A papírgyártás alapanyagai
A kemo-mechanikai eljárásokkal rostjaira szétbontott, majd célszerű összekuszálással készített lap rostanyagai a következők:
- fehérítetlen szulfát fenyőcellulóz: nehezen őrölhető, világosbarna színű anyag, kielégítően kiőrölve nagyszilárdságú műszaki és csomagolópapírok gyártására alkalmazzák;
- fehérített szulfát fenyőcellulóz: szilárdsági értékei a fehérítésből adódóan gyengébbek az előzőnél, őrlése is könnyebb, csomagolási célokra dobozokhoz csak felületi rétegként használják, különben önállóan csak igényes papírokhoz;
- fehérítetlen szulfit fenyőcellulóz: könnyen őrölhető, szürkésfehér színű anyag.
A papírgyártás alapanyagai
A kemo-mechanikai eljárásokkal rostjaira szétbontott, majd célszerű összekuszálással készített lap rostanyagai a következők:
- fehérítetlen szulfát fenyőcellulóz: nehezen őrölhető, világosbarna színű anyag, kielégítően kiőrölve nagyszilárdságú műszaki és csomagolópapírok gyártására alkalmazzák;
- fehérített szulfát fenyőcellulóz: szilárdsági értékei a fehérítésből adódóan gyengébbek az előzőnél, őrlése is könnyebb, csomagolási célokra dobozokhoz csak felületi rétegként használják, különben önállóan csak igényes papírokhoz;
- fehérítetlen szulfit fenyőcellulóz: könnyen őrölhető, szürkésfehér színű anyag. Pergamin papírhelyettesítő, erősen kiőrölt rostú zsírálló papírok előállítására használják. Könnyen fehéríthető és szilárd, áttetsző papír állítható elő belőle;
- fehérített szulfit fenyőcellulóz: jól őrölhető, hajlékony és viszonylag kisebb szilárdságú, szép, fehér színű, igényes papírok gyártására használják;
- fehérítetlen és fehérített lombosfa cellulózok: a lombosfa cellulózok könnyen őrölhetők, a fenyőcellulózokénál kisebb szilárdsági jellemzőkkel rendelkeznek, alkalmazásuk esetén nő a papírok átlátszatlansága (opacitás);
- fehérítetlen és fehérített szalmacellulóz: még kisebbek a szilárdsági paraméterek, mint a lombosfa cellulózoké, jól őrölhetők, alkalmazásuk merevvé teszi a papírt;
- félcellulóz: rövidrostú, merev, könnyen őrölhető, az inkrusztáló (cellulózt kísérő hemicellulózok, lignin, gyanta, viasz, stb.) anyagoktól csak részben megtisztított cellulózok. A belőlük készült papír közepes szilárdságú, merev. Burkoló, csomagoló és hullámalappapírok gyártásához használják;
- facsiszolat: alkalmazása gazdaságosabbá teszi a kevésbé igényes papírok (újságnyomó, karton, papírlemez) gyártását. Csomagolási célra főként tojástálcákhoz és dobozokhoz használják;
- hulladékpapír: alap- és adalékanyagként egyaránt használják különféle papírok gyártásához. A hulladékból készített rostok rövidebbek és gyengébbek, de jelentőségük egyre nagyobb, mert a fa egyre kevesebb és így értékesebb az emberiség számára. Ezért ennek a másodlagos nyersanyagnak a felhasználása egyre jobban terjed;
- gyártási hulladék: nemcsak az összegyűjtött papírhulladék, hanem a papírgyártás és feldolgozás során keletkezett selejt újrafeldolgozása (ún. steril hulladék) is másodlagos rostanyagot szolgáltat.
A rostanyag összetétele szerint a következő papírelnevezéseket használják, amelyek utalnak a minőségre:
- famentes: 100% rosttartalmú papír,
- fatartalmú: a rost legfeljebb 40% facsiszolatot tartalmaz,
- félfamentes: legfeljebb 30% facsiszolatot tartalmaz és a cellulózhányad fehérített,
- rongytartalmú: az a papír, amelyben szövött termékekből származó növényi (len, kender, gyapot) rostokat kevernek,
- műszáltartalmú: a rostanyagba műszálat (PETP, PA, stb.) kevernek.
Négyzetmétertömeg szerinti osztályozás
A papír alapvető jellemzésére szolgál a négyzetmétertömeg szerinti megkülönböztetés. Ez 1 m2 felületű papírnak grammokban kifejezett tömege. Így:
- 180 g/m2: papír
- 180-400 g/m2: karton
- 400-2000 g/m2: papírlemez megkülönböztetést szokás tenni.
Ezt azonban a gyakorlatban nem szokták következetesen alkalmazni. A kereskedelemben 200 g/m2-es papírral is lehet találkozni és 500g/m2-es kartont is szoktak gyártani.
A kategóriákon belül további megkülönböztetéseket is szoktak tenni, így:
- 8-40g/m2 közötti tartományba a vékonypapírokat,
- 400-1200 g/m2 közé a gépi lemezeket,
- 1200-2000 g/m2 közé pedig a kézi lemezeket sorolják.
