1. UVODZnanstvenarazmiljanja o zbrinjavanju otpadnog papira razilaze se u dva dijametralno razliita smjera, od koritenja otpadnog papira kao energenta (Krm, 1994) do njegove ponovneupotrebetj. reciklacije. Naeuropskomkontinentuvevieodpolastoljea preferira se i potie industrijska reciklacija. Svaka inovacija u podruju reciklacije papira posljedina je u odnosu na razvoj tehnologije tiska i obrade tiskovnih podloga.Usrediteokviratememagistarskog radapostavljenjenovinskipapir. Jednim, veim dijelom sirovina za izradu novinskog papira upravo su same novine, tj. otpadni novinski ofsetni otisci. Budui da su i novinski papiri za te novinske otiske bili proizvedeni od nekih prethodnih starih novina, dio vlakana u ovakvoj sirovini ulazi u svoj trei ciklus oporabe. Drugim, manjim dijelom za proizvodnju novinskog papira mogu se koristiti kao sirovina ofsetni otisci na papirima iz primarnih vlakana, to su najee premazani papiri. Vlakna tih otisaka preradom u novinski papir ulaze u svoj prvi ciklus oporabe. Nekoliko je razloga za dodavanje otisaka na papiru iz primarnih vlakana u preradi starog novinskog papira: viekratno reciklirana vlakna starog novinskog papira nakon ponovnog recikliranja ne bi mogla proizvesti papir zadovoljavajue vrstoe. U tom segmentu uloga je papira iz primarnih vlakana da svojim duljim i uuvanijim vlaknima pomogne tronim novinkim vlaknima ispreplesti dovoljno vrst novi novinski papir. vrstoa novinskog papira od posebne je vanosti zbog naina tiska novina koji se vri iz role, pa je papirna traka izloena daleko veim naprezanjima nego to bi to bio sluaj kod tiska iz araka.Utjecaj papiraizprimarnihvlakanaznaajanjei za poboljanjeoptikihsvojstava novinskog papira dijelom samim vlaknima, a dijelom punilima. Omjer optimalnih udjela ovih dviju sirovina za izradu novog novinskog papira posljedica je odreivanja optikih i mehanikihsvojstava, te je rezultat postizanja minimalne zadovoljavajue kvalitete recikliranog novinskog papira.Istraivanja obuhvaena ovimradomuznanstvenompogledu prilogsupojanjenju kompleksnog utjecaja karakteristika i udjela konvencionalnih i digitalnih ofsetnih otisaka u uvjetima procesa kemijske deinking flotacije na neka mehanika svojstva recikliranih vlakana. Interesantna je i primjena opisanih istraivanja posebno pri planiranju proizvodnje recikliranih papira u okviru konvencionalnog procesa s eventualnim dodatkom digitalnih ofsetnihotisaka. Digitalni ofsetniotisciopenitoimajutrendpoveanjaumasi starog papira za zbrinjavanje, a sve s ciljem dobivanja sekundarne sirovine koja bi zadovoljila kriterije za proizvodnju tiskovnih papira.1.1. CILJ, SVRHA I HIPOTEZA RADACilj magistarskog rada je valorizacija utjecaja digitalnih ofsetnih otisaka na premazanom i nepremazanompapiru iz primarnih vlakana na mehanika svojstva laboratorijskih recikliranihpapirakadasetakvi otisci pojavljujuuznovinskeotiskekaosirovinau sastavu ulaznog papira za laboratorijsku reciklaciju. Valorizacija utjecaja digitalnih ofsetnihotisakaprovodi sesaaspektatehniketiska, svojstavavlakana, teprisutnosti punila.Svrha rada je pridonjeti boljem razumijevanju onih procesa laboratorijske reciklacije kod kojih se javljaju problemiuvoenjem novih sirovina u izradu lista. Budui da se tehnike digitalnogtiskarapidnorazvijaju, nedvojbenosepoveavai udiodigitalnihofsetnih otisaka u tiskarskoj produkciji globalno. Ako se digitalni ofsetni otisci nau kao komponenta sirovine za izradu novinskog papira, biti e vano znati njihovo ponaanje u procesu kemijske deinking flotacije.Rad testira hipotezu da postoji ovisnost izmeu vrste papira na kojima su izraeni otisci i tehnike tiska s jedne strane,te postupka kemijske deinking flotacije u eksperimentalim uvjetima s druge strane, koja se odraava na kvalitetu recikliranih papira izraenu evaluacijskim nizom karakteristika.22. OPI DIO2.1. POVIJESNI PREGLED IZRADE PAPIRAMnogestarecivilizacije, odSumerske, Babilonskei Perzijske, paaki Egipatska, koristile su se glinenim ploicama za pisanje, tonije graviranje. U starom Rimu su se vaniji dokumenti uvali ugravirani na metalnim ploicama. Jednostavnije, pa i ee u upotrebi bilo je pisanje na listovima palme, odakle se i do danas sauvao izraz list za stranicu u knjizi. Matoviti Rimljani pisali su i na kori stabla, unutarnjoj, glaoj strani kore, latinskog naziva liber koja takoer etimoloki donosi svoju konotaciju u pojam knjige. Stare civilizacije mnoge zapise ostavile su i na pergamentu, tankoj prepariranoj ovjoj koi, a zbog svojih dobrih svojstava upotreba pergamenta zadrala se u Europi sve doizumatiskarskogstroja. Egipatskipapirus, premdajepojmupapirdaoime, nije papir u pravom smislu rijei, ak usprkos toga to se izraivao od stabljika biljke papirus.Prvi pravi papir vjeruje se da je izumio Tai Lum u Kini 105 godine pr.n.e. Kinezi su, meutim, tajnunjegoveizradestoljeimastrogouvali (Romano, F.J, Romano, R.M, 1998). Ipak, kad je otkrivena, tajna izrade papira polako se poela iriti svijetom: zaista polako, preko itave Azije, sjevera Afrike, pa sa Arapima u panjolsku, a odatle uItaliju, Njemaku i drugdje po Europi (Lozo et al, 2001). I premda je papir oduvijek bio relativno jeftin proizvod, stoljeima mu se u upotrebi uspjeno suprostavljao znatno skuplji pergament i to prvenstveno zbog boljih mehanikih svojstava.Tek su pomina slova i tiskarska prea donijeli prednost papiru. Smatra se da je i sam Gutenberg svoju slavnu Bibliju u 42 retka po stranici tiskao dijelom na pergamentu, tj. da je oko 30 primjeraka, od 180 do 200 koliko se pretpostavlja da je iznosila naklada tog dvotomnogtipografskogremek-djela, bilotiskanonapergamentu, aostalonapapiru (Fumanelli, L, 1965). Relativno naglo rasla je potreba za tiskovnimpodlogama. Pergament je za novu tehnologiju definitivno bio preskup, pogotovo to su se za tisak mogli koristiti samo najtanji i najglai primjerci. Papir se proizvodio od starih lanenih i pamunih krpa, a sam proces izrade bio je unutar papirakog ceha u Europi strogo propisan. Postupak je bio naporan i dugotrajan, ak etiri dopet tjedanatrebalojekrpi dapostanepapirom. Majstori, ponosni nasvojedjelo, stavljali bi na listove papria svoj potpis u obliku vodenog iga, filigrana (Stipevi, A, 1985). Maleianefiguricepoloenenajo mokar list usituostavilebi svoj trag stanjujui neznatno papir pod sobom.3Utiskarskoj Europi 18. stoljee obiljeeno je pojavomperiodistike s dominantnim novinskimtiskom; odproizvoaapapiraseoekivalodazadovoljesvakodnevnosve veu potronju papira. Nastojanja za unapreivanjem proizvodnje bila su usmjerena na dvasegmenta: ubrzavanjepostupkaizradepapira, tenakoritenjenovihsirovinaza njegovu izradu.Poetkom 18. stoljea, 1719. godine Ferchault de Raumur predlae proizvodnju papira oddrveta, apolovicomstoljeaFriedrichKeller tehnikiusavravatuzamisao. 1893. godine Amerikanac Tilghman patentiraio je postupak, te je krenula sustavna proizvodnja papira od drveta kao sirovine (Lisac, A.Lj, 1961).Vezano uz drugi trini zahtjev, ubrzanju postupka izrade papira, najznaajniji doprios dao je 1798. Nicolas Louis Robert prvim strojem za izradu papira. Tim izumom zapoelo je razdoblje izrade papira u traci, u beskonanoj traci koliko se 15-ak metara papira tada inilo. Robertov stroj znaio je takav tehniki napredak da je u kratkomperiodu transformiraomanufaktunuizradupapira u industrijsku, prvo uEngleskoj, zatimu Francuskoj, pa u Americi, te onda i drugdje po svijetu.Neobinaje injenicadajeizrada papira u traci na neki nain bioizum prije svoga vremena.Tako proizveden papir se, naime, nakon izrade rezao u arke, listove papira za tisak. Neizrezane trake papira ekale su namotane u roli vie od 50 godina da William Bullock konstruira u Americi rotacijski tiskarski stroj za tisak na papiru iz trake, 1856 godine (Crouse, D.B, 1989). U Hrvatskoj su se manufakturnom izradom papira, ini se, bavili Pavlini, no industrijska proizvodnja zapoela je u Rijeci. Mala radionica papira promjenom vlasnika 1827. godine izrasla je u tvornicu i premda je u nazivu nosila obrtniku asocijaciju: Cesarsko kraljevska manufaktura papira Smith &Meynier, ipakje imala sve karakteristike industrijske proizvodnje. Tu se izraivao papir vrhunske kvalitete, a izvozio se u sve zemlje june i srednje Europe, pa ak i na Daleki istok i u Junu Ameriku.U Zagrebu je zamisao o tvornici papira potekla od grofa Janka Drakovia polovicom 19. stoljea, no tek 1893. godine osnovano je dioniko drutvo tvornice. Prvotna nakana da se tvornica papira iz praktinih razloga sagradi pokraj Glavnog kolodvora propala je zbog negativnog odgovora tadanjih zagrebakih vlasti. Danas moemo biti ponosni na ekolokui zdravstvenusvijest gradskihpoglavarai naelnikaAdolfapl. Moinskog. Naime, : Slavno poglavarstvo nije molbi udovoljilo s razloga:4 jer bi one sirovine i kemikalija koja su potrebna za proizvadjanje papira okuivala zrak onog diela grada, koji bi bio najblii tvornici, pak da bi se tim izgradjivanje toga diela zaprieilo, a da bi kodilo zdravlju onih koji bi u blizinitvornice stanovali; - jer da bi vode kaljuice, koje bi se imale odvajati u otvoreni sabirajui kanal, bez svake dvojbe okuivale blinje temeljne vode, pak da bi se tim zdravlju stanovnika onogdielagrada, budui daseupomanjkanjuvodovodamorajusluiti tamo nalazeim se bunarima nakodilo, kad bi morali piti okuenu vodu. (Lisac, A. Lj, 1961)Tako je Zagrebaka tvornica papira sagraena na Zavrtnici 1895. godine.52.2. INDUSTRIJSKA PROIZVODNJA PAPIRA2.2.1. Vrste vlakana Papirseproizvodi napapir-strojuukontinuiranoj traci. Osnovni sastojakpapiraine celulozna vlakna, a ovisno o vrsti i nainu obrade vlakana, te o koritenim dodacima, kao to su punila, keljiva, premazi i sl., variraju i svojstva proizvedenog papira.Viegodinje biljke su najeksploatiraniji izvor sirovine za proizvodnju papira. Iz stabala bjelogorice i crnogorice prerauju se drvenjaa, poluceluloza i tehnika celuloza za izradu papira. Vlaknata sirovina se takoer dobiva od jednogodinjih biljki, od polutvorina i iz starog papira. Glavni sastojci drveta su celuloza, hemiceluloze i lignin. Graa drveta i drugih biljaka je tipinovlaknatazbogkarakteristine strukture molekule celuloze.Vie slojeva stijenki vlakna i lamele obavijaju staninu upljinu, lumen, zbog koje vlakno predstavlja kapilaru. Celuloza je glavni sastojak stijenki biljnih stanica.Strukturu celuloze ini niz glukoznih jedinicameusobnopovezanih1,4glikozidnomvezom(poli 1,4D-glukopiranoza). Poli glukozidna struktura je povoljna konfiguracija, jer su sve skupine ekvatorijalne. Rndgenskomstrukturnomanalizomjeutvrenodasecelulozasastoji oddugakih paralelnihlanacakoji sumeusobnopovezani vodikovimvezama(Pine, H.S, 1994). Skupineceluloznihlanacakoji senazivajufibrili (promjer cca20000pm) uvjetuju vlaknatustrukturubiljnogmaterijala. Krutost drvetapripisujeseligninu(polimernim fenolima) i hemicelulozama koji povezuju poliglikozidne lance poprenim vezama.Drvenjaa se dobiva mehanikim ralanjivanjem drveta bruenjem, uz moguu kemijsku i termiku predobradu. Postupkom prerade iz drvenjae se ne uklanja lignin. Prisutnost lignina uzrokuje kratak period svjetlostalnosti papira zbog oksidacijskog proces koji se dodatnokatalizirafotokemijski. Posljedicaoksidacije lignina jenjegovotamnjenje, pa papirpoprimaukastosmei ton, a sama vlakna postaju krta (Roberts,J.C,1996). Zbog toga se vlakna drvenjae ee koriste za izradu kartona i ljepenke, nego za izradu papira. Drvenjaa je bila sirovina za izradu novinskog papira prije nego to se novinski papir poeo proizvoditi od recikliranih vlakana.Polutvorina se dobiva preradom krpa, tj. otpada iz industrije tekstila. Duga, vrsta i skupa tekstilna vlaknakoristesesamoza izraduodreenih vrstapapira kao to supapiriza 6novanice, vrijednosne papire, zemljopisne i pomorske karte i slino, odnosno kada se od papira trai da bude mehaniki vrlo otporan i vrst (Romano, F.J, Romano, R.M, 1998).Poluceluloza se dobiva blagom kemijskom obradom koja ne uklanja lignin iz vlakana, pa je po sastavu slina drvenjai, iako su vlakna poluceluloze dulja.Tehnika celuloza,koja se esto skraeno naziva i samo celuloza, dobiva se takvom preradom drva kojom se otapa lignin. Prerada obuhvaa postupak kuhanja koji moe biti kiseo, sulfitan, danas iz ekolokih razloga sve rjee u upotrebi, ili lunati, sulfatni. Sama celulozna vlakna su neutralnog karaktera i premda se nakon podvrgavanja kuhanju ispiru, upravo od ovih postupaka moe zaostati kiseo ili lunati karakter vlakana koji utjee na pHvrijednost gotovog papira. Osimlignina, kuhanjemse otapaju i hemiceluloze. Kuhanje se provodi pod pritiskom i na povienoj temperaturi. Vlakna se nakon kuhanja mogu podvrgnuti i bijeljenju (Golubovi, A, 1973). Mogue je primijeniti reduktivno ili oksidativno bijeljenje. Agensi koji se koriste za reduktivno bijeljenje su obino bisulfiti, dok su oksidativni agensi najee peroksid, hipoklorit ili ozon (Roberts, J.C, 1996). 