Fremstilling af papir

10

Papir er fremstillet af træ, en fornybar ressource, som i vores del af verden i høj grad genskabes i takt med at den forbruges. Der er gode muligheder for at genbruge papir ved fremstilling af nye papirprodukter eller til energiproduktion ved forbrænding.

Af

Fremstilling af papir

Papir er lavet af træ.

Træ består hovedsageligt af tre byggesten, nemlig cellulose, hemicellulose og lignin. Af disse er det primært cellulose som anvendes til papir. Træets indhold af hemicellulose og lignin udskilles, så vidt muligt, igennem fremstillingsprocessen.

Når træet skal laves til papir, skal træet først laves til papirmasse, også kaldet pulp, som er findelte cellulosefibre opslæmmet i vand.

Processen starter ved at træet afbarkes. Herefter bliver træet findelt ved slibning eller flisning.

Dernæst bliver træet blødgjort ved mekanisk bearbejdning, varme og/eller kemisk behandling, så de enkelte træfibre (cellulosefibre) kan skilles fra hinanden. Her skelnes der mellem mekanisk papirmasse og kemisk papirmasse afhængig af den anvendte metode. Se mere nedenfor.

Det færdige papir fremstilles ved at de sønderdelte cellulosefibre, pulpen, fordeles i et tyndt lag ud over et net. Efter dræning og tørring er pulpen blevet til papir.

Eventuelt tilføres massen tilsætningsstoffer, eller det halvfærdige papir overfladebehandles, afhængigt af det færdige papirs anvendelse. Læs mere nedenfor.

Miljø og klima

Papir er lavet af plantefibre og er et fornybart materiale der indgår i naturens kredsløb. Papir kan genbruges 5-6 gange og når papiret ikke kan bruges mere, kan det brændes og energiudnyttes.

Papirets energi er den solenergi som træet opsamlede mens det voksede. Derfor kan man spare fossile brændstoffer som olie, kul og gas når man brænder papir af.

Når papir brænder, frigives CO2 – men kun den samme mængde CO2 som træet opsamlede mens det voksede i skoven.

Tidligere var papirindustrien årsag til store miljøproblemer. Især de kemikalier der blev brugt til blegningen gjorde stor skade på miljøet når de blev skyllet ud med spildevandet.

Der forskes hele tiden i at gøre kemikalierne mere skånsomme for miljøet, og de fleste kemikalier kan i dag opsamles og genbruges. Desuden har de fleste papirfabrikker i dag deres egne rensningsanlæg til spildevandsrensning. Det gavner både miljøet og sparer udgiften til kemikalier. Papirfabrikker kan også blive miljøcertificerede og derigennem leve op til en række miljøkrav ved produktion.

Papirmasse

Nedenfor er fremstillingsprocessen for papir nærmere beskrevet, herunder fremstilling af de forskellige former for papirmasse.

Mekanisk masse

Slibemasse er en form for mekanisk masse der fremstilles ved at det afbarkede rundtræ med stor kraft presses mod en roterende slibesten under tilførsel af rigelige mængder vand. Cellulosefibrene deles (defibrering) ved at stenen river cellebundter ud af træoverfladen, som blødgøres af friktionsvarmen.

Slibemassen er hovedsageligt lavet af gran og blev tidligere anvendt til avispapir, men anvendes i dag mest til pap og karton. Bleget anvendes slibemassen til f.eks. papirhåndklæder.

Raffinørmasse er en anden mekanisk masse som fremstilles af flis, blødgjort med varme og/eller kemisk behandling, der bearbejdes i en defibrator (to riflede stålskiver der roterer imod hinanden som to møllesten).

Hvis flisen udelukkende forbehandles med varme fås TMP (Thermo Mechanical Pulp) som hovedsageligt anvendes til avispapir.  Hvis der også forbehandles med med NaOH eller NaSO3 fås CTMP (Chemo-Thermo Mechanical Pulp) som anvendes til trykpapir og hygiejneartikler. I TMP-processen anvendes primært nåletræ, imens CTMP-processen også er velegnet til løvtræ.

Mekanisk masse har højt indhold af lignin da dette ikke kan fjernes uden kemikalier. Det er også årsagen til at papir af mekanisk masse har tendens til at gulne.