A papírok alkalmazás, illetve továbbfeldolgozás szerinti csoportosítása:
Csomagolási célú papírok
kezeletlen papírok kezelt papírok
vegyileg kezelt mechanikailag kezelt
anyagában felületileg
A csomagolópapírok a felhasznált papírok jelentős hányadát teszik ki. Ide tartoznak a közvetlen burkolásra szolgáló és a már becsomagolt (üveges vagy kartondobozos) termék külső védőcsomagolását képező vagy díszítő burkolatot biztosító papírlapok. A csomagolópapírokból, általában ipari módszerekkel csomagoló-eszközöket állítanak elő. A felhasználói igények sokfélesége a papírtermékek nagy választékát teszik szükségessé. Egyes papíroknak megfelelő védelmet kell nyújtaniuk, míg mások a porvédelmet biztosítják, ismét másoktól zsírállóságot vagy aromazárást igényelnek. Ezeknek a feladatoknak a teljesítéséhez nemcsak változatos alapanyagokra van szükség, hanem a feldolgozási technológiában is különböző változatokat igényelnek. Például a zsírhatlan papírokat erősen őrlik, a közönséges csomagolópapírokat pedig alig. A csomagolópapíroknál a szilárdság általában meghatározó követelmény, a papír töltése a szilárdság csökkenésével jár, ezért legtöbb esetben töltőanyag nélkül készülnek. Ennek ellenére a csomagolópapírok hamujában mindig van töltőanyag, ami a gyártáshoz felhasznált hulladékpapír eredeti kaolintartalmára vezethető vissza.
Kezeletlen és kezelt csomagolópapírok
Kezeletlen csomagolópapírok
Megkülönböztetünk kis, közepes és nagy négyzetmétertömegű lapokat.
Kis négyzetmétertömegű (ún. vékony) csomagolópapírok: Ehhez a csoporthoz tartoznak a 12-30 g/m2 közötti papírok. Az ún. selyempapírok egyoldalt simák, egyoldalt fényesek. Alig vagy egyáltalán nem enyvezettek, töltőanyagot nem tartalmaznak.
Gyümölcscsomagoló-papírok: 100% cellulóztartalmú, 14-20 g/m2 határok között gyártják, fehér vagy halványpasztell színekben készülnek. Többszínű grafikával látják el. Hazánkba főként citrusfélék egyenkénti csomagolásaként szokott beérkezni. A hazai papírgyárak nem gyártják.
Selyempapír: A legvékonyabb, illetve legkisebb négyzetmétertömegű csomagolópapírfajták gyűjtő elnevezése. A papír puha, egyenletes szerkezetű, általában nem enyvezett, nagytisztaságú, szívóképes, 12-30 g/m2 a tömege. Egyik fajtáját "japán selyempótló"-nak nevezik.
Virágcsomagoló-papír: Jó minőségű selyempapír. Tiszta szulfitcellulózból készül, ritkán rostanyagot is tartalmaz. Nemcsak virágcsomagolásra használják, hanem művirágot és különböző papírdíszeket is gyártanak belőle. Különböző élénk színekben készítik. Sokszor utólag festik, hogy a színek fényesek, tüzesek legyenek. 20-30 g/m2 határok között gyártják. Üvegcsomagoló-papír: Lágy fogású, egyoldalt simított, felhős átnézetű, 15-30 g/m2 határok között gyártott papír. Üveg- és porcelánáruk koccanásának és karcolásának elkerülésére használják.
Kalapcsomagoló-papír: Eredetileg famentes és nyomtatott formában gyártották. Ma 20-23 g/m2 között fehér és rózsaszínben gyártott, viszonylag kis szakítószilárdságú papírokat, kisebb darabáruk, pékáruk csomagolására ajánlják. Kissé gyűrt állapotban mozgáscsillapításra alkalmasak.
A korábban vékonypapírokhoz tartozó kannatömítő-papírt csíkokra hajtogatva alumíniumból készült tejeskannák záróelemének tömítésére használták. Mára már a tejeskannák használatának visszaszorulásával kisebb a jelentősége. Ez a papír már a középkategóriájú papírok közé is sorolható.
Közepes négyzetmétertömegű papírok
Finomcsomagoló-papír: Felhős átnézetű, egyoldalt sima vagy gépsima felületű, közepes szilárdságú csomagolópapír, közvetlen burkolásra vagy zacskógyártásra használják. 50-80 g/m2 határok között gyártják. Áruházi csomagolásokhoz leszakítótekercsek formájában vagy lakossági használatra hozzák forgalomba. Szilárdság szempontjából kétféle minőségben is gyártják.
Dohánycsomagoló-papír (lignocell): A dohány kiskereskedelmi csomagolására használják. Lágy, szívós, kémiailag tiszta papír 80 g/m2 tömegű, nagy repesztőszilárdsággal és nagy gyűrődési szilárdsággal rendelkezik.
Gyufacsomagoló-papír: Barna színű csomagolópapír, amelybe 10 doboz gyufát csomagolnak, 60 g/m2 tömegű.
Élesztőcsomagoló-papír: Jól kiőrölt, s ezért zárt felületű, nedvesség és aromazáró papír. Változó négyzetmétertömegben gyártják.
Superior csomagolópapír: Nagy mechanikai szilárdságú, szívós, fehér színű papír, melyet jobb minőségű, erősebb zacskókhoz készítenek. 40-120 g/m2 között gyártják.
Középfinom csomagolópapír: Nagy hulladéktartalmú, kisebb szilárdságú, igénytelenebb csomagolásokhoz használják. Egyenlőtlen anyageloszlású, felhős átnézetű, 60-180 g/m2 tömegű papír.
Nagy négyzetmétertömegű papírok
Közönséges csomagolópapír (srenc): Hulladékból készített, kis mechanikai szilárdságú, viszonylag vastagabb, szürkés színű. Kevésbé igényes burkolatokhoz vagy hullámalappapírként alkalmazzák, 100-180 g/m2 tömegben.
Bálacsomagoló-papír: Bálák, valamint íves és tekercses papírok csomagolására, 150 g/m2 tömegben, natúr színben gyártják.
Nátron-csomagolópapír: Anyaga szulfát (nátron) cellulóz, színe egyenletesen barna, ropogós fogású, nagy repesztő- és szakító szilárdságú, 50-90 g/m2 közötti tömegben burkoló vagy zsákanyagként használják.