2.2.2. Priprema vlakanaPriprema vlakana za izradu papira obuhvaa dispergiranje u vodi, mljevenje i doziranje dodataka.Svrha dispergiranja je potpuno razvlaknjivanje na pojedinana vlakna u vodenoj suspenziji (Roberts, J.C, 1996).Mljevenjem se direktno utjee na svojstva budueg papira, kao to su mehanika svojstva, svojstva povrine, poroznost, gustoa i slino.Budui da su celulozna vlakna higroskopna, u vodi dolazi do njihovog bubrenja, a u tom obliku su pogodna za mljevenje (Golubovi, A, 1973). Mljevenje se provodi u refinerima koji mogubiti graeni stoastoili sarotirajuimdiskovima. Ovisnoovrsti i stupnju mljevenja vlakna se mljevenjem mogu rezati ili gnjeiti ili kao kombinacija navedenog, raslojiti, raskoliti.Posnimmljevenjemsevlaknimaskraujeduljina, dobivajusekratkavlaknakojae formirati voluminozan papir.Gnjeenje se postie tzv. masnim mljevenjem kojim se ne utjee na duljinu vlakana, ve dolazi do fizikih promjena na stjenkama vlakna. Te promjene se odnose na oteivanje 7primarne i sekundarnih stjenki vlakna (Carty, B, 1993). Masnim mljevenjem se vlakna fibriliraju, tj. oteivanjem slojeva stjenki tijela vlakna poveeva im se ukupna povrina. Ovakvimmehanikimdjelovanjemuzprisutnost vode dolazi dokvalitetnijegbubrenja vlakana. Vlakna su nakon ovakve pripreme fleksibilnija, njihovo meusobno vezivanje u listu je bolje, a time i papir postaje mehaniki otporniji.Ovako predobraena vlakna mijeaju se u spremnicima sa odreenom koliinom punila i eventualno keljiva i drugih dodataka, te se razrjeuju na potrebnu gustou pulpe, ovisno o eljenoj gramaturi papira.Punila su slabo topivi anorganski pigmenti bijele boje, karbonati, silikati, sulfati, oksidi i sulfidi (Golubovi, A, 1973). Punila se papiru dodajuiz vie razloga, kao to su poveanje gramature papira, zatim porast opaciteta i stupnja bjeline, mekoa i podatnost listazatisak, glatkostpovrine, a zbogsvognehigroskopnogkaraktera puniladijelom utjeu i na dimenzionalnu stabilnost papira. estice punila u papiru, meutim, ometaju meuvlaknato vezivanje to prvenstveno utjee na smanjenje vrstoe papira, otpornosti papira na kidanje, savijanje i cijepanje. Prisutnost punila smanjuje i povrinsku vrstou papirakojasemanifestiraupanjemi praenjemlista. Kodjakopunjenihpapira, kod kojihudiopuniladostiei do30%ukupnemasepapira, retencijapunilaulistuje nejednolika to se manifestira dvostranou papira. Punila se, naime, na situ papir stroja odvodnjom dijelom ispiru se sitove strane papira, a time direktno utjeu na meusobne razlikegornje, pustene, i doljnje, sitovestranepapira. Ovenegativnepojavesemogu gotovo u potpunosti anulirati premazivanjem papira. Keljiva su hidrofobni dodaci papiru, najee prirodne ili umjetne smole, koje se dodaju u masi ili povrinski u obliku premaza sa svrhom da papiru smanje upojnost i poroznost i da povrinu lista uine homogenijom. Na taj nain stupanj keljenja papira ima poveznicu sa smanjenjem pojave upanja i praenja povrine lista, dimenzionalnom stabilnou papira, te vrstoom papira u mokrom. Ostali dodaci papiru mogu biti bojila, optika bjelila i neki specijalni dodaci, kao to su fungicidi, konzervansi i slino. 2.2.3. Papir stroj s ravnim beskonanim sitom8Pripremljena pulpa dovodi se na papir stroj na kojem zapoinje formiranje papirne trake. Prvi i vjerojatnonajvaniji diostrojajesitonakojesenalijevapulpa, tj. suspenzija vlakana. Samakt nalijevanjanazivasenatok. Njegovajespecifinost uutjecajuna svojstva lista, u prvom redu na dvostranost i dvosmjernost lista.Sito se rotirajui kree u smjeru proizvodnje trake papira. Na situ se odvija prva odvodnja kojom zapoinje prelazak vlakana iz dispergiranog u vodi u gotovo potpuno suho stanje, sa svega nekoliko postotaka vlage u formiranom listu.Kozeny Karmen jednadba je izraz kojimse najee opisuje proces filtracije suspenzije na situ (Roberts, J.C, 1996):( ) pC SCKdtdQ 1]1

2 2311 [1]gdje je:dQ / dt-stupanj drenae po jedinici poprenog presjeka mokre trake papirap-stupanj pritiska kroz traku C-volumen vlakana u jedinici suspenzijeS-specifina povrina vlakana u jedinici volumena-viskoznost suspenzijeOdvodnjomsekrozoknasitamoguotplavitiiesticepunila, sitnija vlaknaili djelii vlakana, atorezultirarazliitostimauizgledui svojstvimapapirasasitovei pustene strane. Osim dvostranosti, u natoku dolazi do pojave dvosmjernosti lista. Zbog brzine kojom se sitokreeusmjeruproizvodnjepapirainercijomdolazi doorijentacijeveegdijela vlakanautomistomsmjeru. Zbogtogasmjer proizvodnjepapirnetrakepredstavlja uzduni smjer toka vlakanaca u gotovom papiru, za razliku od onog okomitog na njega, koji je paralelan sa irinom proizvodne trake i naziva se popreni smjer toka vlakanaca.9Ovonegativnosvojstvoindustrijski proizvedenogpapirajeneizbjeno, aublaavase samo donekle poprenimpotresivanjemsita za vrijeme natoka. Papir ima razliita svojstva u uzdunom i poprenom smjeru toka vlakanaca, a premazivanje gotovog papira ne ublaava te razliitosti. One se izrazito manifestiraju u veini mehanikih svojstava, dimenzionalnoj stabilnosti i kapilarnoj upojnosti.Nakonsitajonedovoljnoformiranapapirnatrakaprebacujesegornjomstranomna pustenu traku, po kojoj ta strana papira i nosi naziv. Pust upija vodu, pa na izlasku iz ove faze traka papira ima oko 40% suhe tvari i daljnje uklanjanje vode mehanikim putem vie nije mogue. (Golubovi, A, 1973)Tada slijedi suni dio stroja. On se sastoji od vie metalnih valjaka promjera veeg i od jednog metra, zagrijanih iznutra vodenomparom. Tokom ove faze regulacijom temperature valjaka papiru se uklanja sva suvina voda, a zaostaje najee tek 4 6 % vlagekolikojeustandarnimuvjetimaimagotovi papir. Suhompapirusezaglauje povrina prolaskom izmeu metalnih valjaka glatke povrine, ime se dobivaju strojno glatki papiri. eli li se postii vea glatkost jedne ili obiju strana papira, papirna traka se dodatnosatiniraprolaskomizmeu niza kalanderskih valjaka. Dodatno oplemenjivanje papira premazivanjem moe se izvriti na papir stroju za itavu proizvodnu irinu trake ili naknadno na posebnim strojevima kada se tzv. jumbo rola izree na ue trake. Koliina nanesenogpremazakaoibrojslojeva nanosa mogu varirati,a nakon suenja premaza povrina papira se blago zagladi za mat premazane papire ili otro za premezane papire visokogsjaja. Popotrebise papiri iz uih rola reu u arke,sortiraju,broje,pakiraju i skladite.2.3. RECIKLACIJA PAPIRA10Industrijska reciklacija otpadnog papira obuhvaa vie postupaka od kojih su najvaniji prikupljanje i sortinranje starog papira, razvlaknjivanje, grubo prosijavanje, odbojavanje (deinkingflotacija), ienje, finoprosijavanje, ispiranje, teeventualnouguivanjei konzerviranje(McBride, D, 1993).Budui da su svojstva budueg recikliranogpapira ovisna omnogimnijansama utokupostupka prerade, upravilu se tokomitavog postupka kontroliraju uzorci i prate svojstva kako bi se pratila i odrala zadovoljavajua kvalitata papira (Spanenberg, J.R, 1993).2.3.1. Razvrstavanje, sortiranjeVekodprikupljanjaotpadnogpapiravri sesortiranjezbograzliitihotkupninaza pojedine vrste otpadnogpapira. Uovompoetnomstupnjureciklacije sortiranje je relativnogrubo, paseulaskomutvornicupapirasirovinamoraponovnopregledati i razvrstati (Miller, B, 1993). Uotkupljenompapiruesto se nalaze razni neeljeni, neupotrebljivi ili ak tetni predmeti. Budui da bi oni mogli izazvati vrlo skupa oteenja strojeva u procesu prerade starog papira, pregledavanje i razvrstavanje se vri runo, na pokretnoj traci. Ovisno o kapacitetima daljnjih preradnih faza tvornice, ovako proieni stari papir moe se ponovno balirati i uskladititi. 2.3.2. RazvlaknjivanjeSvrharazvlaknjivanja(engl. pulping, repulping) jeodvajanjevlakanaizisprepletene strukture papira u pojedinana vlakna. Pri tome se oekuje takoer da se i tiskarska boja odvoji od vlakana u obliku sitnih estica. Razvlaknjivanjeotpadnogpapiravri seupulperima. Vodikojauzrotacijupropelera razvlaknjujepapir uvlakancadodajusekemikalije, asampostupaksekontroliras obzirom na konzistenciju pulpe, pH vrijednost, temperaturu, te vrijeme razvlaknjivanja. Stari papir kaosirovinaunosi upostupakpreradeosimtiskarskebojei nekadruga nevlaknata oneienja koja tvore ljepljive estice (engl. stickes). Najneugodnija i najnepoeljnija su svakako ljepila sa etiketa, kuverti, maraka ili broiranog uveza. Ljepljiveesticepotjeuodtaljivihljepila, adheziva, vezivapremaza, termoplastinih smola, UVlakovai voskova (Krueger,W.C, Bowers,D.F,1981). Ljepljive estice se openitomoguklasificirati kaohidrofobni, ljepljivi, deformirajui materijali razliite 11topljivostiitalia(Galland,G, 1995). Razvlaknjivanje naviojtemperaturiu pravilu znai skraenjevremenarazvlaknjivanja. Navioj temperaturi nevlaknataoneienja omekavaju, pasepoveavai uinakkoritenihkemikalija(Cleveland, F. C, 1993). Vano je napomenuti da se za razvlaknjivanje najee koristi obraena procesna voda iz krunog toka tvornikog sustava (engl. white water). Pri postupku kemijske deinking flotacije koriste se slijedee kemikalije: Natrijev hidroksid utjee na alkalnost pulpe, olakava odvajanje estica boje sa vlakana na nain da pospjeuje bubrenje vlakana, a takoer utjee na saponifikaciju masnih kiselina Vodikov peroksid se koristi za bijeljenje kao i za prevenciju tamnjenja pulpe Vodikov sulfid se obino koristi kao sredstvo za redukcijsko bijeljenje Natrijev silikat se koristi kao sredstvo za vlaenje koje smanjuje povrinsku napetost. To je povrinski aktivna tvar, slui kao stabilizator na taj nain se sprjeava ponovno vezivanje ve odvojenih estica boja na vlakna u pulpi. Sredstva za keliranje veu ione tekih metala i sprjeavaju razgradnju vodikovog peroksida i vodikovog sulfida, te smanjuje potrebne koliine natrijevog silikata u procesu. Kolektori: deinking flotacija se razvila uz koritenje sapuna, a to su alkalne soli masnih kiselina. Da bi propisno funkcionirala, flotaciji je potrebna pjena. Sklonost sapuna pjenjenju povezana je s brojem ugljikovih atoma u lancu na nain da manji broj atoma, 10 do 12, proizvodi vie pjene, dok vei broj atoma smanjuje njen nastanak. Osimsapunamogusekoristiti masnekiseline, sintetski i polusintetski kolektori. Doziranje kolektora je vrlo delikatno zbog toga to prekomjerna koliina moe promijeniti hidrofoban karakter estica u hidrofilan. Disperzanti slueudeinkinguispiranjemdasmanjepovrinskunapetost pulpei daoformemicelle odvojeneesticeneistoaobavijenehidrofilnim slojem tako da se izbjegne adhezija na povrine drugih estica u suspenziji. Displektori: Deinking se moe provesti kombinacijom flotacije i ispiranja. Tada su potrebne nove vrste kemikalija koje se zovu displektori, a to su kombinacije disperzanata i kolektora. 