Kemisk masse

Kemisk masse fremstilles af ren træflis som gennemgår en kemisk behandling. Behandlingen kan enten være sur, neutral eller basisk (dvs behandlingen kan foregå ved lav pH, neutral pH eller høj pH)

Sulfatmasse (kraftmasse) er fremstillet igennem en basisk behandling med NaOH og Na2S, som er stærkt basiske kemikalier (pH > 12) og kogning under tryk ved 160-180˚C. Den aggressive behandling nedbryder størstedelen af træets lignin og hemicellulose og cellulosefibrene falder fuldstændig fra hinanden. Fibrene skal ikke sønderdeles yderligere. Resultatet af behandlingen er en brun masse som må bleges hvis det skal bruges til trykpapir. Papir af sulfatmasse har gode styrkeegenskaber, da cellulosen ikke tager skade af den høje pH. Kemikalierne kan genanvendes næsten fuldstændig.

Fyrretræsarter er foretrukket til fremstilling af sulfatmasse, da harpiks ikke forstyrrer processen.

Sulfatmassen er den mest udbredte kemiske papirmasse.

Sulfitmasse fremstilles ved sur eller neutral reaktion med sulfit (SO2) og kogning i 3-4 timer. Behandlingen er som regel ikke kraftig nok til at flisen falder fra hinanden, hvorfor der efterfølgende må foretages mekanisk sønderdeling af flisen med en defibrator. Den relativt skånsomme proces har den fordel, at træets lyse farve bevares. Massen kan derfor bruges til ubleget trykpapir. Især bøg, asp og birk giver en lys masse. Helt hvidt papir kræver dog blegning.

Af andre metoder, der dog ikke har fundet stor anvendelse, findes neutralsulfitmetoden og metoder hvor blødgøringen af træet foregår med organiske forbindelser (eddikesyre, ethanol og methanol). Desuden er der gjort forsøg med biologisk massefremstilling hvor selektive svampearter nedbryder træets lignin og/eller hemicellulose før defibrering. Sidstnævnte er dog ikke kommet i kommerciel anvendelse.

Rensning og blegning

Kemisk masse vaskes for at fjerne kemikalierester. Både mekanisk og kemisk masse sigtes for at fremmedlegemer og for at opnå ensartet partikelstørrelse. Blegning foretages for at fjerne rester af lignin. Da mekanisk masse har et højt lignin-indhold er blegningens effekt reversibel, idet det gulner når det udsættes for UV-lys.

Papirfremstilling

Formaling

Inden papirmassen føres til papirmaskinen, skal massen formales. Formalingen gør fibrene mere fleksible, der opnås bedre partikelstørrelsesfordeling og muligheden for dannelse af kemiske bindinger (brint-bindinger) forøges ved blotlæggelse af større dele af cellevægsmaterialet.

Tilsætningsstoffer

En række stoffer kan tilsættes papirmassen for at forbedre egenskaberne hos det færdige papir. Den vigtigste form for tilsætning er en såkaldt belimning der begrænser papirets vandopsugning og giver papiret styrke.

Belimning foretages med harpiks-sæbe eller –lim som evt. er tilsat bejdse for at forbedre harpikslimens tilhæftning. Der kan også tilsættes stivelse, cellulosederivater og PVA (polyvinylacetat)

Der kan også tilsættes fyldstoffer for at gøre papiret billigere og for at forbedre trykkvaliteten. Anvendelsen af fyldstoffer har dog den ulempe at papirets styrke forringes.

Papirmaskinen

Fremstillingen af det færdige papir foregår i princippet ved at en tynd opslemning af papirmassen hældes ud over et fint net. Når det frie vand er løbet af, kan den dannede fibremåtte forsigtigt løsnes, presses og tørres, hvorved man får det færdige papir.

Moderne papirmaskiner er meget store og komplicerede (ofte over 100 meter lange), og kan fremstille papir i op til 6 meter brede baner med hastigheder helt op til 1500 meter pr. minut (90 km/t)

Efterbehandling

Papir, som skal have en glat overflade (f.eks. til farvetryk) kan påføres et lag af fyldstof ved bestrygning (coating). De vigtigste midler er kaolin, calciumcarbonat og titaniumdioxid som hæftes til papiret med et bindemiddel (modificeret stivelse, cellulosederivater eller PVA)

Helt blanke overflader kan opnås ved at udføre en såkaldt glitning der indebærer at papiret føres gennem opvarmede ruller der presses imod hinanden under højt tryk.

