Papperstillverkning

Papper består av cellulosafibrer som bundits till varandra i ett nätverk så att de bildar ett ark. Många papperstyper innehåller också fyllnadsämnen av olika slag, till exempel lera (kaolin) och krita. Genom att välja råvaror och förbehandling av fibrerna på olika sätt kan man få papper med vitt skilda egenskaper.

I stora drag går papperstillverkning till så här:
Fibrerna, som finns i pappersmassan, blandas med vatten och förbehandlas - mals - på lämpligt sätt. Denna del i processen kallas mäldberedningen.

Mälden späds med ännu mer vatten (bakvatten) från pappersmaskinen och sprutas ut på en ändlös, genomsläpplig plastduk så att den fördelas jämnt, figur 20. Plastduken kallas vira. På viran rinner och sugs vattnet av och pappersarket börjar bildas. Denna del av processen kallas avvattning.

Från viran förs arket in mellan roterande valsar, där ytterligare vatten pressas ut.

Det vatten som återstår torkas sedan bort över en eller flera ångvärmda cylindrar.

Pappersmaskin

Figur 20. Pappersmaskin.

Processen kan alltså sammanfattas i de fyra stegen mäldberedning, avvattning, pressning och torkning. Därefter följer ett femte steg, den så kallade färdiggörningen, som kan omfatta glättning, bestrykning, rullskärning, arkning, emballering med mera.

Kemiska bindningar håller samman fibrerna

Mäldberedning. Fiberråvaran kommer till pappersbruket antingen som pumpmassa eller som balar eller rullar.

I Sverige har de flesta pappersbruk egna massafabriker och massan pumpas då direkt från massabruket till pappersfabriken (integrerade bruk).

De pappersbruk som inte har egna massafabriker köper massan i balar som löses upp i vatten i en massaupplösare (ointegrerade bruk).

Ofta blandar man olika typer av pappersmassa för att papperet skall få de önskade egenskaperna. Blandningen sker i samband med mäldberedningen.

För att cellulosafibern skall kunna ge ett starkt papper måste den behandlas så att den blir mer vattenuppsugande och lättare kan bindas vid en annan fiber. Det yttersta skiktet på fibrerna luckras upp genom att mälden (massasuspensionen) mals. Matningen avpassas efter massatyp och efter de egenskaper papperet skall ha. Mekanisk massa och returfibermassa mals normalt inte eftersom de redan har tillräckligt goda arkbildande egenskaper.

I mälden tillsätts även kemikalier för att påverka dess pH-värde. Fyllnadsämnen som kaolin och krita tillsätts för att påverka papperets vithet och opacitet (ogenomskinlighet). Många typer av finpapper innehåller upp till 30 procent fyllnadsmedel.

För att minska papperets vattenupptagning blandas limämnen in i mälden. Alun tillsätts för att hjälpa limpartiklarna att fästa på fibrerna. Stärkelse sätts till för att öka papperets styrka och styvhet. Andra typer av tillsatser är färg, skumdämpare samt retentionsmedel (som ökar finfraktionens och fyllmedlets förmåga att stanna på viran).

Mälden renas i silar och virvelrenare från sand, metallpartiklar med mera. Innan den sprutas ut på pappersmaskinens vira späds mälden med vatten (bakvatten) till mycket låg koncentration. Se också "Korta och långa cirkulationen".

Avvattning. I pappersmaskinen avvattnas, pressas och torkas mälden till ett färdigt pappersark. Pappersmaskiner ser olika ut beroende på papperstyp. Men alla pappersmaskiner består av huvuddelarna våtparti, pressparti och torkparti.

I våtpartiet avvattnas mälden på en eller flera virar. Den mycket utspädda (0,2-1 procent) mälden strömmar ut på viran från en inloppslåda och avvattnas. Mälden lämnar viran som en pappersbana med torrhalten cirka 20 procent.

Beroende på hur våtpartiet är utformat kallas pappersmaskinerna.

Pressning. I presspartiet fortstätter avvattningen av pappersbanan genom att den pressas mellan pressvalsar. Vanligen består ett pressparti av tre till fyra sådana pressnyp, i vilka papperets torrhalt ökar steg för steg. Torrhalten efter det sista pressnypet är 30-50 procent. Presserna är oftast försedda med pressfiltar som fördelar presstrycket mot pappersbanan och suger upp och för bort vatten.