122.3.3. ProiavanjeProiavanjejepostupakkojimseizpulpeuklanjajuoneienjakaotosusmole, estice gume, pijesak, metali, glina, polietilen, polistiren, ljepila, pa i boje. Osim to je za efikasnoproiavanjevanaveliinaovihestica, vrlojevanai njihovaspecifina teina, budui da se postupak vri centrifugalnim proistaima. Veliine estica koje se ovimpostupkommoguukloniti iz pulpe suugranicama vidljivosti prostimokom. Najmanje vidljive estice su veliine oko 40 m, a najkrupnije mogu iznositi i 4000 m, napr. polimeri. Specifina teina tih estica je u rasponu od 0,5 do 2,0 g/cm(Merriman, K.; 1993).2.3.4. ProsijavanjeProsijavanje slui za uklanjanje svih onih estica, tj. kvrica koje su vee od vlakanaca u suspenziji. To mogubiti nerazvlaknjeni komadii papira, prisutni zbognedostatnog razvlaknjivanjailiusluajukadakvalitetno razvlaknjivanjenaprosto nijemogue kao kod novinskog papira predugo izloenog sunevom svjetlu. Te estice, nadalje, mogu biti plosnati komadii plastike od omota ili vreica, razni adhezivi, ljepljive povrine i sl. koji se ovim postupkom efikasno uklanjanju. Ako se, meutim, razgrade do formata veliine vlakna, mogu zaostati u pulpi i kasnije u recikliranom papiru.Prosijavanjesevriprolaskompulpe krozsita definiranihpromjeraotvora.Sita mogu imati otvore ili proreze. Postupak prosijavanja oteava ponaanje vlakana, koja su sklona stvaranju vlaknatog sloja na situ usprkos promjera otvora sita koja su vea od vlakana (Bliss, T, 1993). Voda iz suspenzije naprosto iscuri kroz sito ostavljajui vlakna u njemu. Zbog toga je potrebno taj sloj vlakana uklanjati sa sita i vraati u suspenziju. Budui da se time usporava postupak, sustavi za prosijavanje esto rade pod pritiskom kojim se vlakna protiskuju kroz sito.2.3.5. Deinking flotacija13Deinking flotacija je proces selektivne separacije koji koristi mjehurie zraka da odstrani estice boje iz razvlaknjene suspenzije. U flotacijskoj eliji estice boje se prihvaaju na mjehurie zraka koji ih nose prema povrini. Flotacijske kemikalije se dodaju u pulpu da poveaju hidrofobnost estica boje i da pospjee efikasnost flotacije. Na povrini se stvara pjena koja se mora uklanjati.Efikasnost flotacije ovisi o vjerojatnosti da se tri uvjeta ispune za svaku esticu boje, a to su: sudar esticei mjehuria, prihvaanjeesticenamjehuri, i nakoncuuklanjanje mjehuriasaesticombojeizpulpe. Mnogi paramatri utjeu na efikasnost flotacije,a mogu se razvrstati na etiri skupine (McCool, M, 1993):1. svojstva estica, kao to su veliina, broj, oblik, kemizam povrine itd.2. svojstva mjehuria, takoer njihova veliina, broj, kemizam povrine i dispergiranost,3. stupanj mijeanja, tj. vrijeme i intenzitet flotacije,4. procesni uvjeti, napr. vrstaotpadnogpapiraupostupku, koliinapepela, svojstva vlakana, pH suspenzije, temperatura itd.Svjetlinapulpejevrloestomjeraefikasnosti deinkingflotacijebudui dauklanjanje tiskarske boje iz sustava samim time poveava svjetlinu. Efikasnost flotacije se odreuje slikovnomanalizom. Tommetodommoguseodrediti broji veliinaprisutnihestica boje, teveliinapovrinekojuonepokrivajuulaboratorijskomlistuposlijeflotacije. Vrednovanje uinkovitosti flotacije odnosi se i na maksimalno smanjenje gubitaka vlakana tokom postupka reciklacije.2.3.6. IspiranjeIspiranje je mehaniki proces kojim se iz razvodnjene pulpe odvaja boja, punila i ostale estice neistoe. Efikasnost ispiranja ovisi o veliini estica i to na nain da je ispiranje kvalitetnije to su estice sitnije (Horacek, R.G, Forester, W, 1993). Moe se provoditi na razliite naine, ureajima sa bonim sitima za suspenzije nie konzistencije, do 8% suhe tvari, ekstraktorima sa konusnim sitima za suspenzije srednje konzistencije, od 8 do 15 % suhe tvari i konano punim preama za guste suspenzije, tj. pulpe visoke konzistencije, preko 15% suhe tvari.142.3.7. UguivanjeUreaji za ispiranje suspenzija niskih konzistencija mogu se takoer koristiti za uguivanje na kraju deinking procesa. Uguivanje je nuno u sluaju skladienja pulpe do trenutka njenog koritenja, tj. izrade papira na papir stroju.2.3.8. MljevenjeBez obzira to se reciklirani papir proizvodi od starog papira koji je u toku svoje primarne izrade ve bio podvrgnut svim potrebnim postupcima pripreme, pa i mljevenju, ipak je u svakom novom ciklusu potrebno izvriti ponovno mljevenje vlakana u refineru. Na taj nain se utjee na bolje vezivanje vlakana u recikliranom papiru. Budui da su vlakna u sekundarnomciklusu kraa od primarnih, potrebno je provoditi mljevenje manjeg intenziteta tzv. masno mljevenje koje ne skrauje vlakna, ve ih samo gnjei i raslojava. Dobra fibrilacija je neophodna za postizanje zadovoljavajuih svojstava povrine i mehanikih svojstava recikliranog papira.Fibriliranjem slojeva stjenki vlakana poveava se ukupna povrina vlakana to ima direktnog utjecaja na kvalitetu bubrenja. Kvalitetno bubrenje je nuan preduvjet za postizanje vee fleksibilnosti vlakana kako bi se omoguilo to bolje meusobno vezivanje vlakana u buduem listu (Carty, B, 1993). To znai da povrine vlakana u meusobnim kontaktima trebaju biti to vee. to su vlakna u viemciklusu ponovne upotrebe, to je ovaj problemnaglaeniji zbog smanjene mogunosti bubrenja takvih vlakana uzrokovanih ireverzibilnomkornifikacijom, tj. nepovratnim oronjavanjem dijelova stjenki vlakana.2.4. RECIKLACIJA PUNILAPunilasusveprisutnijauproizvodnji papira. Idoksepriblinopolovinaiskoritenih papira reciklira da bi se iskoristila vlaknata sirovina, ponovna upotreba punila je gotovo 15beznaajna (Moilanen et al, 2000).Vlaknati materijal se proiava deinkingom, a otpad iz togprocesa (mulj) sadri uglavnom vlakna, punila i pigmente.Talog (mulj, pjena) nakon deinkinga se openito karakterizira kao visoko sadrajan pepelom zbog relativno mnogo anorganskih sastojaka iz pulpe starog papira. Sadraj pepela u pjeni varira ovisno o vrsti starog papira koji se procesirao. Moe dostii i do 65%, no za deinking novina pada i ispod 20% (Miner et al, 1993). Obinosetaj mulj uguujeteodbacujekaokruti otpadili sespaljuje(Turley, D, Frances, R, 1994). Uprincipu, punilaizpepelanakonspaljivanjaotpadnogdeinkingmuljamoglabi se ponovno koristiti. Problem predstavlja ienje pepela i daljnje procesiranje, usitnjavanje, regulacija pH vrijednosti, itd. i openito postizanje svojstava koja se od punila trae. Ta svojstva su prvenstveno zadovoljavajua svjetlina i niska abrazivnost. Neistoe u punilu najvie smetaju svjetlini punila.Kod reguliranja abrazivnosti najvea smetnja su veliina estica i njihova otrina. Spaljivanjem mulja postie se relativno dobro proiavanje punila, no tokom postupka spaljivanja moe doi do poveanja dimenzija estica punila. Na visokim temperaturama spaljivanjaodcca900Cvieesticasemoestopiti uveu, "melting". Utakvim sluajevima potrebno je pepeo usitniti, tj. smrviti mljevenjem.A. Moilanen et al. (2000) su izvrili probnu reciklaciju punila. Ispitivanja provedena na papirima koji sadre reciklirana punila pokazuju da takvi papiri ne odstupaju u mehanikimsvojstvimaodistovrsnihpapirasakonvencionalnimpunilima, dokje svjetlinatih papira neto manja. Razlika u svjetlini papira sa recikliranim punilima od svjetlinepapirasaprimarnimpunilimajetoveatojeviepunilaupapiru. Autori upuuju na potrebu oplemenjivanjapunila prije njihove ponovne upotrebe. 2.5. PROMJENE SVOJSTAVA RECIKLIRANOG LISTA PAPIRA Papiri proizvedeni od recikliranih vlakana razlikuju se od papira iz primarnih vlakana po mnogim karakteristikama.16U gruboj podjeli te razlike se mogu svrstati u optike i fizikalne karakteristike. Uzrok tih razlika su prije svega promjene na samim vlaknima, a zatim i prisutnost raznih neistoa koja se tokom reciklacije nedostatno uklanjaju iz pulpe. Pojaani napori za efikasnijim uklanjanjemestica neistoa mogu se negativnomanifestirati nagubitakmase, tj. maseno iskoritenje (engl. yield) itavog procesa i time ga initi manje ekonominim.Promjene tiskovnih svojstava recikliranih papira u odnosu na papire iz primarnih vlakana uskosuvezanezafizikalnepromjenepapira(Aspler, J. S, 1993). Fizikalnasvojstva papira diktiraju proces neometanog tiska i, kako objanjava J. Aspler, odnose se na sve situacije u kojima bi se mogao usporiti ili prekinuti tisak, bilo zbog kidanja trake papira, bilozbogupanjaili praenjapovrinelista, ili nedostatnedimenzionalnestabilnosti papira.Budui da postupci prosijavanja i ienja pulpe tokom reciklacije mogu ukloniti samo odreeni dioneistoa, preostale neistoe e se zadrati u suspenziji sekundarnih vlakana. Ako se meu neistoama nalazi mnogo ljepljivih estica slojevi papira namotani narolumogusemeusobnoslijepiti, uzrokujui takocijepanjetrakepapira tokom tiska. Ljepljive estice esto prate i oteavaju reciklaciju. One najee potjeu od ljepila koja u sustav ulaze sa sirovinom, starim papirom. Ljepljive estice su esto i uzrok nastanka rupa i pukotina u papiru na nain da se zalijepe za sito papir stroja, pa kako se papirna traka kree prema ostalim fazama na papir stroju, preanju, suenju, doradi, na mjestima na kojima su ljepljive estice izostale ostaju pukotine na traci papira (Smith, W. E, 1993). Na taj nain ova vrsta oneienja oteava rad na papir stroju, koji se mora esto zaustavljati, istiti i pregledavati.Ling et al.(1994) su ispitivali mehanizme efikasnog uklanjanja ljepljivih estica tokom reciklacije uredskog otpadnog papira. Ustanovili su da je optimalna kombinacija mehaniko uklanjanje estica i lunati karakter pulpe, tj. centrifugalnim proistaima uz dodatak natrijevog hidroksida, odnosno uz pH 11.Heiseet al. (2000)zaefikasnijeuklanjanjeljepljivihesticasugerirajuviestupnjeva prosijavanja prije flotacije, i samu flotaciju u posebnoj eliji sa tri istovremena dovoda zraka. Njihova ispitivanja su pokazala uklanjanje vie od 80% ljepljivih estica.Prisutnost oneienjaupapiruproizvedenomodsekundarnihvlakanamoetakoer utjecati i na jakost papira, iako je u tom podruju daleko znaajniji utjecaj promijenjenih svojstavavlakana. esticeoneienjamogusvojomprisutnouutjecatinavezivanje 17vlakno vlakno. Vlakna u okolini takve estice ne mogu se dobro meusobno povezati, pa nastaje pukotina u strukturi lista. Prilikom optereenja papira u tisku, pogotovo tisku iz role, ovakva pukotina moe utjecati na cijepanje itave trake papira. Outjecajuoneienja koja prate sekundarnu sirovinu na svojstva kao to su krutost i dvostrukosavijanje, opsenijaispitivanjasetekoekuju. No, tasvojstvaodnosese prvenstveno na podruje izrade kartona i ljepenke, a mnogo manje na papire. Ve je spomenuto da odreena oneienja, kao to su preostale estice tiskarske boje smanjuju svjetlinu recikliranog papira.2.5.1. Sitne esticeU recikliranim papirima prisutna je i odreena koliina sitnih estica, (engl. fines) koje svojom prisutnou mogu znatno utjecati na svojstva lista. Te sitne estice definiraju se dimenzijom(Patel, M.; Trivedi, R, 1993), amoguejeodrediti njihovmaseniudiou papiru po TAPPI 261; M. Patel i R. Trivedi (1993) nazivaju tako sve one estice u pulpi koje mogu proi kroz sito od 200 ica po inu.Tek nakon dimenzionalne klasifikacije sitne estice se razvrstavaju po vrsti, tj. porijeklu. One tako mogu biti sama kratka vlakna nakon mljevenja, nadalje to mogu biti krhotine vlakana i dijelii stijenki vlakana, tzv. vlaknati "fines" ije su dimenzije od 1 do 100 m; meu sitne estice spadaju i punila jer su estice punila obino sitnija od 0,1 mikrometar; i nakoncumanjimdijelomsitneesticemoguzalutati ureciklirani papirprocesnom vodom kojom se stari papir razvlaknjuje u pulpu, a sainjavaju je estice tiskarske boje, polimeri i drugi aditivi iz prethodnog ciklusa. Makroskopsko promatranje sitnih estica pokazalo je da se vlaknate sitne estice razlikuju po teksturi od ostalih sitnih estica i da se u pulpi vlaknate sitne estice mogu grupirati u flokule i nakupine. M. Ajerisch i R. Pelton (1996) su ustanovili da su stvaranju flokula u pulpi sklona upravo duga vlakna, pa je mogue da do flokuliranja dolazi u sluajevima veeg omjera duljine i irine vlakana ili vlaknatog materijala, tj. sitnei. Ta vrsta sitnih estica, vlaknatih sitnih estica, moe doprinijeti boljem vezivanju vlakana meusobno, jerse formiranjemlistasmjetaju u meuvlaknate prostore i popunjavaju ih. Vlaknate sitne estice jednakog su sastava kao i vlakna, pa se dobro veu i isprepliu sa duljim vlaknimaitimemogu, pomiljenjuM. PatelaiR. Trivedija, poboljati jakostpapira (1993). 