Papirfabrikken

Produktionen af papir sker ofte på såkaldte integrerede fabrikker, dvs. fabrikker, der både fremstiller papirmasse og det færdige papir. Dette er en energimæssig fordel, idet overskudsvarme (damp) fra fremstilling af papirmassen bruges under fremstillingen af papiret

Råmaterialer

Træ til papirfremstilling, “cellulosetræ”, er typisk forholdsvis ungt udtyndingstræ, som fældes for at de tilbagestående træer har tilstrækkelig plads til at vokse sig store så de kan blive til godt tømmer.

Det er af stor betydning at kunne afsætte udtyndingstræet til papir- eller spånpladefabrikation (Kilde: Dalager 1995).

Oprindeligt anvendtes kun rødgran og ædelgran (indsæt link) til fremstilling af papir. Nye metoder har imidlertid gjort det muligt at anvende en bred vifte af træarter.

Nåletræsarter foretrækkes når papiret skal være stærkt pga. nåletræernes længere fibre. Papir med større indhold af løvtræsfibre foretrækkes, når papiret skal have en jævn overflade og når papiret skal have gode trykkeegenskaber. Desuden er papir med løvtræsindhold også uigennemsigtig, hvilket er fordelagtigt når der skal trykkes på begge sider af papiret.

Råmaterialet kan også være returpapir.

Returpapir

Retur-, eller genbrugspapir, har gennem de seneste årtier haft en tiltagende betydning som råvare i papirindustrien. Udviklingen er til dels politisk bestemt ud fra et ønske om ressourcebesparelser og dels af økonomiske hensyn i papirindustrien, idet energiforbruget ved fremstilling af genbrugsmasse, kun er ca. en tredjedel af energiforbruget ved fremstilling af traditionel masse.

Genanvendelsen foregår ved at returpapiret opslemmes i vand og omdannes til en grød af fibre under omrøring. Genbrugsmassen kan anvendes direkte til simple papirprodukter som f.eks. karton og æggebakker efter rensning for fremmedlegemer (clips, tegnestifter, tape etc.)

Skal genbrugsmassen anvendes til hvidt papir skal massen først afsværtes igennem vask elle flotation ved anvendelse af en række kemikalier (typisk NaOH) og opløsningsmidler. Afsværtningen kan desuden forbedres med enzymer.

Et problem ved genbrusmasse er, at fibrene slides ved genanvendelsen. Fibrene mister en del af deres bindingsevne og fibrene bliver stive. Begge forhold gør, at papiret mister sin styrke. Derfor kan fibrene normalt kun kan klare ca. 5 – 6 gange i “genbrugsmøllen”.

Det betyder også at der hele tiden skal tilføres nyt jomfrueligt papir til kredsløbet.

Hvor laves der papir?

Finland og Sverige er blandt verdens vigtigste papirproducenter og eksportører. Papir som anvendes i Danmark kommer hovedsageligt fra disse lande.

Træ som fældes i Danmark til papirfabrikation eksporteres (hovedsageligt til Sverige), da  der i Danmark ikke findes anlæg til fremstilling af jomfruelig papirmasse (papirmasse fremstillet direkte fra træ). I Danmark findes der til gengæld anlæg til fremstilling af genbrugspapirmasse (papirmasse fremstillet af indsamlet papir).

Se artiklerne om skovdrift i DanmarkSverige og Finland.

10 kommentarer

  1. Astrid Bergstedt siger:

    Hej
    Jeg vil gerne vide lidt om biologisk fremstilling af papirmasse. Hvem ved noget om det – og er det muligt at benytte denne metode til ‘hjemme-hobby-papirmageri?
    På forhånd tak for hjælpen
    VH Astrid

    1. Træ.dk siger:

      Hej Astrid
      Der findes nogle videnskabelige publikationer der behandler emnet som måske kan hjælpe dig videre. Se eksempel her:
      Use of Fungi in Pulping Wood: An Overview of Biopulping Research
      Biochemimechanical pulping
      Jeg tør ikke sige om svampenedbrydning af ligning til papirfremstilling kan lade sig gøre på hobbyniveau – men hvis du lykkes med et forsøg så fortæl meget gerne om det 🙂