Műszaki nátronpapír: 40-50 g/m2 tömegben gyártott nagy szakítószilárdságú, fehér vagy barna színű papír, burkolásra, csomagolóeszköz és ragasztószalag készítéséhez. Szappanborító-papír: Barna-vagy szürke színű, 160g/m2 tömegben gyártott, szappan csomagolásához belső merevítőként használt papír.
Textilcsomagoló-papír: Fatartalmú, kis szilárdságú, világos színű, 120 g/m2 tömegben gyártott papír, textiltermékek csomagolásához.
Zsírálló csomagolópapírok: Speciális követelményeket kielégítő, így zsírokkal és olajokkal szemben többé-kevésbé ellenálló papírokat gyártanak fizikai-mechanikai eljárással, vagyis a rostok erőteljes őrlésével. Többféle anyagot, (rongycellulóz, szulfitcellulóz és facsiszolat) dolgoznak be. Felületük zárt, fogásuk üvegszerű, átnézetük tiszta, esetleg áttetsző.
Pergamenpótló-papír: Valódi pergamenre emlékeztető, facsiszolatot tartalmazó, kevésbé jó minőségű anyag-összetételű papír. Kevés szalmacellulóz adagolásával növelik a papír ropogós fogását, tartását, áttetszőségét. Nem éri el a pergamen tulajdonságait, 40 g/m2 tömegben gyártják.
Pergamin-papír: Fűszerek, tea, kávé csomagolására, dobozos áruk belső csomagolására használják. A lap vizes forraláskor rostjaira bomlik, ez különbözteti meg a nem bomló valódi pergamentől. A pergamint anyagában glicerinnel szokták lágyítani, ezzel nyúlása is megnő. Vörös színben gyártva paprika csomagolására használják.
Suprahavanna-papír: Fehérítetlen cellulózból, szalmacellulózból 40 g/m2 tömegű, közepesen zsírálló papírfajta. Ropogós, merev, törékeny tulajdonságú. Nedves, zsíros felületű termékek csomagolására használják.
Havanna csomagolópapír: Erősen őrölt, enyvezett, ropogós fogású, üvegszerű felületű ún. "hentes csomagolópapír". Négyzetmétertömege 40-70 g/m2 között van. Minősége behordástól (fehérített cellulóz, facsiszolat) függően változó.
Vegyileg kezelt papírok
Anyagában kezelt papírok: A papírok tulajdonságait jelentős mértékben meg lehet változtatni különböző kémiai anyagok alkalmazásával. A cellulózrostok átalakítása, módosítása alapvetően kétféleképpen oldható meg. Vagy a rostszuszpenzióba való adagolásával, vagy a kész alappapír kémiai kezelésével érjük el.
Nedvesszilárdság növelés kémiai segédanyagokkal: A kezeletlen papírok vízzel történő átitatásuk után a szárazon mért szilárdságuknak csak mintegy 2-8%-ával rendelkeznek. Vízállóság növelő szerek adagolásával gyártott papírok ugyanakkor vízben való áztatásuk után szárazszilárdságuk 10-50%-ával rendelkeznek. A vegyileg kezelt ún. vízálló papíroknak magas páratartalmú levegőben is nagyobb a szilárdságuk, mint a kezeletlen papíroknak. A vízálló papíroknak nagy jelentőségük van a csomagolástechnikában.
A papírfeldolgozó iparban többféle nedvesszilárdító anyagot használnak, így:
-karbamid-formaldehid gyantákat,
-melamin-formaldehid gyantákat,
-polietilénimint
-dialdehid keményítőt,
-glioxált, stb.
Ezek közül főként élelmiszeripari célra a melamin-formaldehid (melaform) előkondenzátumokkal való cellulóz rostszuszpenzió kezelés művelete az egyik legismertebb. A papír szárítószakaszában a kondenzáció végbemegy.
A melamin és formaldehid kondenzációs reakcióját a 1. ábra mutatja.
1. ábra
Melamin és formaldehid kondenzációja
A keletkező műgyanta védőrétegek képez a cellulózroston, amelyhez erősen kötődik, ugyanakkor a víztől védelmet biztosít számára. Kovalens keresztkötések is létrejöhetnek a cellulóz- és a műgyanta között, melyek meggátolhatják a duzzadást és az oldékonyságot. További feltételezések szerint a műgyanta cellulózrostokra való adszorbeálódása keresztkötések kialakulásához vezet, melyek eredményeként kikeményedhet és térhálósodhat az érintkező felületeken.
A nedvesszilárd papírból, kartonból vizes, söröspoharakat, jégkrém vagy mélyhűtött gyümölcskrém csomagolásához tégelyeket gyártanak. Korábban a tej, tejföl és savanyútej készítmények (kefír, joghurt), manapság a McDonald's éttermekben a cola italok nedvességálló poharait gyártják belőle. A jégkrémhez használt poharakat belső oldalon PVDC lakkal vonják be.
Ojtásos polimerizációval gyártott papírok: Ojtásos polimereknek azokat az elágazásos polimereket nevezik, melyeknek főláncaihoz nagyszámú, főlánctól kémiailag eltérő oldallánc kapcsolódik.
2. ábra
Ojtásos polimerek szerkezetének vázlata
A cellulózrostok és a műanyagok kombinálás számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Feltételezések szerint a cellulóz éterezéssel, észterezéssel, alkilezéssel vagy más kezeléssel új típusú tulajdonságokkal rendelkezhet, így ioncserélő képességgel, lángállósággal vagy biocid hatással, esetleg vízálló tulajdonsággal is bírhat.
A cél termoplasztikus felületi réteg kialakítása. Térhálós ojtásos polimerek úgy állíthatók elő, ha a megfelelő telítetlen polimereket az ojtó monomerben kezelik. Hazánkban Erdélyi, Székely és társaik évek óta foglalkoznak a cellulóz ojtásos kopolimerizációjával.