18Za razliku od njih, utjecaj sitnih estica punila potpuno je drugaiji. U dijelu istraivanja koje su proveli ovi autori kontroliranim dodavanjem sitnih estica punila pulpi, do 20%, uoili su pad mehanikih svojstava i to najvie indeksa prskanja, pa cijepanja, teprekidne duine. Izraenije upanjekodrecikliranihpapirauodnosunapapireiz primarnih vlakana takoer se tumai poveanom koliinom sitnih estica na povrini takvog papira (Smith, W. E, 1993).2.5.2. Optika svojstvaU ispitivanjima koja su proveli Eriksson et al. (1997) vidi se utjecaj tiskarske boje na svojstvasekundarnoglista. Poevi odizradepapiraodprimarnihvlakana, navedeni autori proveli supet potpunihciklusaukljuujui i tisaki deinking. Gustoalistase recikliranjempoveava, no usprkos toga prekidna jakost (engl. tensile strength) se smanjuje i to najvie u prvom ciklusu, odnosno tokom reciklacije primarnih vlakana. To prvo suenje vlakana smanjuje i prekidno istezanje, dok daljnji ciklusi ne utjeu bitnije na promjene vrijednosti. Kod optikih ispitivanja takoer se primijeuju najvee promjene u prvom ciklusu. Svjetlina se smanjuje dok opacitet raste. Objanjenje za oboje se moe traiti upoveanoj gustoi sekundarnoglista, ali i zbogprisutnihesticaneuklonjene tiskarske boje. Svakim ciklusom raste i sadraj pepela u papiru.M. S. Mahagaonkar et al. (1997) su analizirali sastav ulaznih sirovina kao faktor svojstava sekundarnog lista. Kada se postupku reciklacije podvrgavaju novine (engl. old newspaper) ONP i revije (engl. old magazines) OMG tiskane na premazanom papiru iji jesadraj pepela 30%, ondasevariranjemnjihovihomjera moeprouiti i utjecaj pojedine vrste papira na dobiveni reciklirani papir. Nakon razvlaknjivanja svjetlina znaajno opada kako se poveava udio OMG u papiru. Poveana prisutnost punila do koje dolazi unoenjem OMG u pulpu moda bi trebala utjecati naporast svjetline, meutimistovremenosapunilimaupulpi sepoveavai koliina tiskarske boje zbog koje se smanjuje svjetlina. To je vidljivo i u istraivanjima Lvesque-a et al. (1997). Negativan utjecaj preostalih estica tiskarske boje nadvladava svjetlinupunilausprkostometose koliinapunilaulistupoveava. Utjecaj bojena smanjenje svjetline dominira nad utjecajem punila na njeno poveanje (Mahagaonkar et al, 1997). Nakonflotacijedolazi dopoveanjasvjetlinelaboratorijskihlistovazbog 19uklanjanja boje flotacijom s jedne strane, ali i zbog vee svjetline samih vlakana iz revija u odnosu na novine.Prema Kubelka Munk teoriji (Parson, S. R, 1981) opacitet odreuju koeficijenti rasprenjasvjetlai apsorpcijesvjetla. Opacitet rasteporastombilokojeodovedvije veliine. Porast opaciteta nakon razvlaknjivanja dodatkomrevija rezultat je porasta koliine punila iz revija u pulpi.U procesu proizvodnje papira uobiajeno je dodavanje punila sa ciljem da se poboljaju izmeu ostalog i optika svojstva papira (Parson, S. R, 1981). estice punila zauzimaju praznine izmeu vlakanaca, pa opacitet raste. Nakon flotacije dolazi do smanjenja opaciteta zbog gubitka punila flotacijom.2.5.3. Prisutnost punilaNakonrazvlaknjivanja sva ispitana mehanika svojstva su u opadanju porastom udjela revija. I to je posljedica prisutnosti punila u pulpi (Mahagaonkar, M.; Banham, P, 1995). Nakon flotacije dolazi do porasta vrijednosti mehanikih svojstava u odnosu na svojstva listova prije flotacije. Sadraj pepelanovinskogpapiraiznosioje0%, uopisanomeksperimentuseradi o australskim novinama, dok je sadraj papela asopisa bio 30%. Za taj isti sastav ulaznog papira, (sami asopisi) listovi nainjeni nakon dezintegracije, tj. prije flotacije imali su 20% pepela. Do gubitka od 10% pepela dolo je tokom postupka izrade lista, odvodnjom. Nakon flotacije sadraj pepela smanjio se na 3,9%.Mehanika svojstva ispitanih listova prije flotacije, pokazuju ispitivanja Mahagaonkara et al. (1997), opadaju za indekse cijepanja, prskanja i kidanja, kako se u pulpi poveava udio asopisa, a smanjuje udio novina. Ovaj efekt je posljedica prisutnosti punila u premazanom papiru asopisa. Na listovima nakon flotacije poboljavaju se sva navedena mehanika svojstva, i to najvie za indeks cijepanja, a znatno manje za indekse prskanja i kidanja. Prisutnost celuloznih vlakana koja su u svom prvom ciklusu reciklacije takoer utjee na porast mehanikih svojstava. Meutim, ak i kada su u listu prisutna kvalitetna, dugavlaknarecikliranaprvi puta, negativanutjecaj puniladominira, tosevidi po najniim vrijednostima indeksa cijepanja, prskanja i kidanja na listovima prije flotacije za sastavulaznogpapirasanajkvalitetnijimvlaknima, ali i sanajviepunila, kakosu prikazali Mahagaonkar et al. u drugom istraivanju (1995).20Kompleksnost problematike sastava papira manifestira se i u vieznanomutjecaju prisutnosti punila. Idokseuodnosunamehanikasvojstvanekontroliranaprisutnost punila smatra negativnom, za optika svojstva recikliranih papira punila imaju pozitivnu ulogu. Njihova prisutnost poveat e opacitet i svjetlinu (Mahagaonkar et al, 1995).Budui da nakon odbojavanja kemijskom flotacijom u pulpi zaostaje poneto tiskarskih bojai ostalihoneienja kojaznaajno umanjuju optika svojstva recikliranih papira, utoliko je znaajnija uloga punila.2.5.4. estice tiskarske bojeJ. K. Borchardt i D.W. Matalamaki (1994) su prouavali efikasnost reciklacije tokom svake pojedine faze procesa,(prosijavanje, flotacija, pranje, ponovno ienje i pranje) varirajui kemikalije u pojedinim fazama. injenina je uska povezanost izmeu svjetline papirai prisutnihesticatiskarskeboje, jer efikasnost uklanjanjatihesticaizpulpe tokompojedinefazeprocesaimaza posljedicu postupnopoveanje svjetlinepapira iz sekundarnih vlakana.J. M. Scheldorf i B. C. Strand (1996) se slau da svjetlina papira iz sekundarnih vlakana ovisi o efikasnosti uklanjanja estica tiskarske boje postupkomkemijske deinking flotacije novinskog papira. M. A. McCool i L. Silveri (1987) su prikazali karakteristinu distribucijuveliine esticaboje otputenih sa vlakana u reciklaciji, gdje se vididaje najvei broj estica manji od 1 mikrometra, i da je vrlo velik broj estica od 10 do 30 mikrometara. estica ostalih veliina je manje. estice boje se najee sortiraju po svom najveem promjeru (Zabala, J. M.; McCool, M.A, 1988). Efikasnost uklanjanja estica boje sa vlakana u pulpi razliita je u svakoj fazi postupka, takodaseispiranjemnajboljeukljanjajuesticedo10mikrometara, flotacijomoneod50do150mikrometara, aienjemveeesticeodpreko1000 mikrometara (Harrison, A, 1989). J. M. Scheldorf i B. C. Strand (1996) su konstruirali tri kompjutorska modela kojima se moesimulirati uklanjanjebojesavlakanacatokomdeinkingai predvidjeti svjetlina papiraizsekundarnihvlakana. TosuSPECSEP, CONINKi BRIGHT. Teorijska podloga za proraun svjetline pulpe su Kubelka Munk formule (Parson, S. R, 1981). 21Provjerui potvrdusvogmodelasuScheldorf i Strandizvrili komparacijomrezultata ispitivanja koja su proveliBorchardt i Matalamaki (1994), a postignuta podudarnost dala je kredibilitet ovimkompjutorskimmodelima. Podudarnost se oitovala upodruju efikasnosti uklanjanja estica boje, u podruju masenog iskoritenja postupka i za porast svjetline primijenjujui metodu flotacije i metodu ispiranja.2.5.5. Jakost listaWuu Fuushern (1993) je izvrio ispitivanja jakosti vlakana izdvojenih iz listova papira koji su bili podvrgnuti uestalim reciklacijama. Utvrdio je da se takva pojedinana vlakna svakim daljnjim ciklusom neznatno slabije isteu i da istovremeno postaju vra, jaa. Ti rezultati suuskladusainjenicomdarecikliranjemvlaknadoivljavajuoteenja poput mikrokompresija i oronjavanja. Istovremeno, laboratorijski listovi izraeni od tih istih vlakana pokazuju pad jakosti svakimslijedeimciklusomreciklacije. Takva ispitivanjapotvrujupresudnu vanost veze vlakno vlakno za ukupnu jakost papira. vrstoa samog vlakna nedostatna je za jakost papira ako vlakna u listu nisu meusobno dovoljno povezana i isprepletena. Ovdje treba napomenuti da se u podruju recikliranih vlakana pojmom "papir" doslovno opisujesamonapapir, anekaoparsprototomislei istovremenoi nakartonei na ljepenke (veina standarada odnosi se izrijekom na sve tri grupacije). Razlog tome je taj to je nain ispreplitanja vlakana u kartonu i u ljepenci do neke mjere razliit od onoga u papiru, vie zalazi u treu dimenziju. Upravo sekrutost recikliranih vlakana uzrokovana njihovim oronjenjem koristi kao prednost pred primarnim vlaknima kod izrade kartona (Dillon et al, 1999). Pri izradi kartona od recikliranih vlakana treba spomenuti jo jednu razliku u odnosu na izradu recikliranih papira. Budui da svjetlina kod kartona nije toliko traeno svojstvo kao kod tiskovnih papira, moe se za njegovu izradu koristiti dio vlakana koja nisu podvrgnuta postupku deinkinga, kako predlau T. Blain i J. Grant (1994).R.C. McKee (1971)je proveo ispitivanja brojnih svojstava recikliranih laboratorijskih listova i usporedio ih sa svojstvima papira iz primarnih vlakana od nebijeljene celuloze. Provodio je uestalo laboratorijsko recikliranje i pratio promjene koje uzrokuje svaki novi ciklusnavlaknauprocesu. Nasvimuzorcimaizvrenojemljevenjedoistogstupnja otjecanja,(engl.freeness).Tim pojmom opisuje se lakoa kojom voda otjee iz pulpe kroz sito ili ianu mreu opisano metodom po TAPPI 227. U Americi i Kanadi otjecanje 22se izraava u ml CSF (Canadian Standard Freeness). U Europi se ee mjeri kvaenje, (engl. wetness) kao veliina suprotna otjecanju, a izraava se u SR (Schopper Riegler stupnjevi). Kvaenje opisuje tekou kojom voda otjee iz pulpe. Pojam slian kvaenju jevrijemeotjecanja(engl. drainagetime) opisanometodomTAPPI 221. Nastupanj otjecanja pulpe utjee stanje vlakana nakon mljevenja. Kratka vlakna i cjevasti elementi kao i fibrili blokiraju odvodnju vie nego duga vlakna (Jeyasingam, J. T, 1984). Reciklirani listovi, izmjeriojeR. C. McKee(1971), pokazali susvemanjuotpornost prema prskanju, kidanju, istezanju i upanju, imali su manju poroznost, gustou i jakost kod nultog raspona (engl. zero-span) (HRN ISO 15361:2001 en). Ispitivanje je provedeno kroz est ciklusa tokom kojih su sva ova svojstva kontinuirano slabila. Suprotno od njih, otpornost premacijepanjui krutost poTaberusuporasle. Openito, otpornost prema cijepanju obrnuto je proporcionalna vezivanju vlakana iz ega se zakljuuje da meusobno povezivanje vlakana u listu slabi svakim ponovljenim recikliranjem.W. VanWyki G. Gerischer (1982) suispitivali laboratorijskepapiredugihvlakana sulfitneceluloze, takoeruestalimrecikliranjem.Ustanovilisuda jesvakimdaljnjim ciklusom dolo do smanjenja otpornosti prema upanju (IGT test), kidanju, prskanju, a smanjivao se i broj dvostrukih savijanja. Otpornost prema cijepanju rasla je do etvrtog ciklusa, a nakontoga se smanjivala. Jakost kodnultog razmaka se nijeznaajnije mijenjala recikliranjem.R. Lundberg i A. de Ruvo (1978) smatraju da na mehanika svojstva recikliranog papira u itavom postupku prerade presudno utjeu uvjeti suenja papira tj. vlakana u prethodnom ciklusu. Utvrdili su da kada je temperatura suenja u prethosnom ciklusu visoka, novim razvlaknjivanjem papira u pulpu nastaje vie sitnih estica, sitnei, i da su dobiveni papiri openito mehaniki slabiji.2.5.6. Mljevenje recikliranih vlakanaBhat et al. (1991) susebavili mogunostimadasevedokazanomehaniki slabom recikliranom papiru na neki nain poboljaju svojstva. Mehanika svojstva papira kao i sposobnost bubrenjavlakanasmanjujusetokompostupakarazvlaknjivanjai suenja. Papiri proizvedeni od primarnih i sekundarnih vlakana, usprkos istimvremenima mljevenja, razlikovat e se po gustoi i upojnosti reciklirani papir e biti manje gust i vie upojan. Mljevenjem sekundarnih vlakana stvaraju se sitne estice koje se veinom 23sastojeodmikrofibrila. Ti mikrofibrili subili meusobnovrstopovezani postupkom suenja na papir stroju. Odvajanjem tokom mljevenja mokrofibrili utjeu na poveanje specifine povrine vlakana, (engl. specific surface area), vie nego na potencijal bubrenja.Smanjenjemehanikih svojstava recikliranog papira povezano je s gubitkom potencijala vezivanja, bilo da se radi o smanjenju jakosti meuvlaknatog povezivanja ili o smanjenju broja tih veza. Gubitak vrstoe papira iz sekundarnih vlakana moe se donekle nadoknaditi mljevenjem. No, postoje odreeni limiti, prvenstveno u odnosu na daljnje reciklacije kod kojih ovaj postupak vie nema utjecaja, zbog trajnih oteenja na vlaknima. Alternativnu metodu za poboljanje vrstoe papira moe predstavljati dodavanje kemikalija. Priprema pulpe lunatog karaktera pomae bubrenje vlakana. Time se poveava povrina mogueg vezivanja, jer vlakna bubrenjem postaju fleksibilnija. Bhat et al. (1991) suustanovili dasenekamehanikasvojstvakaotosuprskanje, prekidna duina ili broj dvostrukih savijanja mogu poboljati mljevenjem, a druga, kao cijepanje i gnjeenje (engl. crush test za kartone) lunatim dodacima pulpi (najee 3% NaOH). U novije vrijeme razvija se nain odbojavanja pulpe upotrebom enzima. P. Bajpai i P. K. Bajpai (1998) suusporeivali raznovrstanuredski otpad(engl. mixedofficewaste) MOW, to ga najee ine fotokopije i ispisi laserskih printera, recikliran na tri naina: prvo odvodnjom, zatim kemijskom flotacijom, i na koncu enzimatskim deinkingom. Istim redosljedom rasle su vrijednosti za svjetlinu pulpe, a drastino je padalo broj zaostalih estica boje. Ispitivanja mehanikih svojstava pokazala su da su najslabiji papiri nakon deinkigflotacije. Enzimatski deinkingomoguioje najvee vrijednosti za prekidnu duinu i indeks prskanja. Indeks cijepanja najvei je za neodbojene listove. 