza un eccessivo degrado della fibra.
Specie in legno: legni tenui e legni duri si comportano in modo diverso, influenzando la resa complessiva e le caratteristiche delle fibre.
Il pulping semi-chimico svolge un ruolo vitale nell'industria cartacea offrendo un equilibrio tra resistenza alla fibra, efficienza di produzione e impatto ambientale. È ampiamente utilizzato nella produzione di terreno di corrugazione per l'imballaggio di cartone, dove sono essenziali ad alta resistenza e rigidità.
Rispetto al polpetta meccanica, produce fibre più forti e rispetto al polpetta chimica, ha una resa più elevata (65%-85%), rendendolo conveniente. Inoltre, consuma meno sostanze chimiche e meno energia, riducendo i costi operativi e l'inquinamento ambientale. La sua adattabilità consente ai mulini di fonderlo con altre polpe per proprietà di carta personalizzate, rendendolo una scelta versatile in varie applicazioni.
Il pulsing semi-chimico è un processo a due stadi che combina un lieve trattamento chimico con raffinazione meccanica per produrre polpa ad alto rendimento con una migliore resistenza alla fibra. Il processo prevede un'attenta selezione di materie prime, pretrattamento chimico per ammorbidire la lignina, raffinazione meccanica a fibre separate e successivi lavaggi e screening per ottenere una polpa pulita e uniforme.
La scelta delle materie prime influisce in modo significativo sull'efficienza e la qualità del pulping semi-chimico. Il processo è versatile, consentendo l'uso di materiali sia in legno che non legno.
Legni duri (EG, quercia, betulla, eucalipto): generalmente preferiti per il polpatura semi-chimica a causa delle loro fibre corte, che migliorano la rigidità e le proprietà superficiali del prodotto di carta finale.
Legni teneri (ad es. Pino, abete rosso, FIR): utilizzati in alcuni casi in cui sono necessarie fibre più lunghe per migliorare la resistenza e la durata, specialmente nelle applicazioni medi di corrugazione.
Oltre alle fonti di legno tradizionali, il pulsing semi-chimico può utilizzare fibre non legno per migliorare la sostenibilità e l'efficienza dei costi:
BAGASSE (residui di canna da zucchero): un'alternativa praticabile che fornisce forti fibre per la produzione di cartone.
I residui agricoli (ad es., Paglia di grano, gambi di mais, bambù): offrono un'opzione ecologica, sebbene richiedano ulteriori pre-trattamento a causa del maggiore contenuto di silice.
Il pretrattamento chimico è una fase fondamentale nella polpa semi-chimica, in quanto rimuove parzialmente lignina ed emicellulosa per facilitare la raffinazione meccanica.
Diverse sostanze chimiche possono essere utilizzate per lo stadio di pre-cooking, a seconda del processo specifico e delle proprietà della polpa desiderata:
Solufito di sodio (Na₂So₃): la scelta più comune, offrendo un efficace ammorbidimento della lignina mantenendo un'elevata resa in fibra.
Alcalino solfito: una versione modificata che fornisce migliori proprietà di resistenza.
Ammonio solfito: a volte utilizzato per migliorare il recupero chimico e ridurre l'impatto ambientale.
Liquore verde: un sottoprodotto di impulsi di kraft, usato come alternativa chimica economica e sostenibile.
Temperatura: in genere varia da 140 ° C a 180 ° C , a seconda della materia prima e della composizione chimica.
Tempo: tempi di cottura moderati (10-30 minuti) vengono utilizzati per garantire un sufficiente ammorbidimento della lignina riducendo al minimo i danni delle fibre.
Controllo del pH: il processo viene mantenuto in condizioni alcaline o neutre (pH 7-10 ) per ottimizzare la qualità delle fibre.
Pressione: la cottura viene effettuata in condizioni di pressione controllate (4-8 bar) per migliorare la penetrazione e l'uniformità chimica.