Kísérleteikben megfelelő iniciátor (pl. Ce+++++cellulóz) rendszer jelenlétében vinilacetát monomert ojtanak cellulózra. A keletkezett cellulóz-PVA kopolimerből papírszitán lapot készítenek, melyet fűtött kalanderen termosokkos kezelésnek vetnek alá, s ez alatt a szálak rögzítődnek. A keletkező anyag műanyagszerű tulajdonságokkal rendelkezik, és a kísérletek további reményekre engednek következtetni.
Pergamen-papír (növényi pergamen): 50-150 g/m2 tömeghatárok között 100% fehérített pamutrongy anyagból vagy lenrongyból, nátron- és szulfitcellulóz felhasználásával gyártják az alappapírt, töltőanyag nélkül, alacsony őrlésfokon enyvezetlenül. A pergamentálás előtt a papír csomómentes, jó szívóképességű és natúr színű. Speciális gépeken, kénsavas fürdőkön vezetik át, ahol a cellulózrostok felülete cellulózhidráttá alakul át. A kénsav maradékának vizes mosással való eltávolítása után a nedves pergamenpapírt glicerines vizes fürdőn vezetik keresztül, mert a glicerin a szárítás után is a papírban maradva a környező levegőből képes annyi nedvességet megkötni, amennyi a papír hajlékonyságát biztosítja. Különben a száraz pergamenpapír törékeny.
A feltalálás helyéről a görög Pergamon városáról elnevezett papír üvegesen áttetsző, viszonylag zárt felületű, nedves állapotban is szívós és vízben vagy lúgban főzve nem málik szét. A papír zsírállósága kiváló. Bár könnyen berepeszthető, a beszakadás éles szélű, mert kiálló szálak nincsenek. Vaj, margarin és egyéb (leveskocka) zsírtartalmú és nedves áruk csomagolására használják. A kémiai kezeléssel készült pergamenpapírt a mechanikai módszerekkel gyártottaktól hólyagpróbával lehet megkülönböztetni. A papírt láng felé tartják, s a papírban lévő víz gőz alakjában távozni akar és ez a zárt felület helyenkénti felpúposodását eredményezi.
Cinkkloriddal kezelt papír: A kiváló oldékonysággal rendelkező ZnCl2 70%-os oldatával kezelik az alappapírt, melynek hatására a papír rostjai megduzzadnak, a felületen összefüggő ragadós réteg, (cellulózhidrát) keletkezik. Kiszáradva a bőrhöz hasonlító műanyag jön létre. Kiszáradás előtt a papírlemezeket összepréselve 0,5-50 mm vastag anyag is készíthető. Ez a régen alkalmazott ún. vulkánfíber, amelyből többek között a bőröndöket készítették, ezek azonban a műanyagok előretörésével kiszorultak a használatból.
Felületén kezelt papírok: Ide tartoznak azok a papírféleségek, amelyeknek eredeti tulajdonságait felületi bevonóanyagokkal vagy impregnálással módosítják. Az így előállított papírok hegeszthetők, nedvességállók, vízgőzzárók vagy tapadásgátlók lesznek. Ezek egy részét szállítási csomagolásoknál korrózióvédelemre, míg másokat élelmiszerek burkoló vagy zacskós csomagolására használják.
Gépcsomagoló papír: Ládabélelésre, gépek csomagolására alkalmas, bitumennel átitatott papírfajta. 120-180 g/m2 tömegben gyártják. A fekete színű papír vízállóságára jellemző, hogy 1000 mm vízoszlop nyomásnál a vizet nem engedi át. A bitumen ugyanis eltömi a papír pórusait. Ha csupán csepegő víz ellen kell védeni a terméket, akkor elegendő, ha a védőpapír részeit egymásra lapolják. Bonyolult felületű, esetlen nagytömegű tárgy (szerszámgép) védelménél nem a tárgyat, hanem a csomagolóeszközt (ládát) bélelik ki. Ilyenkor a szegélyek mentén a papírt át kell lapolni egymáson, hogy rés ne maradjon, és az átlapolt széleket kis viszkozitású bitumen-olvadékkal össze kell ragasztani.
Bitumennel rétegelt nátronpapír (ITA): Két réteg 50 g/m2 tömegű nátronpapírból és a két lap közé felhordott 45 g/m2 bitumenből áll. A kész védőpapír tehát 145 +/-5 g/m2 tömegű, viszonylag nagy repesztőszilárdságú anyag. Vízáteresztő képességére jellemző, hogy 500 mm vízoszlop nyomásnál 2 órán belül nem nedvesedhet át. A bitumen nem járja át a papírt teljes keresztmetszetében, ezért a papír külső oldalán csak korlátozott mértékben szennyez, jellegzetes kellemetlen szaga révén élelmiszercsomagolásra nem alkalmazható.
Paraffinozott papír: Az alappapírt felhasználási célnak megfelelően választják meg. Élelmiszer, (pl. cukorka) csomagolásához fehérített szulfitcellulózból, gépek, alkatrészek csomagolásához pedig nátroncellulózból gyártott papírokat választanak. Az alappapír kb. 30-50 g/m2 tömegű, az 50-60 oC-os olvadáspontú parafinnal bevont készpapír tömege 55-75 g/m2. A paraffin ásványolajokból desztillációval előállított telített szénhidrogének elegye. Viszonylag olcsó, víznek, vízgőznek, savaknak, lúgoknak ellenáll. Az átitatásra szolgáló paraffin kristályos, rideg anyag. Bár a papírt vízhatlanná teszi, megbízhatósága nem kielégítő, mert a papír hajtogatásakor vagy gyűrődésekor a bevonat megtörik, könnyen lepereg, s ezáltal vízgőzzáró képessége jelentősen lecsökken. Ezért a szükségtelen hajtogatást, gyűrést kerülni kell. Vízállósági követelmény: 200 mm-es vízoszlop nyomásnál 15 percig nem nedvesedhet át a papír. Vízgőzáteresztő képessége: max. 50 g/m2, 24 óra.