242.6. PROMJENE NA VLAKNIMA USLIJED RECIKLACIJEPapiri iz recikliranih vlakana razlikuju se od papira iz primarnih vlakana izmeu ostalog i potometoimajuslabijamehanikasvojstva(Ellis, R. L.; Sedlachek, K. M, 1993). Suenjevlakanauprimarnojproizvodnji papira je upravo ona faza procesa kojaza to snosi najveuodgovornost. Jo jeMcKee(1971) prikazaoutjecaj uzastopnihsuenja vlakananaprekidnujakost papiraizrecikliranihvlakanai ustanoviodauzastopna suenjavlakana, prilikomsvakereciklacijeutjeunaprogresivnoslabljenjeprekidne jakosti recikliranog papira. Ellis i Sedlachek (1993) tvrde da su za prouavanje jakosti papira iz recikliranih vlakana vana svojstva samih vlakana, i to:A jakost vlakana,25B duljina vlakana,C bubrenje vlakana ili njihova plastinost,D potencijal vezivanja vlakana.Ad A) Jakost samog vlakna obino se mjeri kao nulti raspon prekidne duine na listu papira, premdajonijesasvimjasnodokojegstupnjanajakost vlaknautjeeproces suenja.Ad B) Duljina vlakna ima vanu ulogu za jakost papira. Postupkom reciklacije vlakna postaju kruta, pa zbog toga i krta, te se lome u refineru, usprkos toga to se ne provodi posno mljevenje.Ad C i D)Na vezu vlakno vlakno utjeu dva parametra: prvi, koji se moe pripisati i bubrenju vlakna ili njegovoj plastinosti, odreuje kako vlakna prijanjaju jedno na drugo, dakle odnosi se na povrinu vlakna koja se vee sa drugim vlaknima. Poznato je da su recikliranavlaknamanjepodatna odprimarnih vlakana. Drugiparametar je specifina jakost vezivanja. Mehanizam vezivanja vlakno vlakno ukljuuje utjecaj vodikovih veza, a kodvlakana nakon suenja potencijal vodikovih veza moe biti smanjen.Promatranje ovih etiriju parametara presudno je za prouavanje jakosti papira iz recikliranih vlakana. Empirijska metoda koju je razvio Derek Page (1969) tumai utjecaj suenja vlakana na svojstva papira.2.6.1. Openiti utjecaj recikliranjaMnogiistraivai suispitivalito bi se moglo smatratifundamentalnim problemima u reciklaciji, odnosno kako na vlakna utjee postupak reciklacije i kakav je utjecaj takvih vlakana na novonastali papir.Van Wyk i Gerischer (1982) su prouavali utjecaj reciklacije na jakost papira u laboratorijskimuvjetima. Koristei bijeljenu sulfitnu pulpu uz stupanj otjecanja od 38SR, otkrili su da kod gotovo svih papira jakost opada do etvrtog ciklusa, nakon ega se stopa slabljenja mehanikih svojstava znatno usporava do desetog ciklusa.Konkretno, njihovaispitivanjapokazujujakost kidanja, prskanjai jakost kidanjakod nultograzmakanakondesetciklusa.Uoavasedajakostkidanjakod nultog razmaka ostaje gotovo konstantna tokom reciklacija. Takoer se uoava da je slabljenje veza meu 26vlaknimaodpresudnogutjecajanagubitaksvojstavapapira, zarazlikuodslabljenja samih vlakana. Osnova za ovakav zakljuak je upravo jakost kidanja kod nultog razmaka na koju recikliranje gotovo i nema utjecaja. Prema tome, zakljuuju Van Wyk i Gerischer (1982), uzrok gubitka jakosti papira recikliranjem lei u slabljenju veza meu vlaknima. Ispitivanjakojasuproveli J. F. Bobaleki M. Chaturvedi (1989) potvrujuovutezu zadravanjem jakosti kidanja kod nultog razmaka konstantnom tokom tri ciklusa u svojim ispitivanjima.Y. YamagishiiR. Oye(1981)suispitivali laboratorijskiizraenelistoveizraeneod recikliranihvlakana bjelogorine i crnogorine bijeljene pulpemeusobnojednakog stupnja otjecanja. Slino kao i kod Van Wyk-a i Gerischera uoili su pad duine kidanja i gustoe lista. Indeks cijepanja je porastao za bjelogorina, a smanjio se za crnogorina vlakna.R. C. McKee(1971)jeotkriodaonasvojstvapapirakojasu, kaocijepanje, obrnuto proporcionalna vezivanjuvlakanaca, rastu usporednobrojurecikliranja. Istovremeno rastui vrijednosti zasvjetlinui opacitet. Openito, svasvojstvadoivljavajunajveu promjenu u prvom ciklusu, bez obzira radi li se o rastu ili padu vrijednosti u odnosu na papir iz primarnih vlakana.Pokazalo se da je glavni uzrok svih promjena svojstava papira upravo smanjena sposobnost vezivanja vlakanaca. Smanjena sposobnost vezivanja se objanjava ireverzibilnom kornifikacijom vlakna, to podrazumijeva krutost ili tvrdou vlakna (Ellis, R. L.; Sedlachek, K. M, 1993). Pretpostavlja se da je gubitak fleksibilnosti i plastinosti vlakna povezan sa smanjenom sposobnou bubrenja vlakna nakon to je ono jednom koriteno za izradu papira.Koristei vrijednost zadravanja vode (engl. water retention value) WRV, kao mjeru za kapacitet unutarnjeg bubrenja vlakna, McKee (1971) je potvrdio slian trend za recikliranje, uz napomenu da je najvei pad vrijednosti kod prva dva ciklusa. WRV je omjer zadravanja vode u pulpi i suhe tvari nakon centrifugitanja. To je mjera sposobnosti bubrenjavlakanaupulpi, tj. mjerasposobnosti zadravanjavodemeu porama stijenki vlakana. R. LundbergiA. deRuvo(1978)suotkrili dasuenjelaboratorijskihlistovanavioj temperaturi ima za posljedicu manje bubrenje vlakanaca. Oni tvrde da pulpa prireena od papira koji se suio na vioj temperaturi ne moe postii omjer zadravanja vode, WRV 27inicijalne pulpe, ak ni nakon produljenog mljevenja. Stone i Scallan smatraju da se vee pore na vlaknima zatvaraju tokom suenja i da proces suenja moe uzrokovati plastine promjene du pukotine koje dovode do stvrdnjavanja vlakana.R. Lundbergi A. deRuvo (1978) objanjavajuda na vlaknudolazi doorijentacije mikrofibrila i boljeg povezivanja lanaca ugljikohidrata, to ima za posljedicu intenzivnije povezanu strukturu kojom se eliminiraju pukotine u stijenci vlakna. Uestalim mljevenjem ti dijelovi vlakana postaju jo krui i vjerojatno jo lomljiviji.Ova razmatranja odgovaraju prouavanjima koja je proveo S. Bugajer (1976), da viekratna reciklacija dovodi do poveanja kristalininosti celuloze zbog ega se smanjuje bubrenje i slabi meusobno povezivanje vlakana. R. L. EllisiK. M. Sedlachek(1993)smatrajudaseireverzibilnooronjavanjemoe razluitinadvaefekta: prvo,promjene koje se deavaju veinom na povrini vlakna i drugo, promjene do kojih dolazi preteno u njegovoj unutranjosti.F. G. Eastwood i B. Clark (1978) koriste izraze mokra plastinost i stanje povrine da bi opisali tadvaefekta. Uvodei izrazsavitljivost ili podatnost vlaknatenaglaavaju vanost potencijala vezivanja povrine vlakna. Mogue je takoer da recikliranje mijenja savijanje vlakana i sadraj sitnih vlaknatih djelia, sitnei, to u tom sluaju znai da je pulpa recikliranih vlakana zaista razliita od primarne pulpe.Recikliranjeznatnosmanjujesposobnost vlakanazaformiranjenovogpapira, premda uzroci ovepojavenisuupotpunosti razjanjeni. Usvakomsluaju, najveajeuloga gubitka sposobnosti vezivanja vlakana to je sigurno povezano sa smanjenim bubrenjem, a vanost bi mogla imati i svojstva povrine vlakna.2.6.2. Teorija prekidne jakosti papiraPapir je splet nepravilno povezanih celuloznih vlakana, a njegova prekidna jakost ovisi i o vrstoi vlakana i o vrstoi vezivanja tih vlakana u papiru (Ellis, R. L.; Sedlachek, K. M, 1993).DerekPage(1969) jeopisaomehanizamkidanjatrakepapirasobziromnaovadva parametra. Kvalitativno, razmjerutvrujedajevrstoaslabijevezanih, rahlihpapira faktor pridruenvrstoi vezivanja, dokjekodvrih, kompaktnijihpapiravanija jakost samih vlakana.282.6.3. Prva pretpostavka Page-ove teorijePrva pretpostavka Page-ove teorije odnosi se na distribuciju sila u ispitivanoj traci papira u trenutku kidanja. Tokom istezanja optereenje se rasporeuje na nekolicinu vlakana du linije mogueg puknua trake papira i to zbog slabijeg meusobnog vezivanja na krajevima vlakana. Nastavlja se kidanje veza meu vlaknima u zoni puknua. Preostala vlaknapreuzimajuoptereenjesvedoknedostignunapetost pucanja. Utomtrenutku dolazi do potpunog kidanja trake papira.To se izraava slijedeom formulom:p fc fn nZ nT+ [2]gdje je:nf - broj vlakana u zoni kidanja koja preuzimaju optereenje i na kraju pucaju,np - broj vlakana u zoni kidanja koja se izvlae neoteena i ne nose teret kidanja,T -prekidna jakost izraena kao prekidna duljina,Zc - "zero-span", nulti raspon uzorka izraen kao prekidna duljina.2.6.4. Druga pretpostavka Page-ove teorijePage-ova druga pretpostavka dovodi u vezu broj vlakana koja pucaju u trenutku kidanja trakepapirai broj vlakanakojaseizvukuiztrakepapiraneoteena. Toseizraava formulom:fpnn= funkcija (f,B) [3]gdje je:f - srednja vrstoa vlakna,B - srednja sila primijenjena du osi vlakna i du linije kidanja potrebna da izvue vlakno iz lista papira.29Veliina B ovisi o relativnoj povrini vezivanja (engl. relative bonded area) RBA, dakle o relativnojpovrinivlaknakoja je u kontaktu s drugim vlaknima; o snazi vezivanja po jedinici povrine i duini vlakna. Prema Van der Akkeru vrstoa vlakna za prosjean list papira izraava se jednadbom:( ) Z g A f 38 [4]gdje je:A - prosjeni popreni presjek vlakna, - gustoa vlaknatog materijala,g - gravitacijska konstanta.Pretpostavljajui da sve veze vlakno vlakno djeluju zajedno po itavoj duljini vlakna, veliina B je izraena jednadbom:RBALP b B

,_

49[5]gdje je:B - srednja sila primijenjena du osi vlakna i du linije kidanja potrebna da izvue vlakno iz lista papira.b - snaga vezivanja po jedinici povrine,P - opseg poprenog presjeka vlakna,L - duljina vlakna,(L/4) - duljina vlakna izvuena iz papira,RBA - relativna povrina vezivanja meu vlaknima.30Navedene jednadbe se mogu upotrijebiti da se dobije Page-ova jednadba za prekidnu vrstou papira:) (1289 1RBA L P bg AZT + [6]gdje je:T -prekidna jakost izraena kao prekidna duljina,Z - "zero-span", nulti raspon uzorka izraen kao prekidna duljina.A - prosjeni popreni presjek vlakna, - gustoa vlaknatog materijala,g - gravitacijska konstanta.b - snaga vezivanja po jedinici povrine,P - opseg poprenog presjeka vlakna,L - duljina vlakna,RBA - relativna povrina vezivanja meu vlaknima.2.6.5. Potvrda Page-oveteorijeMnogi istraivai su testirali Page-ovu teoriju zadravajui neke veliine konstantnima, a varirajui i mjerei ostale.A.P. Arlov(1958)jekoristiobijeljenu sulfitnu pulpuu kojoj je odravao konstantnu duljinuvlakana, dokjemjeriosilunaprezanjazasvaki uzorak. Rezultati istraivanja pokazuju da, kao to je Page i predvidio, postoji linearna ovisnost sa pozitivnim trendom izmeu1 / Ti1 / L. Linearni pad je iznosio 0,991. Sline dobre linearne ovisnosti dobio je i J. A. Clark (1962) sa vrijednostima 0,922i 0,968. 2.6.6. Ovisnost svojstava vlakana i procesa reciklacije31Celulozna vlakna koja ponovno ulaze u postupak izrade papira podvrgavaju se mnogim postupcima koji mijenjaju njihova svojstva. Najvaniji postupci procesa reciklacije mogu se grupirati po vrsti utjecaja na promjene svojstava vlakana:A-promjene dimenzija vlakana,B-promjene na povrini vlakana,C-promjene u razdiobi svojstava vlakana,D-promjene morfologije vlakna.