A differenza del pulsing chimico, in cui la lignina viene quasi interamente rimossa, il pulsing semi-chimico raggiunge la delignificazione parziale (in genere 20%-40%) per mantenere la resistenza alla fibra. L'emicellulosa viene anche parzialmente rimossa, migliorando il legame e la flessibilità delle fibre, preservando la resa.
Una volta che i trucioli di legno sono ammorbiditi dal trattamento chimico, subiscono una raffinazione meccanica per separare le fibre.
Refiniere del disco: l'attrezzatura più comunemente usata, costituita da dischi rotanti che macinano e separano in modo efficiente le fibre.
Raffinerie coniche e cilindriche: metodi di raffinazione alternativi utilizzati in base alle caratteristiche della polpa e alla configurazione del mulino.
Consumo di energia: la raffinazione meccanica richiede un input di energia moderato (200–500 kWh per tonnellata di polpa), significativamente inferiore rispetto al pulfing puramente meccanico ma superiore alla polpetta chimica.
Separazione delle fibre: i chip ammorbiditi vengono rapiti e fibrillati, producendo fibre lunghe e intatte con danni minimi, che migliorano la resistenza alla carta.
Dopo la raffinazione, la polpa subisce il lavaggio e lo screening per rimuovere i materiali indesiderati e migliorare la qualità.
Fase di lavaggio: sostanze chimiche in eccesso, lignina disciolta e frammenti di emicellulosa vengono rimossi usando acqua o liquore debole. Questo passaggio è essenziale per garantire una polpa più pulita e migliorare l'elaborazione a valle.
Filtrazione e sedimentazione: utilizzato per separare particelle fine e residui chimici prima dello screening della polpa.
Schermate vibranti e detergenti centrifughi: aiutare a rimuovere le fibre di grandi dimensioni o sottosviluppate, garantendo coerenza.
Refininatura della polpa finale: alcuni processi includono una fase di raffinazione secondaria per migliorare ulteriormente l'uniformità delle fibre e le proprietà di legame.
I metodi di pulping semi-chimici variano in base al tipo di sostanze chimiche utilizzate per il pretrattamento. Mentre tutti i metodi comportano una delignificazione parziale seguita dalla raffinazione meccanica, diversi sistemi chimici influenzano le proprietà della polpa, il consumo di energia e l'impatto ambientale. Il processo più utilizzato è il pulsing semi-chimico di solfito neutro (NSSC) , ma metodi alternativi come solfito alcalino, bisolfito, a base di ammonio e a liquore verde . sono impiegati
Il pulsing NSSC è il metodo di pulping semi-chimico più comune , particolarmente favorito per la produzione di terreno di corrugazione utilizzato nei materiali di cartone e di imballaggio. Fornisce un equilibrio ottimale tra resistenza alla polpa, efficienza dei costi e resa.
Il pulsing NSSC utilizza principalmente solfito di sodio (Na₂SO₃) come agente chimico attivo, che dissolve parzialmente lignina ed emicellulosa conservando l'integrità delle fibre.
Un sistema tampone Na₂So₃ e Nahco₃ viene utilizzato per mantenere un pH quasi neutro ( pH 7-9 ) durante il processo di cottura, prevenendo un eccessivo degrado delle fibre e migliorando la resistenza alla carta.
La reazione si rivolge principalmente alla lignina solfonazione, rendendo la lignina più solubile in acqua senza un eccessivo rottura delle fibre.
Diversi parametri influenzano l'efficacia del pulping NSSC:
Composizione chimica: la concentrazione di solfito di sodio e bicarbonato di sodio influisce sul grado di rimozione della lignina e flessibilità delle fibre.
Temperatura: la cottura si verifica in genere a 160-180 ° C , garantendo un sufficiente ammorbidimento della lignina senza un eccessivo indebolimento della fibra.
Durata di cottura: il processo dura 10-30 minuti , a seconda delle specie di legno e delle proprietà della polpa desiderata.
La polpa NSSC è altamente adatta per il mezzo ondulato a causa della sua combinazione di alta resistenza, rigidità e flessibilità.
Il processo preserva una porzione significativa dell'emicellulosa, che migliora il legame in fibra, migliorando la resistenza a compressione del prodotto finale.