A kemo-mechanikai eljárásokkal rostjaira szétbontott, majd célszerű összekuszálással készített lap rostanyagai a következők:
- fehérítetlen szulfát fenyőcellulóz: nehezen őrölhető, világosbarna színű anyag, kielégítően kiőrölve nagyszilárdságú műszaki és csomagolópapírok gyártására alkalmazzák;
- fehérített szulfát fenyőcellulóz: szilárdsági értékei a fehérítésből adódóan gyengébbek az előzőnél, őrlése is könnyebb, csomagolási célokra dobozokhoz csak felületi rétegként használják, különben önállóan csak igényes papírokhoz;
- fehérítetlen szulfit fenyőcellulóz: könnyen őrölhető, szürkésfehér színű anyag. Pergamin papírhelyettesítő, erősen kiőrölt rostú zsírálló papírok előállítására használják. Könnyen fehéríthető és szilárd, áttetsző papír állítható elő belőle;
- fehérített szulfit fenyőcellulóz: jól őrölhető, hajlékony és viszonylag kisebb szilárdságú, szép, fehér színű, igényes papírok gyártására használják;
- fehérítetlen és fehérített lombosfa cellulózok: a lombosfa cellulózok könnyen őrölhetők, a fenyőcellulózokénál kisebb szilárdsági jellemzőkkel rendelkeznek, alkalmazásuk esetén nő a papírok átlátszatlansága (opacitás);
- fehérítetlen és fehérített szalmacellulóz: még kisebbek a szilárdsági paraméterek, mint a lombosfa cellulózoké, jól őrölhetők, alkalmazásuk merevvé teszi a papírt;
- félcellulóz: rövidrostú, merev, könnyen őrölhető, az inkrusztáló (cellulózt kísérő hemicellulózok, lignin, gyanta, viasz, stb.) anyagoktól csak részben megtisztított cellulózok. A belőlük készült papír közepes szilárdságú, merev. Burkoló, csomagoló és hullámalappapírok gyártásához használják;
- facsiszolat: alkalmazása gazdaságosabbá teszi a kevésbé igényes papírok (újságnyomó, karton, papírlemez) gyártását. Csomagolási célra főként tojástálcákhoz és dobozokhoz használják;
- hulladékpapír: alap- és adalékanyagként egyaránt használják különféle papírok gyártásához. A hulladékból készített rostok rövidebbek és gyengébbek, de jelentőségük egyre nagyobb, mert a fa egyre kevesebb és így értékesebb az emberiség számára. Ezért ennek a másodlagos nyersanyagnak a felhasználása egyre jobban terjed;
- gyártási hulladék: nemcsak az összegyűjtött papírhulladék, hanem a papírgyártás és feldolgozás során keletkezett selejt újrafeldolgozása (ún. steril hulladék) is másodlagos rostanyagot szolgáltat.
A rostanyag összetétele szerint a következő papírelnevezéseket használják, amelyek utalnak a minőségre:
- famentes: 100% rosttartalmú papír,
- fatartalmú: a rost legfeljebb 40% facsiszolatot tartalmaz,
- félfamentes: legfeljebb 30% facsiszolatot tartalmaz és a cellulózhányad fehérített,
- rongytartalmú: az a papír, amelyben szövött termékekből származó növényi (len, kender, gyapot) rostokat kevernek,
- műszáltartalmú: a rostanyagba műszálat (PETP, PA, stb.) kevernek.
Négyzetmétertömeg szerinti osztályozás
A papír alapvető jellemzésére szolgál a négyzetmétertömeg szerinti megkülönböztetés. Ez 1 m2 felületű papírnak grammokban kifejezett tömege. Így:
- 180 g/m2: papír
- 180-400 g/m2: karton
- 400-2000 g/m2: papírlemez megkülönböztetést szokás tenni.
Ezt azonban a gyakorlatban nem szokták következetesen alkalmazni. A kereskedelemben 200 g/m2-es papírral is lehet találkozni és 500g/m2-es kartont is szoktak gyártani.
A kategóriákon belül további megkülönböztetéseket is szoktak tenni, így:
- 8-40g/m2 közötti tartományba a vékonypapírokat,
- 400-1200 g/m2 közé a gépi lemezeket,
- 1200-2000 g/m2 közé pedig a kézi lemezeket sorolják.
A papírok alkalmazás, illetve továbbfeldolgozás szerinti csoportosítása:
Csomagolási célú papírok
kezeletlen papírok kezelt papírok
vegyileg kezelt mechanikailag kezelt
anyagában felületileg
A csomagolópapírok a felhasznált papírok jelentős hányadát teszik ki. Ide tartoznak a közvetlen burkolásra szolgáló és a már becsomagolt (üveges vagy kartondobozos) termék külső védőcsomagolását képező vagy díszítő burkolatot biztosító papírlapok. A csomagolópapírokból, általában ipari módszerekkel csomagoló-eszközöket állítanak elő. A felhasználói igények sokfélesége a papírtermékek nagy választékát teszik szükségessé. Egyes papíroknak megfelelő védelmet kell nyújtaniuk, míg mások a porvédelmet biztosítják, ismét másoktól zsírállóságot vagy aromazárást igényelnek. Ezeknek a feladatoknak a teljesítéséhez nemcsak változatos alapanyagokra van szükség, hanem a feldolgozási technológiában is különböző változatokat igényelnek. Például a zsírhatlan papírokat erősen őrlik, a közönséges csomagolópapírokat pedig alig. A csomagolópapíroknál a szilárdság általában meghatározó követelmény, a papír töltése a szilárdság csökkenésével jár, ezért legtöbb esetben töltőanyag nélkül készülnek. Ennek ellenére a csomagolópapírok hamujában mindig van töltőanyag, ami a gyártáshoz felhasznált hulladékpapír eredeti kaolintartalmára vezethető vissza.