Ad A)Promjene u dimenzijama vlakana odnose se i na duljinu vlakna, ali i na povrinu poprenogpresjekavlakna. Dotakvihpromjenadolazi upulperima, i jedinicamaza dispergiranje i u refinerima. Duljina vlakana smanjuje se mljevenjem, a popreni presjek vlakna stanjuje se ljutenjem djelia povrinskog sloja vlakna.AdB) Drugagrupainterakcijaizmeuvlaknai postupkakojemjeonopodvrgnuto odnosi senapovrinskasvojstva. Budui dajebijeljenjekemijski postupak, imaza posljedicu kemijske promjene na povrini vlakna. Isti uinak imaju i kemijski aditivi.Ad C)Razdioba svojstava vlakana posljedica je frakcioniranja vlakana. Sita i proistai uklanjaju kvrice, u flotacijskim elijama moe doi do uklanjanja sitnih estica, sitnei, a papir stroj frakcionira vlakna na sitne i itava vlakna. Svaki od ovih postupaka utjee na svojstva vlakna u gotovom papiru, ovisno o broju i vrsti primijenjenihpostupaka.Ad D) Morfologija vlakna je izraz koji se odnosi na grau pojedinog vlakna. Ovisno o procesnimvarijablama, mijenjateseikarakteristikevlaknakaotosupostojanjeili nepostojanje primarne stijenke vlakna, vrsta fibrilacije ili povezanost lanaca mikrofibrila sa stjenkom stanice. Morfologija vlakna moe se promijeniti mehanikim djelovanjem, u pulperu ili refineru, ili kemijskim djelovanjem kao to je bijeljenje. No, postupak koji najvie mijenja morfologiju vlakna je svakako proces suenja, jer on uzrokuje ireverzibilno unitenje stanine stjenke i deformira njegovu strukturu. Posljedica suenja je lomljenje vlakana u procesima kao to su dispergiranje ili razvlaknjivanje i obrada u refinerima. 32Prilikom bilo kakvog predvianja kvalitete papira proizvedenog od recikliranih vlakana, mora se raunati na interakcije izmeu vlakana i procesnih varijabli, tj. postupaka. Budui dadolazi doireverzibilnihpromjenatokomsuenja, potrebnojeodrediti utjecaj tih promjena na ona vlakna koje su ve bilajednom ili vie puta podvrgnuta suenju. 2.6.7. Reformulacija Page-ove jednadbePage-ova jednadba zadovoljavajue opisuje papire kod kojih su veze vlakno vlakno dobre, kao to su standardni ambalani papiri ili tiskovni i pisai papiri. Ta jednadba je baza simuliranog kompjutorskog programa MAPPS koji predvia svojstva papira ovisno ovlaknimai procesnimvarijablama, odnosnopostupcima. Osnovnakvalitativnabaza podataka ovog programa bazira se na podacima o svojstvima primarnog vlakna.Koritenje ve jednomupotrebljenih vlakana uvjetuje da se Page-ova jednadba reformulira:) (1289 1RBA L P bg CZT + [7] gdje je:T - prekidna duljinaZ - "zero-span", nulti raspon izraen kao prekidna duljinaC - grubost vlakna, hrapavost povrine vlakna (engl. coarseness)P - opseg vlaknaL - duljina vlaknab - sila vezivanja vlakno vlaknoRBA - relativna povrina vezivanja g - konstanta gravitacijeU radovima koje su prezentirali D. Clark (1962) i A. Jones (1972) vidi se da je najbolje izraziti duljinu vlakna preko prosjene mase to je kompatibilno sa mjerenjem grubosti vlakna. Grubost vlaknai njegovopsegmoguseizmjeriti uzpomomikroskopiranja. 33Reativna povrina vezivanja, RBA, se moe izraunati iz koeficijenta rasprenja vlakana u papiru:( )00SS SRBA[8] gdje je:S0 - koeficijent rasprenja u nevezanom listu papiraS - koeficijent rasprenja u papiru.Uvrtavanjem prethodne jednadbe u reformuliranu Page-ovu jednadbu i skraivanjem dobiva se izraz:SSb bZT

,_

,_

0189 1 [9]gdje je:T - prekidna duljinaZ - "zero-span", nulti razmak izraen kao prekidna duljinab - sila vezivanja vlakno vlaknoS0 - koeficijent rasprenja u nevezanom listu papiraS - koeficijent rasprenja u papiru.L PC g 12 [10]gdje je:g - konstanta gravitacijeC - grubost vlakna, hrapavost povrine vlakna (engl. coarseness)34P - opseg vlaknaL - duljina vlaknaLijevu stranujednadbe smatramo Page-ovomkonstantom. Sila vezivanja vlakno vlakno i vrijednost So moe se izraunati iz krivulje ovisnosti Page-ovog parametra i koeficijenta rasprenja.Usvakomsluaju, dosadanji rezultati upuujuna to da je za vrstou papira iz recikliranih vlakana mnogo vaniji gubitak sile vezivanja vlakno vlakno nego gubitak relativne povrine vezivanja (RBA).I laboratorjska ispitivanja i industrijska proizvodnja pokazali su da papirni proizvodi od uestalo recikliranih i suenih vlakana imaju slabija mehanika svojstva. Do toga dolazi zbog toga to stanina stjenka vlakna gubi vodu kod prvog suenja i lamele se skupljaju. Na nekim dijelovima vlakna lamele se priljube jedna uz drugu u tako uske plohe da ak ni molekulevodenemoguprodrijeti izmeunjihkadsevlaknoponovnouroni uvodu (Smith, W. E, 1993).Makroskopska posljedica ove pojave je ta da vlakno vie nikad ne moe zadobiti svoj primarni promjer bubrenja, to opet ima za posljedicu smanjenu fleksibilnost i podatnost uodnosunasvojstvavlaknaprijesuenja. Osnovnoogranienjezaboljamehanika svojstva recikliranog papira je upravo nedostatak sposobnosti potpunog bubrenja i kvalitetnog prijanjanja na susjedna vlakna.Vaanutjecaj pripisujesetakoeriskraivanjuvlakana, aodreeni uplivnasvojstva budueg papira iz recikliranih vlakana imaju i okolnosti kojima je bio podvrgnut papir iz primarnih vlakana tokom svoje upotrebe, kao to je izlaganje toplini ili svjetlu, pa gubitak vlage i ostalo.Budui da se papir definira kaovlaknata tvorevina u kojoj su vlakna meusobno povezana brojnim isprepletanjima u listu, ta struktura povezane papirne tvorevine moe se opisati vjerojatnou distribucije orijentacije vlakna, duljine vlakna, irine i debljine vlakna (Fuushern, W, 1993). U veini papira vlakna nemaju vie svoj poetni cilindrini oblik zbog proizvodnih postupaka. Zbog toga se vlakno opisuje kao trakasti element sa irinomW f i debljinomt f ,gdje jet fnajmanje dvostruka debljina stijenke vlakna, duljinomvlaknai kutemorijentacije uodnosu na uzduni smjertokavlakanaca (MD, machine direction) u listu papira.35Tipino vlakno se obino vee s brojnim drugim vlaknima koja ga okruuju. Veza vlakno vlakno ima kompleksnu fizikalnu strukturu. Ploha povrine vlakna koja je vezana na druga vlakna izraava se omjerom:( )( ) llb[11]gdje su:lb()il() - funkcije orijentacijskog kuta vlakna u papiru.l()je polovina udaljenosti izmeu centara veznih ploha, alb()je duljina vezne plohe.R. W. Perkins je postavio omjer:( )( )sfbll2[12]gdje je:f= gustoa vlakanas = gustoa papiraKada je omjer ( )( )1 bll, na vlaknu nema nevezanih dijelova povrine, odnosno vlakno je itavom povrinom vezano na druga vlakna.362.7. IMBENICI UTJECAJA NA USPJENOST ODBOJAVANJAUspjenost deinking flotacije moe se oekivati samo kod pulpe u kojoj su estice boje kvalitetno odvojene od vlakana.Mehanizmi odvajanja boje sa vlakana su kemijski ili mehaniki (Borchardt, J. K, 1997): povrinski aktivnim tvarima potie se odvajanje boje u vodenom mediju pulpe kvaenjem povrinevlakana. Celuloznavlaknabubre, atimeadhezija boje na vlakno postaje sve slabija. Bubrenjesemoe poboljati poveanjem pHvrijednostido lunatog karaktera pulpe. Mehanikim mijeanjem potie se razvlaknjivanje, ali i meuvlaknata abrazija koja takoer doprinosi odvajanju estica boje sa vlakana.J. K. Borchardt (1997) smatra da je prihvaanje estice boje na mjehuri zraka djelomino funkcija kemizma povrinski aktivnih tvari. Povrinski aktivne tvari trebaju osigurati kontrolirano pjenjenje na povrini suspenzije, tako da sloj pjene bude dovoljno 37stabilan, teda "zarobi" estice boje i da takoer ta pjena potraje dovoljno dugo da se stigne ukloniti prikupljanjem sa povrine.B. Carr et al. (2001) su u svojim istraivanjima uvidjeli da se povrinski aktivne tvari samomflotacijomuklanjajuiz pulpe i koncentriraju upjeni, utjeui pri tome na stabilnost pjene. Ustanovili su da stupanj izdvajanja povrinski aktivnih tvari ovisi o vrsti vlakana, tj. o vrsti papira koji se reciklira. Takoer su utvrdili da povrinski aktivne tvari prisutne u pulpi utjeu na poveano uklanjanje punila iz pulpe, ali i na povean gubitak vlakana. Usvakomsluajuzaostajanjepovrinski aktivnihtvari upulpi moeimati negativanutjecaj natokproizvodnjerecikliranogpapira, uzrokujui izmeuostalogi pjenjenje pulpe u natoku. Na vanost stabilnosti mjehuria u pjeni uspozoravaju iR. Rao i P. Stenius (1998); niska stabilnostpjeneuzrokujevraanjeesticabojenazadu pulpuprijenegotosestigne prikupiti i odvojiti pjena sa povrine.R. Pan et al. (1996) ispitivali su imbenike utjecaja na efikasnost flotacije. Osnovni uzrok prihvaanjaesticabojenamjehuriezrakabazirasenahidrofobnosti estica. Sam mehanizam prihvaanja se moe opisati slijedom podmehanizama:prvo: pribliavanjem para estica mjehuri u tekuoj fazi i njihov sudar;nadalje: puknue taknog sloja tekuine izmeu estice i mjehuria, te njihovo povezivanje;i konano: stabiliziranje povezanog para estica mjehuri i njegovo uspjeno transportiranje u pjenu na povrini vodene faze.Openito, vjerojatnost, P, daseesticabojeukloni izpulpejefunkcijavjerojatnosti svakog od ovih triju podmehanizama: Pc vjerojatnost sudara estice i mjehuria, (engl. probability of collision);Pa vjerojatnost povezivanja, (engl. probability of attachment);Ps vjerojatnost stabiliziranja, (engl. probability of stabilisation);dakle:38s a cP P P P [13]Sasvim konkretno, vjerojatnost sudara estice i mjehuria posljedica je, izmeu ostalog, i pribliavanja jednoga drugome u pulpi.Postoji kritina udaljenost izmeu oboda mjehuria i estice, gc, za koju se smatra da e jejakeprivlanesilenadvladati i privui meusobno. Pri tomesedefinirapromjer prihvaanja, Rcap, (engl. capture radius), a to je udaljenost sredita mjehuria od sredita estice kada su one na kritinoj udaljenosti, dakle kada je kolizija estice boje i mjehuria neizbjena.R. Panet al. (1996) suprikazali dajeefikasnost flotacije tovea toje promjer prihvaanja, Rcap, vei i tojevrijemetrajanjaflotacijedulje(mjerenjasuizvrili u rasponu od 0 do 20 minuta).Nadalje, efikasnost flotacijesesmanjujeporastomveliineesticaboje, odnosnoza estice iznad 200 mikrometara sve do 600 mikrometara efikasnost flotacije se smanjuje na polovicu. Ovi rezultati poklapaju se sa onima J. K, Borchardta koji kae da je najvea efikasnost flotacije za estice u rasponu od 20 do 200 mikrometara, a unutar tog raspona postie se maksimalna efikasnost za estice od 30 do 80 mikrometara. Theodore Heindel (1998) je detaljno opisao i matematiki obradio mikroprocese sudaranja estica boje i mjehuria zraka, te njihovog prihvaanja kao preduvjeta izdvajanjaupjenu. Onsmatradajenajkritiniji trenutakzastabilnost