RAZISKAVE IN RAZVOJ 36 Papir za notranjost revije PAPIR je prispevala papirnica Vipap Videm Krško d.d., VIPRINT 80 g/m 2 Papir za notranjost revije PAPIR je prispevala papirnica Vipap Videm Krško d.d., VIPRINT 80 g/m 2 RAZISKAVE IN RAZVOJ 37 Dosežene vrednosti kažejo, da so lastnosti primerljive lastnostim tipičnih papirniških vlaken iglavcev in evkaliptusa, ki so najpogosteje uporabljena lesna celulozna vlakna za proizvodnjo papirja. To se kaže v ustreznih doseženih vrednostih za natezno, raztržno in razpočno odpornost. Precej slabše so dosežene vrednosti za sposobnost prepogibanja, kar kaže na dejstvo, da je postopek razvlaknjevanja vplival pretežno na krajšanje vlaken in le v manjši meri na fibrilacijo, s katero bi dosegli večjo kristalitno strukturo vlaken, ki pri oblikovanju lista papirja vpliva na večjo sposobnost medsebojnih povezav vlaken v mrežasto strukturo. Naloga papirničarja je, da celulozna vlakna v postopku priprave in mletja obdela tako, da so sposobna preko vodikovih in medvlakenskih vezi tvoriti čim večjo vezno površino med vlakni in da z mešanjem vlaken različnega izvora in morfoloških lastnosti izdela papir želene kakovosti (11). Optične lastnosti, izražene z belino, kažejo zelo nizke vrednosti, saj je naravna vlaknina obarvana rjavkasto. Pilotni postopek razvlaknjevanja sodi med tehnologije visokega izkoristka, pri katerem zaradi same narave procesa pride zgolj do mehanskega razvlaknjevanja oziroma mehčanja strukture, medtem ko vlakna zadržijo praktično ves prisotni lignin, ki ima značilno bledo rumeno-rjavo barvo. Opaciteta dosega zelo visoko vrednost. 5 LITERATURA IN VIRI [1] Krotov, V.S. Hemp or Wood: Potential Substitutes, Journal of the Industrial Hemp Association, Vol. 1, No. 1, 1994, str. 20–30. [2] Van Roekel, G. Hemp Pulp and Paper Production, Hemp Today, Rosenthal, E., Editor, Quick Trading Company, San Francisco, 1994. [3] Roulac, J.W. Hemp Horizons – The comeback of the World's Most Promising Plant, Chelsea Green Publishing Company, White River Junction, VT (1997). [4] Walker, D.W. Can Hemp Save Our Planet?, Hemp Today, Rosenthal, E. Editor, Quick Trading Company, San Francisco, 1994. [5] Herak, S., Oblak Rainer, M., Drnovšek, T. Stebla konoplje kot vir vlaken za proizvodnjo papirja, Papir 1 (1990), str. 12–17. [6] Barovič, R., Rutar, V. Enoletne rastline – Tehnologija in možnost uporabe, 21. Mednarodni letni simpozij, Bled, 1994, Zbornik predavanj, str. 36–43. [7] Dostopno na: http://www.hemptraders. com/c/4445639/1/hemp-fiber.html. [8] Gogate, P .R. Hydrodinamic Cavitation for Food and Water Processing. Food Bioprocess Technol. 4 (2011), str. 996–1011. [9] Nemeth, Z., Csoka, L. Shark and Hydrodynamic Cavitation for making cellulose pulp and paper from Hemp, World Hemp Congress, Slovenia, Lendava, August 27, 2012. [10] Zule, J., Černič, M., Šuštaršič, M. Hemp fibers – raw material for paper: [presented at World Hemp Congress, Slovenia, Lendava, August 28, 2012]. 2012. [11] Černič, M. Morfološke lastnosti vlaken in papirja. V: Humar, M. (ur.), Kraigher, H. (ur.). Trajnostna raba lesa v kontekstu sonaravnega gospodarjenja z gozdovi, (Studia forestalia Slovenica, 135). Ljubljana: Gozdarski inštitut Slovenije, Silva Slovenica, 2009, str. 149–164. 1 dr., univ. dipl.biol., Inštitut za celulozo in papir Ljubljana 2 dr., DITP Contact autor: janja.zule@icp-lj.si Preglednica 3: Fizikalne, mehanske in optične lastnosti celuloznih vlaken konoplje Table 3: Physical, mechanical and optical properties of hemp fibres Lastnosti Izmerjena vrednost Gramatura, g/m 2 79,1 Prostorninska masa, kg/m 3 438 Prepustnost zraka Gurley, s 33 Povprečna dolžina vlaken, AAV, Kajaani, mm 0,66 (1,08 LWAV) Utržni indeks, kNm/kg 24,0 Utržna dolžina, km 2,44 Raztezek, % 0,88 Raztržni indeks, mNm 2 /g 4,05 Razpočni indeks, kPam 2 /g 0,78 Dvojni prepogibi Schooper, št. 2 - 3 Belina ISO, brez UV, % 34,1 Opaciteta, % 98,0 pH vrednost vlakninske suspenzija 7,2 je bila nevtralna, medtem ko je bila izmerjena CED viskoznost 765 ml/g, kar je dokaj visoka vrednost in kaže na to, da so vlaknino sestavljale relativno dolge celulozne verige. To dejstvo potrjujejo tudi dosežene ugodne mehanske lastnosti. Izmerjene vrednosti osnovnih fizikalnih lastnosti, mehanskih odpornosti in optičnih lastnosti laboratorijskih listov celuloznih vlaken konoplje so zbrane v preglednici 3. Celulozna vlakna konoplje so bila pridobljena po postopku, ki se uporablja za drobljenje in homogenizacijo raznih agrarnih odpadkov – ti v bioplinarnah služijo kot substrat ali ko-substrat za proizvodnjo bioplina. V doseženih rezultatih posameznih analiz za kemijske, mehanske in optične lastnosti lahko opazimo potrebo po optimizaciji postopka, da bi dobili homogenejši material z bistveno manjšo vsebnostjo trsk in optimalnejšo dolžino vlaken. Poleg tega bi bilo treba material tudi pobeliti, kar bi bistveno povečalo njegovo nadaljnjo uporabnost. Proces beljenja bi namreč precej spremenil osnovne kemijske in mehanske lastnosti vlaken, zato bi bilo dobro slednje izmeriti tudi po postopku beljenja, kar je bistveno, če želimo vlaknino uporabiti za izdelavo kakovostnih trajnih in obstojnih vrst papirja. 