  2. Paul Klitnæs siger:

    Hej og tak for en meget informativ webside.
    I forbindelse med en oversættelse vil jeg gerne sikre mig at jeg bruger de rigtige fagudtryk. Derfor: er følgende passage fagligt meningsfuld?:

    “… fordelene ved sulfatmasse frem for sulfitmasse; forskellen mellem masselimning og overfladelimning; hvordan man undgår for stor hastighed og træk på virepartiet …

    Jeg siger mange tak på forhånd for jeres svar som jeg glæder mig til.

    Mange hilsner

    Paul Klitnæs

  3. Vibeke Bro siger:

    Hej
    Jeg vil gerne vide, om der kan være forskel på, hvordan fibrene vender på papiret og om beskrivelsen af papirstørrelse – ex. A3 enten 420 x 297 mm eller 297 x 420 mm fortæller noget om, hvordan fibrene vender og om det evt. kan have betydning for, hvordan papiret kører i maskinen.

    1. Træ.dk siger:

      Hej Vibeke

      Gyldendals Store Danske har en grundig artikel om papirfremstilling på http://denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Teknik/Tr%C3%A6-_og_papirindustrien/papir

      Her skriver de fx: ’Mens fibrene i håndlavet papir normalt ligger med tilfældige orienteringer, vil de i maskinfremstillet papir altid lægge sig i langvirens løberetning pga. de tværgående rystelser, man påfører viren for at få drevet vandet ud af papirmassen.’

  4. Hannah Svendsen siger:

    Hej
    Jeg laver en præsentation om produktionen af papir (skrive og printpapir). Derfor kunne det være dejligt, hvis det var muligt for jer at svare mig på disse ting.

    hvilke konsekvenser har papirproduktionen for lokalbefolkningen? Fx folk får et job, folk bliver syge af det, varen gør at folk kan… osv.

    Hvad koster processen af at fælde træerne til papiret?

    Hvad koster det at lave papir i papirmaskinen?

    Tak på forhånd 🙂

    Mvh Hannah

  5. Danny siger:

    Hej

    Hvad er det mest bæredygtige valg, alt taget i betragtning, til en bogblok?

    Hvis valget står mellem HVIDT og CREMEFARVET papir.

    På forhånd tak.

    Med venlig hilsen
    Danny

  6. Lotte Westphael siger:

    Hej. Interessant artikel. Jeg skal bruge papirpulp til iblanding i ler. Indtil videre har jeg brugt det billigste toiletpapir, men kan jo her læse at fibrene kan blive “trætte”. Kan jeg købe en papirpulp, hvor den er forholdsvis findeles og mest af alt ren?! Jeg har døjet med færdiglavede typer af papirer, hvor der er urenheder fra fibrene.

  7. Catia Hauberg Engel siger:

    Hej,
    Jeg skal lave en workshop hvor jeg bruger papirmasse i ark. Kan nogen hjælpe mig med at fortælle hvor jeg kan købe dette materiale i Danmark? jeg tænker det er på en papirfabrik eller træ fabrik.
    Mvh. Catia

  8. rossi siger:

    hvorfor bruger man træ til at fremstille papir frem for andre materialer.

SKRIV EN KOMMENTAR

Din e-mailadresse vil ikke blive offentliggjort. Felter markeret med * skal udfyldes.

Når papiret slipper op

Det er surt show når der mangler papir på det lille hus. Det må selv tilhængere af det papirløse samfund erkende. Se den sjove reklame her.

Magnetisk nanopapir stærkere end stål

Svenske forskere har udviklet en ny type magnetisk papir der er stærkere end stål. Papiret kan anvendes i alt fra pengesedler til skudsikre veste.

Rester fra papirproduktionen bliver til grøn asfalt

Hollandske forskere har forsøgt at lave en en bioasfalt af træ. Lykkes det giver asfalten potentielt store klimamæssige fordele og måske en særlig fordel i Skandinavien. Læs mere her.

Hvor meget træ bruges der til at lave papir?

Hvor meget træ bruges der til at lave en vis mængde papir?

TRÆ.DK

Egebækvej 98
DK-2850 Nærum