vezeestica mjehuri samo prihvaanje, kada se u jednoj toki na obodu mjehuria susreu tri faze: krutaesticaboje; tekuaobodmjehuriai okruenjetj. pulpa; tezrakunutar mjehuria. J. J. Magda i J: Y. Lee (1998) su opisali utjecaj kolektora tokom flotacije. Oni smatraju optimalnom za uklanjanje flotacijom veliinu estica boje od 40 do 250 mikrometara. No, upulpi senalazedispergiranei sitnijeestice. J. K. Borchardt (1997)upuujedasu naroito sitne estice boja za fleksotisak, ak manje od jednog mikrometra u promjeru. Zbogtogaseuprocesestododajukemikalijekojesenazivajukolektori. Njihovaje uloga prikupljanje tih sitnijih estica boje u vee aglomerate i istovremeno poveavanje hidrofobnosti povrine estica sa ciljem to kvalitetnijeg uklanjanja iz pulpe.39Budui dajeefikasnost odbojavanjakljuanuvjet proizvodnjekvalitetnihtiskovnih recikliranih papira, ne ude brojni pokuaji poboljanja te efikasnosti.Fabry et al. (2001) su prouavali i termodinamikim modelima opisali sudaranje vlakana zavrijemerazvlaknjivanja. Mjerili suefikasnost odbojavanjauovisnosti ouvjetima razvlaknjivanja: u lunatom mediju su vlakna fleksibilnija nego u neutralnom, bubrenje je izraenije, stogasebojalakeodvajaodvlakanausitnimesticama, pajei njihovo uklanjanje efikasnije.2.7.1. Veliina mjehuriaNa efikasnost odbojavanja odreeni utjecaj imaju i drugi imbenici, kao to je veliina mjehuria ili vrsta vlakana u postupku. J. K. Borchardt smatra da je minimalna veliina promjera mjehuria 0,3 mmda bi mjehuri neoteen odplutao do povrine. No. optimalnaveliinamjehuriabi trebalabiti okopet putaveaodesticekojutreba transportirati u pjenu. R. Rao i P. Stenius (1998) naglaavaju da je za uspjenost uklanjanja estica vaan i broj mjehuria po jedinici volumena pulpe. A. E. Garneri T. Heindel (2000)suistraivali dali naformacijumjehuriazrakau flotaciji imautjecajavrstavlakanauprocesu. Ispitivali sutri razliitevrstevlakana dispergirane u pulpama jednake konzistencije i jednakog dotoka zraka u flotacijskoj eliji. to su vlakna u pulpi bila dulja to se formirao vei broj velikih mjehuria, veih od 12 mm, aistovremenosesmanjiobrojmanjihmjehuria, manjihod12mmupromjeru. Autori su ve ranije utvrdili da je formiranje veeg broja velikih mjehuria proporcionalno konzistenciji pulpe. T. G. M. van de Ven et al. (2001) su u svom istraivanju utvrdili da se poveanjem brzine upuhivanja mjehuria zraka tokom flotacije smanjuje veliina mjehuria na oko 1 do 3 mm. Pri tome raste efikasnost odbojavanja jer se time poveava broj sudara estica boje mjehuri. Veliki mjehurii openito imaju tendenciju prskanja ime su potpuno neiskoriteni u odbojavanju.C. O. Gomezet al. (2001)sudodavalisilikonsko uljeu pulpu prije flotacije.Toulje stvaratankihidrofobnislojnaopnimjehuriazrakatokomflotacije. Takvi mjehurii, obloeni silikonskimuljempoveavaju sposobnost flotacije u odnosu na "iste" 40mjehurie, tosuautori potkrijepili poveanjemvrijednosti i prosjenei maksimalne svjetline pulpe nakon flotacije. Mjehurii zraka u pulpi kojoj je dodano ulje su sitniji i sporije se kreu prema povrini, a to je, po miljenju autora, osnovni uzok efikasnijeg odbojavanja pulpe.Y. Ben i G. M. Dorris (2000) su proveli istraivanja sa ciljem da objasne pojavu uoenu u proizvodnji novinskog papira, da su ofsetni otisci izloeni starenju i fleksografski otisci, tokomreciklacijedavali pulpumanjesvjetline. Saistimproblemombavili susei L. Sjstrm i A. Calmell (1997). Oni su konstatirali da se tiskarske boje tee uklanjaju sa otisaka izloenih starenju tj. da reciklacijom takvih otisaka moe u pulpi zaotstati ak i do 30% poetne koliine boje. Smatrali su, dapae, da se nedostatna svjetlina pulpe ne moe otkloniti mehaniki, odbojavanjem te da je uzrok toj pojavi slaba efikasnost flotacije.Y. Ben i G. M. Dorris (2000) su ustanovili da uzrok treba traiti u procesu dezintegracije, u prvomstupnjuitavogpostupka reciklacije.Potpomognuto mijeanjem,tu dolazido nepovratnogpremijetanjadijelasitnihesticabojeuunutranjost samihvlakana, na povrinu lumena. Faktori utjecaja na ovaj fenomen su svakako vrijeme razvlaknjivanja, prisutnost vrlo sitnih estica boje, velika koncentracija boje i izraenije mijeanje. Da bi se sprijeila ova pojava, autori sugeriraju izmjenjivanje uvjeta dezintegracije: krae vrijeme sa jaim mijeanjem, potrebno za razvlaknjivanje i odvajanje boje od vlakana, a nakon toga slabije mijeanje. Produljeno vrijeme razvlaknjivanja dodatno usitnjava estice boje to im omoguava uvlaenje u lumen vlakana.Z. Bolana et al. (2003), te P. Bajpai i P.K. Bajpai (1998) upuuju na prednosti odbojavanjaenzimimakojimasepostieveasvjetlinapulpeuodnosunakemijsku flotaciju.2.7.2. Masena uinkovitost odbojavanjaIako je osnovna uloga protoka mjehuria zraka flotacijskom elijom uklanjanje odvojenih esticabojeizrazvlaknjenepulpe, nedvojbenojeprisutnoi uklanjanjesitnihestica, sitnei, meu koje spadaju i punila, ali i samih vlakana. Uklanjanje vlakana iz pulpe je, dakako, neeljenoi predstavljagubitakuprocesureciklacije. Jo, naime, nijepoznat mehanizam kojim bi se vlakna prikupljena u pjeni iz nje izdvojila ili na bilo koji drugi nain iskoristila.41Zbogtogajenedostatnovaloriziranjeuspjenosti odbojavanjaiskljuivosastajalita optikih kvaliteta pulpe, tj. recikliranog lista. Ekonomski balans postupka namee potrebu praenja masenog iskoritenja procesa reciklacije. Maseno iskoritenje deinking flotacije i svjetlina lista u pravilu su obrnuto proporcionalne (Hunold et al, 1997). M. Ajerisch i R. Pelton (1996) su izvrili detaljna ispitivanja kako na gubitak vlakana i sitnihesticaizpulpetokomdeinkingflotacijeutjee, izmeuostalog, konzistencija pulpe i veliina mjehuria. Gubitak vlakana je openito vei to su mjehurii manji i to jeveakonzistencijapulpe. Vlaknai sitneesticeseukrcavajunamjehurie(engl. entrainment) i hidraulino se transportiraju u pjenu na povrini suspenzije ime su trajno izgubljeni iz pulpe. Drugi nainizdvajanja vlakana izpulpedeava sekodpojave flokulacije vlakana ivlaknatesitnei u pulpi. Tada mjehurii zraka zaobilaze flokule i prikupe manja vlakna i vlaknatu sitne u okolini ili izmeu flokula. Ako koji mjehuri ostane "zarobljen" u flokuli, vrlo vjerojatno e itavu flokulu transportirati u pjenu. Za sitne estice mogu je i klasini nain izvajanja iz pulpe, poput estica boje, sudarom sa mjehuriem.Maseno iskoritenje je statistiki parametar koji openito predstavlja omjer iskoritenog dijelauodnosunaukupni ulaz. Ureciklaciji papiramasenoiskoritenjepredstavlja postotniomjer masaiskoritenih vlakana u odnosu na masu sirovine koja se reciklira, odnosno masu iskoritenog udjela vlakanaca poslije deinking flotacije u odnosu na masu ulaznog starog papira u postupku, izraenu postotno.L. Gttsching i H. Pakarinen (2000) prikazuju masene efikasnosti postupka reciklacije za nekoliko vrsta papirnih proizvoda. Tako za izradu ambalanih papira i kartona masena efikasnost iznosi od 90 do 95%, dok se za tiskovne papire kree u irem rasponu od 65 do 85%.Velika masena efikasnost ambalanih papira i kartona tumai se proizvodnjom preteno "smeih"pulpi kojesenepodvrgavajupostupkuodbojavanja, nemetodomdeinking flotacije. Zarazlikuodnjih, tiskovnipapiri seproizvodenakonodbojavanjadabi se osigurala to bolja optika svojstva papira, a podvrgavaju se i dodatnom izbijeljivanju.No,i unutarove grupacijepostoje razlike. Kvalitetnii reciklirani papiri, proizvedeni iz temeljito odbojene pulpe (engl. deinked pulp) DIP, postiu manje maseno iskoritenje, tek oko 65%. Vee iskoritenje, od 80 do 90% biljei se u reciklaciji novina kod reciklacije 42kojihse toleriraveizaostatk sitnih estica tiskarske bojenakon odbojavanja,to je i uzrok tonu boje novinskog papira.P. Bajpai i P. K. Bajpai (1998), predstavljajui svoje rezultate enzimatskog odbojavanja, u ispitivanjima masenog iskoritenja postiu bolje rezulate nego to je to sluaj sa, kako ga autori nazivaju, konvencionalnim kemijskim deinkingom.3. EKSPERIMENTALNI DIO3.1. PLAN ISTRAIVANJAPolazina osnova eksperimenta predstavlja pojanjenje mehanizma reciklacije papira postupkomkemijskedeinkingflotacijekadaseuznovinskipapirobraujei odreeni udjel otisaka digitalnog tiska i izuavaju mehanika svojstva dobivenog laboratorijskog lista. Primjenaovakvihistraivanjasemoeusmjeriti kindustrijskojproizvodnjinovinskog papira pri kojoj sekao sirovina koriste reciklirana vlakna. Veim dijelom su to vlakna iz starog novinskog papira koja su ve prola barem jedan ciklus oporabe, a drugim dijelom setakvavlaknaoplemenjujuotpadnimotiscimarevijalnogtiskanapapirimakoji u reciklaciju ulaze prvi puta.Otpornost na vlak novinskog papira od posebne je vanosti zbog naina tiska novina koji se vri iz role, pa je papirna traka izloena daleko veim naprezanjima nego to bi to bio 43sluaj kod tiska na arke. Dodavanje otisaka na papiru iz primarnih vlakana u industrijskoj proizvodnji novinskog papira utjee na poveanje vrstoe ovog papira.Proces reciklacije papira obuhvaa i postupke odvajanja estica tiskarske boje sa vlakana, dezintegraciju, injihovouklanjanjeizrazvlanjenepulpe, deinkingflotaciju. Odreena koliina estica boje zaostaje meu recikliranim vlaknima i premda se najee radi o sasvimsitnim, okunevidljivimesticama, onesvojomprisutnousmanjujuoptika svojstva papira iz recikliranih vlakana. Dodavanjem papira iz primarnih vlakana utjee se napoveanjesvjetlinerecikliranogpapiradijelomsamimiimvlaknima, adijelom punilima koja se unose u sustav.Druga polazina osnova eksperimenta je injenica da se digitalni tisak u svim tehnolokimoblicima rapidno razvija i zauzima sve znaajnije mjesto u ukupnoj tiskarskoj produkciji. Zbog toga postoji mogunost da jednom, u industrijskoj proizvodnji novinskogpapira, udjel otiskanapapirimaizprimarnihvlakanaineupravodigitalni otisci.Na ovim razmiljanjima bazira se plan eksperimenta, a on obuhvaa vie cjelina. Prvu cjelinu ini izrada triju serija laboratorijskih recikliranih listova papira. Svaka serija laboratorijskih recikliranih listova izrauje se od kombinacije novinskih otisaka, tj. konvencionalnog ofsetnog tiska na industrijski recikliranompapiru iz sekundarnih vlakanai digitalnih ofsetnih otisaka na papiru iz primarnih vlakana. Prva serija izrauje se od kvalitetnih novinskih otisaka i digitalnih ofsetnih otisaka na premaznom papiru. Drugaserijaizraujeseodkvalitetnihnovinskihotisakai digitalnihofsetnih otisaka na nepremazanom papriu. Trea serija se izrauje od nekvalietnih novinskih otisaka, tj. onih kod kojih je u tisku dolazilo do kidanja ili cijepanja trake papira, i digitalnih ofsetnih otisaka na nepremazanom papiru.Svaka serija laboratorijskih recikliranih listova sastoji se listova izraenih prije flotacije i listova izraenihposlije flotacije,da bi se detaljno mogao pratiti uinak laboratorijske deinking flotacije.44U svakoj seriji se u koracima po 20% smanjivao udjel konvencionalnog ofsetnog otiska na novinskom papiru i istovremeno se poveavao udjel digitalog ofsetnog otiska. Na taj nain je unutar svake serije izraeno po est listova prije flotacije i est listova poslije flotacije. Drugu cjelinu sainjavaju ispitivanja svojstava tih laboratorijskih listova papira. Mjeranja obuhvaaju opa svojstva papira, masu, gramaturu, debljinu, prostornu masu, specifini volumen i sadraj vlage; zatim mehanika svojstva papira, kidanje, prskanje i cijepanje; te sadraj pepela u papiru.Trea eksperimentalna cjelina sastoji se od prikaza dobivenihrezultata, odprikaza njihovih meusobnih ovisnosti i od tumaenja tih ovisnosti. 