4 ZAKLJUČEK Prvi poskus razvlaknjevanja odpadne konopljine stebelne biomase s kombinacijo patentirane “shark” tehnologije in hidrodinamske kavitacije je dokazal, da je na ta način sicer možno pridobiti vlaknino visokega izkoristka, vendar pa bi bilo treba različne procesne parametre optimirati, da bi dobili več finejših vlaken, ki bi bila neposredno uporabna za izdelavo papirja. Postopek je sicer ekološko neoporečen, saj ni potrebe po dodajanju kemikalij in zato ne nastanejo strupeni stranski produkti. Nova pilotna tehnologija v primerjavi s klasičnimi postopki razvlaknjevanja in mletja porabi bistveno manj energije, zato je cenovno ugodna in hkrati enostavna za rokovanje. Morda bi bilo v prihodnosti smotrno postaviti kakšen pilotni obrat v neposredni bližini kmetijskih površin, kjer nastaja odpadna stebelna biomasa. Na ekološko in cenovno sprejemljiv način pridobljena konopljina vlaknina je lahko izvrstna alternativa celuloznim vlaknom lesnega izvora in bi se po predhodnem beljenju lahko uporabljala za izdelavo trajnih vrst arhivskega, dokumentnega in umetniškega papirja. Druga možnost predpostavlja uporabo vlaken za proizvodnjo embalažnih vrst papirja in papirnih izdelkov, ki bi nadomestili nerazgradljive plastične materiale in produkte, s čimer bi močno razbremenili okolje. Konopljina vlakna sodijo med tradicio- nalne papirniške surovine, hkrati pa predstavljajo velik potencial v prihodnosti. Od učinkovitosti sodobnih postopkov pridobivanja in cenovne sprejemljivosti je odvisno, ali bo ta potencial v prihodnosti tudi v polni meri izkoriščen. POVZETKI IZ TUJE STROKOVNE LITERATURE ABSTRACTS FROM FOREIGN EXPERT LITERATURE Pri recikliranju je ključnega pomena odstranjevanje tiskarske barve. V industrijskem merilu se v ta namen največ uporablja flotacijski deinking. Pri njem se sicer običajno doseže Podjetje Glatfelter ima dolgoletne izkušnje s proizvodnjo in uporabo specialnih vlaknin (na primer abaca, sisal, kenaf, juta, lan, konoplja, esparto itd.), ki so skupaj z običajnimi lesnimi in sintetičnimi vlakni pomembna za proizvodnjo specialnih papirjev. Nekatera vlakna imajo karakteristične lastnosti, ki se znatno razlikujejo od običajnih kratkih ali dolgih lesnih vlaken in prav to lahko s pridom izkoriščamo pri izdelavi papirja. Na trgu primanjkuje tovrstnih vlaken, zato je njihova cena dokaj visoka. Pomembno je ekonomizirati njihovo pridobivanje, saj je stebelna biomasa po navadi stranski produkt v kmetijstvu, ki pa se ga da koristno uporabiti za namene papirništva. zadovoljiva belina, vendar imamo precejšnje snovne izgube. Ker delamo z nizkimi koncentracijami, potrebujemo precej energije za transport vode. Zaradi teh pomanjkljivosti so strokovnjaki z Univerze v Dresdnu začeli razvijati ekonomičnejšo tehnologijo deinkanja, ki je bila prvotno namenjena čiščenju tekstilij. Ta tehnologija temelji na dejstvu, da lahko nekateri polimeri zaradi svojih površinskih lastnosti ekstrahirajo umazanijo s tekstila in jo akumulirajo na svoji površini, seveda v primeru, če so delci nečistoč že predhodno odstranjeni z detergenti. Adaptacija omenjene tehnologije za namen deinkanja pa ni povsem preprosta. Številni laboratorijski testi so potrdili, da lahko s pomočjo plastičnega materiala deinkamo reciklirana vlakna, podobno kot pri flotacijskem deinkanju, vendar pri precej večji gostoti snovi, torej z manj potrošene energije. S to tehnologijo nadomestimo disperzijski postopek, ki je običajno najbolj energetsko zahteven pri deinkanju. Slika 1:Plastična zrna pred in po adsorpciji ostankov tiskarske barve pri recikliranju grafičnega papirja. Handke, T., Schrinner, T., Grossmann, H.: Professional Papermaking 9 (2012) 1: 32–37 Seger, B., Kühn, J., Borner, S.: Professional Papermaking 9 (2012) 1: 16–20 Slika 2: Primerjava različnih brezlesnih vlaken s standardnimi vlakni lesnega izvora (slike dobljene s pomočjo optične mikroskopije). dr. Janja Zule Adsorpcijski deinking – Nov pristop za boljšo energetsko učinkovitosti pri recikliranju Adsorption deinking – A new approach for higher energy efficiencies in paper recycling The challenge of non-wood pulp – experience from industrial application Potencial brezlesnih vlaknin – izkušnje iz industrije