Det finns flera olika typer av pressar. Sugpressen består av en perforerad sugvals och solid matvals med mantel av granit eller gummi. I sugvalsen finns en suglåda med en vakuumpump.

Räffelpressen består av en räfflad, solid vals och en matvals med slät yta. I nypet pressas vatten från filten ned i räfflorna och slungas ut av centrifugalkraften.

I en filtvirapress förs en grov plastvira fram mellan filten och den undre valsen. Plastviran hjälper till att föra bort det utpressade vattnet ur pressnypet.

Det vatten som rinner, sugs eller pressas bort före torkningen av pappersbanan tas om hand i den korta och långa cirkulationen. I den långa cirkulationen finns också ett system för att ta hand om utskott vid banbrott.

Torkning. I torkpartiet torkas pappersbanan till cirka 95 procents torrhalt, genom att torkviror pressar pappersbanan mot uppvärmda torkcylindrar.

Torkpartiet är alltid inneslutet i en så kallad torkkåpa. Det är viktigt att hålla god ventilation i torkkåpan så att fuktig luft transporteras bort. Den fuktiga luften värmeväxlas och värmeinnehållet tas till vara. Till exempel kan man använda värmen för att göra varmvatten eller för att värma lokalerna.

Man indelar ofta pappersmaskiner efter hur torkpartiet är utformat:

Yankeecylindern skall förutom att torka pappersbanan ge papperet en jämn och glansig yta. Det sker genom att pappersbanan pressas mot den blankpolerade yankeecylindern. Banan fäster vid cylindern tills den torkat tillräckligt för att lossna. När man tillverkar mjukpapper skrapar man i stället av papperet från yankeecylindern med en schaher så att det kräppas.

Papperets färdiggörning. Efter torkpartiet finns ofta en maskinglätt i form av en stapel av stålvalsar. Då papperet passerar genom nypen mellan valsarna jämnas pappersytan ut.

  • planviramaskiner, där avvattning och arkformning sker på en ändlös viraduk som är uppspänd mellan ett antal valsar
  • dubbelviramaskiner, där arket bildas mellan två viror och avvattningen sker åt båda hållen
  • hybridmaskiner, där man har både planvira och dubbelvira.
  • Mångcylindermaskiner har ett stort antal ångvärmda torkcylindrar med diameter 1,5-1,8 meter (tidningspapper, finpapper, kraftpapper med mera).
  • Yankeemaskiner har en stor torkcylinder med diameter 4-6 meter (mjukpapper, ensidigt glättat papper med mera).
  • Kombinerade maskiner med yankeecylinder och ett antal vanliga torkcylindrar.

Fibersammansättning
Figur 21. Papp och kartong består av flera skikt med olika fibersammansättning. Kartongmaskinerna har en lång planvira för bottenskiktet och över den inloppslådor och kortare planviror för de andra skikten. Pressparti och torkparti (mångcylindertork) ser likadana ut som pappersmaskinernas. Figuren visar principen för en maskin som tillverkar treskiktskartong, som bland annat används till livsmedelsförpackningar.

Papperet kan ytbehandlas på olika sätt. För att minska dammning från pappersytan i tryckpressarna ytlimmas papperet. Det görs med stärkelse i limpressar som placeras i torkpartiet eller i en separat anläggning. När bättre ljushet och tryckbarhet krävs bestryks papperet med en smet av kaolin, krita eller titandioxid. Bestrykningen kan liksom ytlimning ske i maskinen eller i en separat anläggning.

När en pappersrulle blivit färdig bryter man pappersbanan och för över den till en ny vals. En sådan upprullningsvals kallas för en tambour. Rullen hissas med travers till en rullmaskin för vidare behandling. Innan papperet levereras delas tambourullen i mindre rullar och förpackas. En del papper levereras som ark av varierande format efter skärning i arkmaskiner.

Källa: Jirvall, Nils (red.) (1995). Miljöinfo från Skogsindustrierna. Stockholm, Media express.