3.2. MATERIJALI I UREAJIZa laboratorijsku reciklaciju koriteni su novinski viebojni otisci tiskani na novinskom papiru, gramature 45 g/m proizvedenom u Zagrebakoj tvornici papira PAN, digitalni viebojni otisci naobostranomat premazanompapiru, gramature200g/m i digitalni viebojni otisci na nepremazanompapiru, gramature 120 g/m proizvedenom u Zagrebakoj tvornici papira PAN.Laboratorijski recikliranilistovi izraeni suuLaboratorijuzaekologiju naGrafikom fakultetu u Zagrebu.Novinski viebojni otisci tiskani suutiskari SlobodneDalmacije, Split, naofsetnom stroju Koenig & Bauer Albert iz role.Digitalni viebojni otisci su tiskani tehnikom digitalnog ofseta na tiskarskom stroju Indigo E-print 1000+na Grafikom fakultetu Sveuilita u Zagrebu.Odreivanjaotpornosti premakidanju, cijepanjuiprskanjuizvrenasuuLaboratoriju Zagrebake tvornice papira PAN, na ureajima Frank, Elmendorf i Mullen.45Odreivanje mase, gramature, debljine, prostorne mase, specifinog volumena, sadraja vlage i sadraja pepela izvreno je u Laboratoriju za materijale u grafikoj proizvodnji na Grafikom fakultetu u Zagrebu.3.2.1. Priprema otisaka za laboratorijsku reciklacijuNovinski viebojni otisci tiskani na novinskom papiru, gramature 45 g/m sa 10% punila, proizvedenom u Zagrebakoj tvornici papira PAN, tiskani u tiskari Slobodne Dalmacije, Split, na ofsetnom stroju Koenig & Bauer - Albert; ovi otisci koristili su se za izradu prve i druge serije laboratorijskih listova; za izradu tree serije laboratorijskih listova koristili suseoni otisci ovogpapirakoji suutiskupokazali nedostatnosti uvidukidanjaili cijepanja trake papira.Digitalni viebojni otisci na obostrano mat premazanom papiru, gramature 200 g/m sa 28%punila, otisnuti tehnikomdigitalnogofsetanatiskarskomstrojuIndigoE-print 1000+na Grafikom fakultetu Sveuilita u Zagrebu; ovi otisci koristili su se za izradu prve serije laboratorijskih listova. Digitalni viebojni otisci na nepremazanom papiru, gramature 120 g/m sa 12% punila, otisnuti tehnikomdigitalnog ofseta na tiskarskomstroju Indigo E-print 1000+ na Grafikom fakultetu Sveuilita u Zagrebu; ovi otisci koristili su se za izradu druge i tree serije laboratorijskih listova.Omjeri sirovina, tj. otisakazalaboratorijskureciklacijumijenjali suseunutar serije laboratorijskereciklacijeukoracimapo20%udjela, pasutakoi oznaeni uprikazu rezultata, te u tablici 1:Tablica 1:Sustav oznaka laboratorijskih listova po sastavu ulaznog papiraoznaka sastav ulaznog papira za reciklacijuN100 D0 100% novinski otisakN80 D20 80% novinski otisak i 20% digitalni ofsetni otisakN60 D40 60% novinski otisak i 40% digitalni ofsetni otisakN40 D60 40% novinski otisak i 60% digitalni ofsetni otisakN20 D80 20% novinski otisak i 80% digitalni ofsetni otisak46N0 D100100% digitalni ofsetni otisak3.2.2. Tisak3.2.2.1. Konvencionalni ofsetni tisak Tisak novina vri se tehnikom indirektnog tiska ofsetnom rotacijom, odnosno tiskom na traku papira. Tiskovna formakoja je nositelj tiskovnih elemenata i slobodnih povrina postavlja se na temeljni cilindar. Hidrofilne slobodne povrine tiskovne forme prihvaaju nasebetekuinuzavlaenjejer joj jeosnovnakomponentavoda. Tiskovni elementi tiskovne forme su oleofilni i hidrofobni, pa na sebe prihvaaju ofsetnu boju, budui da se vezivo ofsetne boje sastoji od ulja i smola. Sa tiskovne forme, tj. sa temeljnog cilindra tekuinazavlaenjei ofsetnabojaprenosesenagumenunavlakuofsetnogcilindra (Bolana, S, 1997). Sam tisak vri se pritiskom ofsetnog cilindra na papirnu traku koja prelazi tiskovnimcilindrom. Viebojnitisakostvarujesetiskarskimstrojevimasavie tiskovnih jedinica budui da je za tisak svake pojedinane boje potrebna zasebna tiskovna forma. Za novinski tisak koriste se tiskarske boje koje sue penetracijom i Heat-Set boje koje sue pod utjecajem poviene temperature. Slika 1.Shematski prikaz ofsetnog tiska (Kipphan, 2001)473.2.2.2. Digitalni ofsetni tisak (Indigo tisak) Indigo digitalni tisak svrstava se u elektrofotografske digitalne tehnike za tisak tekuim bojilima. Princip tiska je ofsetni, dakle indirektni (Kipphan, 2001). Nepostojanje tiskovne forme u materijalnom obliku ini Indigo tisak digitalnim. Latentna tiskovna forma kreira sepojedinanozasvaki otisaknafotokonduktorskomcilindruelektrinimnabojem. Indigotisakdigitalnimini takoer i upravljanje tiskomuz pomo raunala kaoi raunalno memoriranje tiskovnog modela budueg otiska. U ovom kontekstu mogue je izraivati reprodukcije, tj. otiske bez postojanja materijalnog originala. Slika se iz raunalaprenosi nafotokonduktor laseromkoji djelominoizbijanaboj satiskovnih elemenata. Slobodne povrine ostaju jae nabijene, pa se na njih prihvaa tekue bojilo, ElectroInk, kojegpreuzimaofsetni cilindar. Budui dajeofsetni cilindar zagrijanna temperaturuiznad100C, bojilogubi tekuukomponentu, postajevrui, ljepljivi sloj talinei poinjepolimerizirati. Prilikomprelaskanaznatnohladniji papirsloj bojese skrutnei prilijepi napovrinupapira(Kipphan, 2001). Viebojni tisakostvarujese pojedinano za svaku boju na istom tiskovnom agregatu uz novu latentnu tiskovnu formu za svaku bojusvakog otiska. 48Slika 2. Shematski prikaz Indigo digitalnog tiska (Kipphan, 2001)3.2.3. Postupak laboratorijske reciklacije i izradalistova po metodi TAPPI 205:49Slika 3. Shematski prikaz postupka laboratorijske reciklacijeIzrezuje se 88g uzorka nadijelove formata cca 4 cm. U dva obroka po 44 g uzorka dodaje se po 2 l vodovodne vode temperature 50C , te flotacijska sredstva redom kako je prikazano u tablici 2:Tablica 2: Redoslijed i vrsta flotacijskih sredstava za laboratorijsku reciklacijuPriprema otisaka (odvaga, usitnjavanje)Dezintegracija otisaka uz dodatak kemijskih flotacijskih sredstava(T = 50 0C)Mijeanje razvlanjene pulpe uz dodatak vode(T = 30 0C)Deinking flotacijaIzrada laboratorijskog lista iz pulpe prije flotacijePrikupljanje pjeneIzrada laboratorijskih recikliranih listovaposlije flotacijeIspitivanja:-sadraj pepela-indeks kidanja-indeks cijepanja-indeks prskanja-ostala ispitivanjaIzbor otisaka za laboratorijsku reciklaciju50Redoslijed Vrsta flotacijskih sredstava1. 0,3 ml50% Flokutana2. 1,54 ml10% H2O23. 1,73 ml5% NaOH4. 0,053 mlAquasecUdezintegratoru se vri razvlaknjivanje uzoraka tokom40minuta, nakonega se dezintegrirani uzorakprenosi uposuduzamijeanjegdjejoj sedodajejo4l vode temperature 30C.Slika 4. Shematski prikaz dezintegratoraOdrazvlaknjenepulpeizdvajase1824ml uzorkai nalijevanjemnasitoizraujese laboratorijski list prije flotacije. Sito je etvrtastog oblika formata A4.Preostalih 10,176 l uzorka prenosi se u flotacijsku eliju u kojoj flotacija traje 8 minuta.51Slika 5. Shematski prikaz flotacijske elijeZa to vrijeme se sa povrine pulpe prikuplja pjena i filtrira u Bchnerovom lijevku. Po zavretku flotacije izrauju se laboratorijski listovi, a za svaki se uzima 2018 ml pulpe.Sa sita se nakon odvodnje list papira prebacuje napodlogu na kojoj se dodatno valjkom istiskuje voda. Nakon suenja gotovi listovi odvajaju se od podloge.3.3.METODE MJERENJAMjerenja prekidne sile, sile cijepanja i tlaka prskanja izvrena su u laboratoriju Zagrebake tvornice papira. Sva ostala mjerenja provedena su na Grafikom fakultetu u laboratoriju katedre za Materijale u grafikoj proizvodnji.3.3.1. Gramatura52Gramatura, povrinska masa ili masa jedinine povrine je masa jednog kvadratnog metra papira, kartona ili ljepenke izraena u gramima. U SI sustavu jedinica za gramaturu g/m.Gramaturasenajpreciznijeodreujegravimetrijski, kaoaritmetikasredinamjerenja mase na preciznoj vagi vie uzoraka izrezanih na dimezije 10 x 10 cm(HRN ISO 536; T 410):10000 Amg[14]gdje je:g gramatura papira,g/mm masa uzoka,gA povrina uzorka,cm3.3.2.DebljinaDebljina papira, kartona ili ljepenke je udaljenost izmeu dviju paralelnih strana ispitivanog lista. Odreuje se mjerenjm na mikrometru, ulaganjem uzorka izmeu dviju paralelnih metalnih mjernih ploha, a izraava se u milimetrima sa preciznou od 0,001 mm (T 411).3.3.3.Prostorna masaProstorna masa ili gustoa papira, kartona ili ljepenke je masa jednog kubinog centimetraispitivanoguzorka. Odreujeseizomjeragramaturei debljinepapira, a izraava se u g/cm.1000 dg[15]53gdje je: prostorna masa,1]1

3cmgg gramatura,1]1

2mgd debljina, [ ] mm3.3.4.Specifini volumenSpecifini volumen je volumen to ga u prostoru zauzima jedan gram ispitivanog papira, kartona ili ljepenke. Odreuje se kao omjer debljine i gramature papira, a izraava se u cm/g.10001 gd[16]gdje je:1 specifini volumen (engl. bulk),1]1

gcm3d debljina, [ ] mmg gramatura,1]1

2mg3.3.5.Prekidna svojstva papiraPrekidnasvojstvapapira, kartonaili ljepenkeobuhvaajunekolikoveliina, atosu otpornostpapiraprema kidanju ili prekidna sila, zatim prekidno istezanje, pa prekidna jakost papira, prekidna duina i indeks kidanja (HRN ISO 1924-1; ISO 1924-2; T 404; T 494). Otpornost prema kidanju, tj. prekidna sila i prekidno istezanje se mjere na ureaju, dok se ostale veliine iz izmjerenih odreuju raunski.Test se provodi na ureaju koji se zove kidalica. Mjerenja su izvrena na kidalici Frank. Uzorci za ispitivanje se izrezuju u trake irine 15 mm i duljine 180 mm. Privruju se na 54dvije hvataljke koje se ukljuivanjem ureaja poinju udaljavati jedna od druge