Tillverkningen av papper har gamla anor. Historiska källor säger att papper baserat på cellulosafiber från lin, bomull och andra växter för första

Transkript

1 6

2 Tillverkningen av papper har gamla anor. Historiska källor säger att papper baserat på cellulosafiber från lin, bomull och andra växter för första gången framställdes i Kina redan runt år 105 e. Kr. Sedan dess har man genom århundraden använt olika råvaror för att framställa papper. Den industriella revolutionen har utvecklat framställningen från ett mödosamt hantverk med tillverkning av ett ark i taget till en storskalig, datoriserad och rationell process. De grundläggande principerna för pappers- och kartongframställning är ändå desamma idag. Fortfarande gäller att utvinna cellulosafiber ur naturlig, förnybar råvara. Precis som förr börjar processen med en kraftigt utspädd blandning av fibrer i vatten. Det mesta av vattnet avlägsnas genom dränering och torkning och det färdiga pappersarket består även idag av ett finmaskigt nät av cellulosafibrer. Steget från papper till kartong är inte stort. Det finns två typer av kartong: enskikts- och flerskiktskartong. Av kvalitetsskäl brukar kartong byggas upp av flera skikt som formas genom att den utspädda fiberblandningen läggs i flera lager på varandra. Detta flerskiktsmaterial används i stor utsträckning till grafiska produkter och för olika förpack-ningsändamål. 7

3 Sedan mitten av 1800-talet har cellulosafibrer huvudsakligen utvunnits ur ved. Cellulosafibern utvinns antingen på kemisk eller på mekanisk väg. Den ved som utnyttjas kommer från naturligt förekommande trädslag, i Iggesunds fall, gran, tall och björk från skogsbruk i Skandinavien och övriga Europa. De industrier som är beroende av god tillgång på skog bedriver skogsbruk för att upprätthålla och utvidga skogsarealen. Som ett resultat av dessa insatser ökar mängden växande skog från år till år. I många områden är tillväxten idag större än avverkningen. Det omsorgsfulla skogsbruket är en garanti för att skogen även i framtiden kommer att utgöra en del av det ekologiska kretsloppet och vara en bestående råvarukälla. Fibrerna i en timmerstock ligger ordnade längs med stocken. Fibrernas längd varierar beroende av trädslag men allmänt är längden större än bredden. Förhållandet framgår av tabellen på denna sida. Trädslag Fiberlängd mm Fiberbredd μm Form Gran Bandformad Tall Bandformad Björk Cylindrisk spetsig ände Granfiber lång och platt Björkfiber kort och cylindrisk Tallfiber lång och platt Blandade fibrer av gran, tall och björk Cellulosa och naturlagarna Genom ljusets inverkan på det gröna klorofyllet omvandlas koldioxid och vatten till enkla sockerarter av glykos. Denna process är känd som fotosyntesen. Vid fotosyntesen avges samtidigt syre. De naturliga sockerarterna kan polymeriseras i växterna så att cellulosa uppstår. 8

4 Cellulosa har en hög molekylvikt och molekylerna är ordnade i en rak kedja. Växterna använder cellulosa för att växa genom att konstruera celler, det vi kallar fibrer och andra strukturer som bidrar till växtens fortbestånd. Varje art har sin egen speciella fiberstruktur. Åtskilliga trädslag har långsiktigt odlats och förvaltats och är idag en förnybar råvaruresurs för tillverkning av en rad olika pappers- och kartongprodukter. Det är därför kopplingen mellan omsorgsfull skogsvård och tillverkningen av pappersprodukter är så stark. Träfibrer består till 44 % av cellulosa. Rena cellulosafibrer är mjuka, flexibla och vita. Resterande ämnen utgörs av hemicellulosa, lignin och extraktivämnen. Hemicellulosa är besläktad med cellulosa men har lägre molekylvikt och en mer komplicerad kedjestruktur. Lignin är en mer komplicerad polymer som skiljer sig markant från cellulosa. Lignin är hårt och skört. Både hemicellulosan och ligninet finns i själva träfibrerna, men den huvudsakliga delen av ligninet återfinns som bindemedel mellan fibrerna och ger stadga åt trädets struktur. Vid fibersepareringen eller massatillverkningen drar man fördel av skillnaden mellan lignin och cellulosa. SYRE (O2) KLOROFYLL SOCKERARTER, ETC VATTEN (H2O) Fotosyntesens princip KOLDIOXID (CO2) SOLLJUS Fler naturlagar Det finns generella egenskaper som all träfiber har i större eller mindre utsträckning. Det finns också specifika egenskaper som är förknippade med det enskilda trädslaget. Fiberegenskaperna påverkas även av den tillverkningsmetod som används. De generella egenskaperna är: fibrernas förmåga att gripa tag i varandra och bindas samman till en stark, homogen struktur flexibilitet, form och dimensionella egenskaper som gör att fibrerna formar ett enhetligt sammanbundet nätverk fibrernas förmåga att gynnsamt påverkas, mekaniskt eller genom tillsatser, vid tillverkningen. Val av råvara Fiberslag Valet står huvudsakligen mellan långa fibrer från gran och tall, och korta fibrer från björk. Genom noggrann avvägning och blandning av olika fiberslag uppnår kartongtillverkaren just de utseendemässiga och funktionella egenskaper som önskas för en viss produkt. Typ av massa Cellulosa i makroskala, mesoskala och mikroskala. Det finns tre olika separationsprocesser som alla ger olika typer av massa: mekanisk massa, kemisk massa och returfibermassa. 9