Rispetto al pulfing completamente chimico, NSSC offre un rendimento più elevato (65%-85%) , rendendolo più conveniente per le applicazioni di imballaggio.
Oltre al pulsing NSSC, esistono diversi metodi di pulping semi-chimici alternativi, ciascuno con caratteristiche e applicazioni distinte.
Utilizza solfito di sodio (Na₂SO₃) e idrossido di sodio (NaOH) per creare un ambiente alcalino.
Produce fibre più forti e più flessibili rispetto al pulping NSSC, rendendolo adatto per applicazioni che richiedono una migliore resistenza alla carta.
Le condizioni alcaline facilitano una migliore rimozione della lignina, migliorando la separazione delle fibre mentre si preserva l'emicellulosa.
Utilizza bisolfito di sodio (NahSo₃) o bisolfito di calcio (Ca (HSO₃) ₂) a condizioni di pH acido o quasi neutro.
Tipicamente applicato nella polpa da legno soft , dove la rimozione della lignina controllata migliora le proprietà delle fibre.
Produce polpa con una migliore luminosità e proprietà di superficie , rendendolo adatto a applicazioni specializzate di imballaggio e stampa.
Utilizza il solfito di ammonio (NH₄) ₂SO₃ o il bisolfito di ammonio (NH₄HSO₃) come agente chimico.
Riduce l'impatto ambientale abbassando le emissioni di zolfo e facilitando un più facile recupero chimico.
Fornisce una resistenza a fibra moderata , spesso utilizzata nelle applicazioni di nicchia in cui le preoccupazioni ambientali sono una priorità.
Utilizza liquore verde , un sottoprodotto di polpa di kraft, costituito da carbonato di sodio (Na₂co₃) e solfuro di sodio (Na₂s).
Offre un'alternativa economica e sostenibile riproponendo sostanze chimiche di rifiuti da Kraft Mills.
Produce polpa con buone proprietà di resistenza , sebbene la sua adozione sia limitata a causa delle sfide di integrazione dei processi.
Ogni metodo di pulping semi-chimico offre vantaggi distinti, rendendoli adatti a diverse applicazioni di uso finale. Il pulsing NSSC rimane il più utilizzato per la sua efficienza e efficacia in termini di costi, mentre i metodi alternativi soddisfano le esigenze specifiche del settore, come una maggiore resistenza alla fibra, sostenibilità ambientale o un miglioramento del recupero chimico.
Contenuto di lignina più elevato rispetto alla polpa chimica.
Fibre forti e rigide con massa alta.
Applicazioni:
Materiali ondulati di cartone e imballaggio.
Giornali e documenti speciali (carta trasparente, carta per ingrasso).
Imballaggio alimentare e cartone.
Il pulfing semi-chimico è un metodo di impulsi ampiamente usato che bilancia i benefici del pulsing meccanico e chimico. Offre un elevato resa in fibra, un consumo chimico moderato e forti proprietà della polpa, rendendolo ideale per l'imballaggio e la produzione di schede ondulate. Tuttavia, ha anche alcune limitazioni, in particolare in termini di ritenzione di lignina, recupero chimico e impatto ambientale.
Il pulsing semi-chimico mantiene il 65% -85% della materia prima , mentre Kraft e Solfite Pulping hanno rese molto più basse ( 40% -55% ).
La ritenzione parziale dell'emicellulosa contribuisce a una maggiore resistenza alle fibre e alla rinfusa , migliorando le proprietà della carta.
L'alto rendimento riduce i costi delle materie prime e supporta pratiche forestali sostenibili massimizzando l'utilizzo delle fibre.
Pulping meccanico consuma una quantità significativa di energia (800-1.200 kWh per tonnellata di polpa), mentre il pulsing semi-chimico richiede significativamente meno (200-500 kWh per tonnellata).
Il pretrattamento chimico ammorbidisce le fibre , riducendo i requisiti energetici di raffinazione.
Un minor consumo di energia contribuisce al risparmio sui costi e alla riduzione dell'impronta di carbonio nella produzione di polpa e carta.
