Mekanisk massa

Mekaniska massor framställs genom att veden sönderdelas och de frilagda fibrerna bearbetas mekaniskt. Tillverkningsprocesserna är enklare än vid kemisk massaframställning, bland annat därför att det inte behövs något återvinningssystem för kemikalier.

Vedutbytet för rena mekaniska massor är nästan 100 procent. En del vedsubstans går dock förlorad i processen som vedharts, lättlösliga kolhydrater med mera. Vissa mekaniska massor framställs vid förhöjd temperatur och tillsats av kemikalier. då kan utbytet sjunka till omkring 90 procent. Men i båda fallen är vedförbrukningen låg, ungefär hälften, i jämförelse med kemisk massa. Den vanligaste vedråvaran är gran men tall och viss lövved kan också användas. Vid tillverkningen krävs stora mängder elektrisk energi.

Det förekommer inga klorkemikalier vid mekanisk massaframställning och inga utsläpp av illaluktande gaser.

Mekaniska massor används för många fiberprodukter och användningsområdet har ökat med den tekniska utvecklingen. Vissa mekaniska massor har också trängt in på de kemiska massornas område. Men när det krävs styrka och renhet i papperet använder man främst kemisk massa.

Det finns två huvudtyper av mekanisk massa, slipmassa och raffinörmassa. Av båda slagen finns det varianter.

Slipmassa. Metoden att tillverka slipmassa uppfanns redan på 1840-talet i Tyskland och var den första process där ved användes som råvara för papperstillverkning. I dag går tillverkning av slipmassa till på följande sätt:

Barkad rundved pressas mot en roterande cylinder av sandsten samtidigt som vatten spritsas på för att kyla och tvätta stenen. Kornen i stenytan tränger in i vedytan som värms upp av friktionen samtidigt som den utsätts för skjuvning. Detta ger bindningsbrott i fiberväggarna och ligninget mellan fibrerna mjuknar. Fibrer och fiberknippen dras ut ur veden och bearbetas vidare mellan sten- och vedytorna.

Slipverk
Figur 16. Slipverk för tillverkning av slipmassa.

Magasinslipverk, figur 16, är den vanligaste typen av slipverk. De har två motstående vedmagasin. Veden i magasinen trycks mot stenen av hydrauliska tryckskor.

Slipstenarnas största diameter, tillika bredd, kan vara 1,8 meter och motoreffekten över 7 MW. Produktionen är då cirka 120 ton massa per slipverk och dygn.

En senare utvecklad typ av slipverk är tryckslipverket där slipningen sker under övertryck i ångatmosfär. Den har en mer komplicerad konstruktion eftersom veden måste slussas in mot övertrycket. Ånga bildas av värmen från slipningen och den kan användas på andra håll i fabriken. Tryckslipmassa är betydligt starkare än vanlig slipmassa.



 

Raffinörmassa. Raffinörmassa är ett samlingsnamn på massor som framställs genom att flis mals sönder i skivraffinörer. De har två malskivor med mönstrade ytor och en inmatningsanordning för flis, figur 17. Flisen krossas och fibrerna friläggs allteftersom flisen värms och bearbetas på sin väg mot periferin.

Skivraffinär

Figur 17. Skivraffinär för tillverkning av raffinörmassa.

Elenergin till motorn omvandlas till värme och stora mängder ånga utvecklas från fukten i flisen. Ångan används internt i systemet för att basa och förvärma flisen. Det blir också ett stort ängöverskott som kan användas i till exempel pappersbruket.

De vanligaste raffinörmassorna är termomekanisk massa, TMP, och kemitermomekanisk massa, CTMP (även CMP). I båda fallen förvärms flisen med ånga till cirka 120°C. Vid CTMP impregneras också flisen med natriumsulfit (Na2SO3).



 

CTMP-anläggning
Figur 18 visar en CTMP-anläggning. Flisen basas i en silo med returånga och tvättas och avvattnas i en skruvavvattnare. Natriumsulfit tillförs i flisen när den matas in med en skruv i förvärmarkärlet. Raffineringen sker i två steg, det första steget vid cirka 100 kPa tryck och det andra vid atmosfärtryck. Ångan från den första raffinören används för basning och förvärmning av flisen. Ångan är inte helt ren och därför leds överskottet till en ångomformare (värmeväxlare) som producerar ren ånga.

CTMP ger en massa som är starkare och något ljusare än TMP-massa. Kemikaliekostnaden och det lägre utbytet gör den dock litet dyrare.

De största raffinörerna har motorer på 25 MW och en kapacitet på cirka 500 ton massa per dygn.

Vidarebehandling. För att avskilja föroreningar och långa styva fibrer silas och virvelrenes massan. De utsorterade fibrerna raffineras ytterligare för att bli mjukare.

Mekanisk massa från färsk granved har en ljushet på 60-65 procent ISO. Det räcker i allmänhet för tidningspapper. För många andra kvaliteter måste massan blekas. Blekning av mekaniska massor är av naturliga skäl ligninbevarande. Det gör också att papperet lätt gulnar.

Om ljusheten bara behöver höjas något kan man bleka med natriumditionit (Na2S2O4). För högre ljushet, omkring 80 procent ISO, används väteperoxid och natriumhydroxid.

Mekanisk massa, som levereras som avsalumassa, torkas i flingtorkar. Massan pressas, rivs fint och sugs in i den varma luftströmmen till det första av en serie av torktorn. Fukten avdunstar snabbt och förs bort med utgående våtluft. Den torkade massan pressas till kakor. Dessa staplas till balar och hanteras på samma sätt som arkmassan efter en torkmaskin.

Användningsområden. Slipmassa används bland annat för tidningspapper, journalpapper och innerskikten i flerskiktskartong.

Termomekanisk massa, TMP, är starkare än slipmassa och har bättre egenskaper för användning i tidningspapper. Man har med TMP kunnat slopa eller kraftigt minska mängden dyrare kemisk "armeringsmassa".

Kemitermomekanisk massa, CTMP, ger en stark och mjuk massa för många användningsområden, till exempel vätskekartong, tryck- och skrivpapper, mjukpapper och hygienpapper.

Energianvändning
Energikällan för de mekaniska massaprocesserna är elenergi. Stora mängder el går åt men nästan all förbrukad energi omvandlas till värme. Det mesta av värmen återfinns i massan och i ånga och varmvatten som processen producerar. En stor del av energin kan tas till vara, till exempel då ånga används för att torka det färdiga papperet.

Exempel på elförbrukningar för massa avsedd för tidningspapper är: slipmassa, 1 300 kWh per ton massa och TMP, 1 800 kWh per ton massa.

I en modern TMP-fabrik produceras cirka 2 000 kg ånga per ton massa. I sliperier återfinns den tillförda energin i den utspädda massan och i varmvattnet, men man får ingen ånga. Vid tryckslipning, däremot, kan det bli cirka 500 kg ånga per ton massa.

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