Kezeletlen és kezelt csomagolópapírok
Kezeletlen csomagolópapírok
Megkülönböztetünk kis, közepes és nagy négyzetmétertömegű lapokat.
Kis négyzetmétertömegű (ún. vékony) csomagolópapírok: Ehhez a csoporthoz tartoznak a 12-30 g/m2 közötti papírok. Az ún. selyempapírok egyoldalt simák, egyoldalt fényesek. Alig vagy egyáltalán nem enyvezettek, töltőanyagot nem tartalmaznak.
Gyümölcscsomagoló-papírok: 100% cellulóztartalmú, 14-20 g/m2 határok között gyártják, fehér vagy halványpasztell színekben készülnek. Többszínű grafikával látják el. Hazánkba főként citrusfélék egyenkénti csomagolásaként szokott beérkezni. A hazai papírgyárak nem gyártják.
Selyempapír: A legvékonyabb, illetve legkisebb négyzetmétertömegű csomagolópapírfajták gyűjtő elnevezése. A papír puha, egyenletes szerkezetű, általában nem enyvezett, nagytisztaságú, szívóképes, 12-30 g/m2 a tömege. Egyik fajtáját "japán selyempótló"-nak nevezik.
Virágcsomagoló-papír: Jó minőségű selyempapír. Tiszta szulfitcellulózból készül, ritkán rostanyagot is tartalmaz. Nemcsak virágcsomagolásra használják, hanem művirágot és különböző papírdíszeket is gyártanak belőle. Különböző élénk színekben készítik. Sokszor utólag festik, hogy a színek fényesek, tüzesek legyenek. 20-30 g/m2 határok között gyártják. Üvegcsomagoló-papír: Lágy fogású, egyoldalt simított, felhős átnézetű, 15-30 g/m2 határok között gyártott papír. Üveg- és porcelánáruk koccanásának és karcolásának elkerülésére használják.
Kalapcsomagoló-papír: Eredetileg famentes és nyomtatott formában gyártották. Ma 20-23 g/m2 között fehér és rózsaszínben gyártott, viszonylag kis szakítószilárdságú papírokat, kisebb darabáruk, pékáruk csomagolására ajánlják. Kissé gyűrt állapotban mozgáscsillapításra alkalmasak.
A korábban vékonypapírokhoz tartozó kannatömítő-papírt csíkokra hajtogatva alumíniumból készült tejeskannák záróelemének tömítésére használták. Mára már a tejeskannák használatának visszaszorulásával kisebb a jelentősége. Ez a papír már a középkategóriájú papírok közé is sorolható.
Közepes négyzetmétertömegű papírok
Finomcsomagoló-papír: Felhős átnézetű, egyoldalt sima vagy gépsima felületű, közepes szilárdságú csomagolópapír, közvetlen burkolásra vagy zacskógyártásra használják. 50-80 g/m2 határok között gyártják. Áruházi csomagolásokhoz leszakítótekercsek formájában vagy lakossági használatra hozzák forgalomba. Szilárdság szempontjából kétféle minőségben is gyártják.
Dohánycsomagoló-papír (lignocell): A dohány kiskereskedelmi csomagolására használják. Lágy, szívós, kémiailag tiszta papír 80 g/m2 tömegű, nagy repesztőszilárdsággal és nagy gyűrődési szilárdsággal rendelkezik.
Gyufacsomagoló-papír: Barna színű csomagolópapír, amelybe 10 doboz gyufát csomagolnak, 60 g/m2 tömegű.
Élesztőcsomagoló-papír: Jól kiőrölt, s ezért zárt felületű, nedvesség és aromazáró papír. Változó négyzetmétertömegben gyártják.
Superior csomagolópapír: Nagy mechanikai szilárdságú, szívós, fehér színű papír, melyet jobb minőségű, erősebb zacskókhoz készítenek. 40-120 g/m2 között gyártják.
Középfinom csomagolópapír: Nagy hulladéktartalmú, kisebb szilárdságú, igénytelenebb csomagolásokhoz használják. Egyenlőtlen anyageloszlású, felhős átnézetű, 60-180 g/m2 tömegű papír.
Nagy négyzetmétertömegű papírok
Közönséges csomagolópapír (srenc): Hulladékból készített, kis mechanikai szilárdságú, viszonylag vastagabb, szürkés színű. Kevésbé igényes burkolatokhoz vagy hullámalappapírként alkalmazzák, 100-180 g/m2 tömegben.
Bálacsomagoló-papír: Bálák, valamint íves és tekercses papírok csomagolására, 150 g/m2 tömegben, natúr színben gyártják.
Nátron-csomagolópapír: Anyaga szulfát (nátron) cellulóz, színe egyenletesen barna, ropogós fogású, nagy repesztő- és szakító szilárdságú, 50-90 g/m2 közötti tömegben burkoló vagy zsákanyagként használják.
Műszaki nátronpapír: 40-50 g/m2 tömegben gyártott nagy szakítószilárdságú, fehér vagy barna színű papír, burkolásra, csomagolóeszköz és ragasztószalag készítéséhez. Szappanborító-papír: Barna-vagy szürke színű, 160g/m2 tömegben gyártott, szappan csomagolásához belső merevítőként használt papír.