La rimozione parziale della lignina migliora la flessibilità della fibra e la resistenza del legame , portando a una polpa più forte rispetto alla polpetta puramente meccanica.
L'elevata rigidità delle fibre rende la polpa semi-chimica ideale per il mezzo di ondulazione e altre applicazioni di imballaggio in cui la resistenza è fondamentale.
L'equilibrio tra ritenzione di lignina e integrità della fibra garantisce che la polpa semi-chimica mantenga la durabilità pur rimanendo conveniente.
Utilizzato principalmente per il mezzo ondulato , ma trova anche applicazioni in documenti a più livelli, schede composite e alcuni documenti di stampa.
Può essere miscelato con altre polpa (ad es. Kraft Pulp) per migliorare le proprietà specifiche, come la stampabilità e la durata.
Abbastanza versatile da elaborare sia legno duro che legno tenero , nonché fibre alternative come Bagasse e residui agricoli.
Poiché la polpetta semi-chimica mantiene più lignina di Kraft o Pulping solfito , la polpa risultante è più scura e richiede un'ulteriore sbiancamento per le applicazioni che richiedono un'elevata luminosità.
L'aumento del contenuto di lignina influisce anche sulla stampabilità , rendendolo meno adatto per le carte di stampa raffinate.
A differenza del processo di Kraft, che ha un consolidato sistema di recupero chimico , il pulsing semi-chimico presenta sfide nel recupero di solfito di sodio o altri agenti chimici.
La redditività economica del recupero chimico dipende dall'integrazione del mulino e dall'ottimizzazione dei processi , che potrebbero non essere fattibili per operazioni più piccole.
Il pulsing semi-chimico è un processo intermedio tra polpatura chimica e polpetta meccanica , combinando aspetti di entrambi per raggiungere un equilibrio tra resistenza alla fibra, resa ed efficienza di produzione. L'entità del trattamento chimico è inferiore rispetto alla polpetta chimica, mentre la raffinazione meccanica è più lieve rispetto alla polpetta meccanica.
| è caratterizzato da polpa | polpatura chimica (EG, kraft, solfito) | da (EG, NSSC) | Pulping meccanico (EG, TMP, RMP) |
|---|---|---|---|
| Utilizzo chimico | Alto (ampia rimozione della lignina) | Moderato (rimozione parziale della lignina) | Basso (trattamento chimico minimo) |
| Consumo di energia | Basso (la delignificazione chimica riduce l'energia di raffinazione) | Moderato (richiede energia chimica e meccanica) | Alto (raffinazione meccanica intensiva) |
| Prodotto | Basso (40%–55%) | Medio (65%–85%) | Alto (85%–95%) |
| Resistenza alla fibra | Alto (fibre forti e lunghe) | Moderato (fibre rigide e durevoli) | Da basso a moderato (fibre più deboli) |
| Luminosità | Alto (dopo lo sbiancamento) | Medio (più scuro a causa della ritenzione di lignina) | Basso (alto contenuto di lignina) |
| Recupero chimico | Efficiente e ben sviluppato | Impegnativo, meno efficiente | Non applicabile |
| Applicazioni tipiche | Packaging di carta fine, tessuto, ad alta resistenza | Schede di ondulazione medio e multistrato | Carta da giornale, carta di rivista, carta da stampa a basso costo |
Rispetto alla polpa chimica , il polpetta semi-chimica ha una resa maggiore ma mantiene più lignina , rendendolo meno luminoso e leggermente più debole. Tuttavia, richiede meno elaborazione chimica e fornisce un'alternativa economica per i materiali di imballaggio.
Rispetto al pulsing meccanico , il polpetta semi-chimica produce fibre più forti e resistenti , sebbene a una resa inferiore. Richiede inoltre meno energia , rendendola una scelta più equilibrata per le applicazioni in cui la resistenza e l'efficienza sono fattori chiave.
Questo equilibrio rende il pulping semi-chimico particolarmente prezioso per il mezzo ondulato e l'imballaggio , dove la resistenza è essenziale ma il pulsing chimico completo non è necessario.
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