5 Mekanisk massa Den mekaniska separationsprocessen ger mycket högt utbyte av fiber från veden. Förekomsten av lignin i massan gör att fibrerna är hårda och styva. Det ger en kartong med hög styvhet, låg densitet, begränsad styrka och spänst. Mekaniskt separerad färskfibermassa som innehåller lignin reagerar starkare på fukt, temperaturskillnader och förändringar i den omgivande miljön. Detta kan i sin tur få negativa effekter på planhet och dimensionsstabilitet. Ett kartongark av enbart mekanisk massa får därför låg styrka. Kartongen har samma gultonade färg som veden och det är rent eftersom det enbart består av naturliga och kända råvaror. Mekanisk massa Kemisk massa Kemisk massa I den kemiska separationsprocessen bevaras fiberns längd och den utvunna rena cellulosan ger starka fiberbindningar. Båda egenskaperna samverkar till att ge ett mycket starkt kartongark. Fibern är flexibel och mjuk och arket får goda bignings-, präglings- och stansningsegenskaper. Arket dammar mycket lite. Blekt kemisk massa har hög vithet, ljushet och ljusstabilitet. Kartong av denna massa har största möjliga renhet och är den kartongprodukt som minst av alla påverkar den inpackade produktens lukt och smak. Returfibermassa I denna separerings- och återvinningsprocess används en rad olika typer av returpapper och returkartong. Varje gång fibern återvinns blir den allt smutsigare och kortare. Fibrernas möjlighet att bindas samman blir allt mindre. Därför måste ny jungfrulig fiber tillsättas för att returmassan ska nå upp till en godtagbar kvalitet. Massan renas och silas så omsorgsfullt som möjligt vid beredningen. Osorterat returpapper, som ska användas till kartong, renas däremot vanligen inte från tryckfärg. Sådan returmassa innehåller därför en del tryckfärg, klister och andra rester, som tillsammans ger kartongen en gråaktig färg. Returkartong har en mindre förutsägbar sammansättning och sämre funktionella egenskaper än kartong baserad på jungfrulig fiber. Läs mer om returfibermassa i vår Kartonghandbok. Kartongtillverkning Förutom det fiberslag och den typ av massa som används inverkar också kartongarkets uppbyggnad och bestrykning på kartongens slutliga egenskaper. Genom urval och sammansättning av fiberslag, massaprocess, uppbyggnad och bestrykning, får kartongen de slutliga egenskaper som behövs för att uppfylla de olika krav som marknaden har. VIKBARHET Övre skikt Mittenskikt Undre skikt Genomskärning av kartong Genomskärning av flerskiktskartong Jämförelse av vikbarhet mellan enskikts- och flerskiktskartong 10

6 Flerskiktskartong Genom att forma flera skikt av massa på varandra i vått tillstånd kan kartongtillverkaren kombinera fördelaktiga egenskaper från olika typer av massa i en och samma kartong. Även om man använder samma sorts massa i alla skikt behandlas och formas varje skikt för sig allt för att få bästa möjliga kvalitet. Flerskiktsuppbyggnaden ger fördelar vid bland annat bigning och falsning. som innehåller vita pigment, vanligen baserad på lera eller kalciumkarbonat, läggs på ovansidan eller på båda sidorna av kartongen. en kan bestå av ett, två eller till och med tre lager. en förbättrar vitheten, ytjämnheten och glansen så att önskade tryck- och lackeringsegenskaper uppnås. Olika kartongtyper I detta avsnitt beskrivs de vanligaste typerna av kartong. Blekt kemisk massa Homogen helblekt kartong (SBB, GZ) Homogen helblekt kartong (SBB) består endast av blekt kemisk massa. Förkortningen SBS (Solid Bleached Sulphate) förekommer också. Vanligtvis är den bestruken på ovansidan men ibland även på motsidan. Det är en kartong med medelhög densitet och tryckbarhet som uppfyller de höga krav som grafiska produkter och förpackningar ställer. SBB-kartongen är enkel att stansa, biga och prägla. Den ger därför stora variationsmöjligheter för avancerad formgivning och design. Eftersom den är ren och hygienisk lämpar den sig för förpackningar för smak- och aromkänsliga produkter. Genomskärning av SBB Genomskärning av FBB Blekt kemisk massa Mekanisk massa Oblekt eller blekt massa Falskartong (FBB, GC1, GC2) Innerskiktet i denna kartong utgörs av blekt eller oblekt mekanisk massa medan ytterskikten utgörs av kemisk massa. Den kemiska massan i trycksidans ytterskikt är blekt och ytan är pigmentbestruken. Motsidan kan vara gulaktig, vilket beror på att den kemiska massan i det bakre skiktet är genomskinlig så att färgen på den mekaniska massan i innerskiktet syns igenom. Om motsidan är vit genom att ett tjockare skikt av kemisk massa använts eller skiktet är lerabestruket, kallas kartongen i stället falskartong med vit baksida (White Back Folding Box Board). Genom att falskartongen är uppbyggd av innerskikt av mekanisk massa och ytterskikt av kemisk massa, drar den nytta av den välkända I-balkprincipen för att ge kartongen styrka och styvhet. Materialet har hög styvhet och låg densitet. En fullbestruken falskartong ger ett utmärkt tryckresultat och är estetiskt tilltalande. Kartongen, som är baserad på jungfrulig fiber, har känd renhet och därmed säkerställd produktsäkerhet. 11