Textilcsomagoló-papír: Fatartalmú, kis szilárdságú, világos színű, 120 g/m2 tömegben gyártott papír, textiltermékek csomagolásához.
Zsírálló csomagolópapírok: Speciális követelményeket kielégítő, így zsírokkal és olajokkal szemben többé-kevésbé ellenálló papírokat gyártanak fizikai-mechanikai eljárással, vagyis a rostok erőteljes őrlésével. Többféle anyagot, (rongycellulóz, szulfitcellulóz és facsiszolat) dolgoznak be. Felületük zárt, fogásuk üvegszerű, átnézetük tiszta, esetleg áttetsző.
Pergamenpótló-papír: Valódi pergamenre emlékeztető, facsiszolatot tartalmazó, kevésbé jó minőségű anyag-összetételű papír. Kevés szalmacellulóz adagolásával növelik a papír ropogós fogását, tartását, áttetszőségét. Nem éri el a pergamen tulajdonságait, 40 g/m2 tömegben gyártják.
Pergamin-papír: Fűszerek, tea, kávé csomagolására, dobozos áruk belső csomagolására használják. A lap vizes forraláskor rostjaira bomlik, ez különbözteti meg a nem bomló valódi pergamentől. A pergamint anyagában glicerinnel szokták lágyítani, ezzel nyúlása is megnő. Vörös színben gyártva paprika csomagolására használják.
Suprahavanna-papír: Fehérítetlen cellulózból, szalmacellulózból 40 g/m2 tömegű, közepesen zsírálló papírfajta. Ropogós, merev, törékeny tulajdonságú. Nedves, zsíros felületű termékek csomagolására használják.
Havanna csomagolópapír: Erősen őrölt, enyvezett, ropogós fogású, üvegszerű felületű ún. "hentes csomagolópapír". Négyzetmétertömege 40-70 g/m2 között van. Minősége behordástól (fehérített cellulóz, facsiszolat) függően változó.
Vegyileg kezelt papírok
Anyagában kezelt papírok: A papírok tulajdonságait jelentős mértékben meg lehet változtatni különböző kémiai anyagok alkalmazásával. A cellulózrostok átalakítása, módosítása alapvetően kétféleképpen oldható meg. Vagy a rostszuszpenzióba való adagolásával, vagy a kész alappapír kémiai kezelésével érjük el.
Nedvesszilárdság növelés kémiai segédanyagokkal: A kezeletlen papírok vízzel történő átitatásuk után a szárazon mért szilárdságuknak csak mintegy 2-8%-ával rendelkeznek. Vízállóság növelő szerek adagolásával gyártott papírok ugyanakkor vízben való áztatásuk után szárazszilárdságuk 10-50%-ával rendelkeznek. A vegyileg kezelt ún. vízálló papíroknak magas páratartalmú levegőben is nagyobb a szilárdságuk, mint a kezeletlen papíroknak. A vízálló papíroknak nagy jelentőségük van a csomagolástechnikában.
A papírfeldolgozó iparban többféle nedvesszilárdító anyagot használnak, így:
-karbamid-formaldehid gyantákat,
-melamin-formaldehid gyantákat,
-polietilénimint
-dialdehid keményítőt,
-glioxált, stb.
Ezek közül főként élelmiszeripari célra a melamin-formaldehid (melaform) előkondenzátumokkal való cellulóz rostszuszpenzió kezelés művelete az egyik legismertebb. A papír szárítószakaszában a kondenzáció végbemegy.
A melamin és formaldehid kondenzációs reakcióját a 1. ábra mutatja.
1. ábra
Melamin és formaldehid kondenzációja
A keletkező műgyanta védőrétegek képez a cellulózroston, amelyhez erősen kötődik, ugyanakkor a víztől védelmet biztosít számára. Kovalens keresztkötések is létrejöhetnek a cellulóz- és a műgyanta között, melyek meggátolhatják a duzzadást és az oldékonyságot. További feltételezések szerint a műgyanta cellulózrostokra való adszorbeálódása keresztkötések kialakulásához vezet, melyek eredményeként kikeményedhet és térhálósodhat az érintkező felületeken.
A nedvesszilárd papírból, kartonból vizes, söröspoharakat, jégkrém vagy mélyhűtött gyümölcskrém csomagolásához tégelyeket gyártanak. Korábban a tej, tejföl és savanyútej készítmények (kefír, joghurt), manapság a McDonald's éttermekben a cola italok nedvességálló poharait gyártják belőle. A jégkrémhez használt poharakat belső oldalon PVDC lakkal vonják be.
Ojtásos polimerizációval gyártott papírok: Ojtásos polimereknek azokat az elágazásos polimereket nevezik, melyeknek főláncaihoz nagyszámú, főlánctól kémiailag eltérő oldallánc kapcsolódik.
2. ábra
Ojtásos polimerek szerkezetének vázlata
A cellulózrostok és a műanyagok kombinálás számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Feltételezések szerint a cellulóz éterezéssel, észterezéssel, alkilezéssel vagy más kezeléssel új típusú tulajdonságokkal rendelkezhet, így ioncserélő képességgel, lángállósággal vagy biocid hatással, esetleg vízálló tulajdonsággal is bírhat.
A cél termoplasztikus felületi réteg kialakítása. Térhálós ojtásos polimerek úgy állíthatók elő, ha a megfelelő telítetlen polimereket az ojtó monomerben kezelik. Hazánkban Erdélyi, Székely és társaik évek óta foglalkoznak a cellulóz ojtásos kopolimerizációjával.
Kísérleteikben megfelelő iniciátor (pl. Ce+++++cellulóz) rendszer jelenlétében vinilacetát monomert ojtanak cellulózra. A keletkezett cellulóz-PVA kopolimerből papírszitán lapot készítenek, melyet fűtött kalanderen termosokkos kezelésnek vetnek alá, s ez alatt a szálak rögzítődnek. A keletkező anyag műanyagszerű tulajdonságokkal rendelkezik, és a kísérletek további reményekre engednek következtetni.
Pergamen-papír (növényi pergamen): 50-150 g/m2 tömeghatárok között 100% fehérített pamutrongy anyagból vagy lenrongyból, nátron- és szulfitcellulóz felhasználásával gyártják az alappapírt, töltőanyag nélkül, alacsony őrlésfokon enyvezetlenül. A pergamentálás előtt a papír csomómentes, jó szívóképességű és natúr színű. Speciális gépeken, kénsavas fürdőkön vezetik át, ahol a cellulózrostok felülete cellulózhidráttá alakul át. A kénsav maradékának vizes mosással való eltávolítása után a nedves pergamenpapírt glicerines vizes fürdőn vezetik keresztül, mert a glicerin a szárítás után is a papírban maradva a környező levegőből képes annyi nedvességet megkötni, amennyi a papír hajlékonyságát biztosítja. Különben a száraz pergamenpapír törékeny.
A feltalálás helyéről a görög Pergamon városáról elnevezett papír üvegesen áttetsző, viszonylag zárt felületű, nedves állapotban is szívós és vízben vagy lúgban főzve nem málik szét. A papír zsírállósága kiváló. Bár könnyen berepeszthető, a beszakadás éles szélű, mert kiálló szálak nincsenek. Vaj, margarin és egyéb (leveskocka) zsírtartalmú és nedves áruk csomagolására használják. A kémiai kezeléssel készült pergamenpapírt a mechanikai módszerekkel gyártottaktól hólyagpróbával lehet megkülönböztetni. A papírt láng felé tartják, s a papírban lévő víz gőz alakjában távozni akar és ez a zárt felület helyenkénti felpúposodását eredményezi.
Cinkkloriddal kezelt papír: A kiváló oldékonysággal rendelkező ZnCl2 70%-os oldatával kezelik az alappapírt, melynek hatására a papír rostjai megduzzadnak, a felületen összefüggő ragadós réteg, (cellulózhidrát) keletkezik. Kiszáradva a bőrhöz hasonlító műanyag jön létre. Kiszáradás előtt a papírlemezeket összepréselve 0,5-50 mm vastag anyag is készíthető. Ez a régen alkalmazott ún. vulkánfíber, amelyből többek között a bőröndöket készítették, ezek azonban a műanyagok előretörésével kiszorultak a használatból.
Felületén kezelt papírok: Ide tartoznak azok a papírféleségek, amelyeknek eredeti tulajdonságait felületi bevonóanyagokkal vagy impregnálással módosítják. Az így előállított papírok hegeszthetők, nedvességállók, vízgőzzárók vagy tapadásgátlók lesznek. Ezek egy részét szállítási csomagolásoknál korrózióvédelemre, míg másokat élelmiszerek burkoló vagy zacskós csomagolására használják.
Gépcsomagoló papír: Ládabélelésre, gépek csomagolására alkalmas, bitumennel átitatott papírfajta. 120-180 g/m2 tömegben gyártják. A fekete színű papír vízállóságára jellemző, hogy 1000 mm vízoszlop nyomásnál a vizet nem engedi át. A bitumen ugyanis eltömi a papír pórusait. Ha csupán csepegő víz ellen kell védeni a terméket, akkor elegendő, ha a védőpapír részeit egymásra lapolják. Bonyolult felületű, esetlen nagytömegű tárgy (szerszámgép) védelménél nem a tárgyat, hanem a csomagolóeszközt (ládát) bélelik ki. Ilyenkor a szegélyek mentén a papírt át kell lapolni egymáson, hogy rés ne maradjon, és az átlapolt széleket kis viszkozitású bitumen-olvadékkal össze kell ragasztani.
Bitumennel rétegelt nátronpapír (ITA): Két réteg 50 g/m2 tömegű nátronpapírból és a két lap közé felhordott 45 g/m2 bitumenből áll. A kész védőpapír tehát 145 +/-5 g/m2 tömegű, viszonylag nagy repesztőszilárdságú anyag. Vízáteresztő képességére jellemző, hogy 500 mm vízoszlop nyomásnál 2 órán belül nem nedvesedhet át. A bitumen nem járja át a papírt teljes keresztmetszetében, ezért a papír külső oldalán csak korlátozott mértékben szennyez, jellegzetes kellemetlen szaga révén élelmiszercsomagolásra nem alkalmazható.
Paraffinozott papír: Az alappapírt felhasználási célnak megfelelően választják meg. Élelmiszer, (pl. cukorka) csomagolásához fehérített szulfitcellulózból, gépek, alkatrészek csomagolásához pedig nátroncellulózból gyártott papírokat választanak. Az alappapír kb. 30-50 g/m2 tömegű, az 50-60 oC-os olvadáspontú parafinnal bevont készpapír tömege 55-75 g/m2. A paraffin ásványolajokból desztillációval előállított telített szénhidrogének elegye. Viszonylag olcsó, víznek, vízgőznek, savaknak, lúgoknak ellenáll. Az átitatásra szolgáló paraffin kristályos, rideg anyag. Bár a papírt vízhatlanná teszi, megbízhatósága nem kielégítő, mert a papír hajtogatásakor vagy gyűrődésekor a bevonat megtörik, könnyen lepereg, s ezáltal vízgőzzáró képessége jelentősen lecsökken. Ezért a szükségtelen hajtogatást, gyűrést kerülni kell. Vízállósági követelmény: 200 mm-es vízoszlop nyomásnál 15 percig nem nedvesedhet át a papír. Vízgőzáteresztő képessége: max. 50 g/m2, 24 óra.
Forrás: Agrárágazat
