Celoživotní vzdělávání

Licenční studium

Základy technologie výroby vláknin, papíru a lepenek a jejich zpracování


X. běh
Zahájení: únor 2016
Ukončení: listopad 2017


(Další XI. běh licenčního studia
bude zahájen, přihlásí-li se dostatečný počet uchazečů, v únoru 2018.)


Základní charakteristika studia

Studium je určeno pro další vzdělávání a rekvalifikaci pracovníků s vysokoškolským vzděláním, popř. se středoškolským vzděláním s maturitou, kteří pracují v celulózo-papírenském a zpracovatelském oboru, zabývají se obchodem papírenských výrobků nebo jsou dodavateli surovin a zařízení pro průmysl celulózy a papíru. Cílem licenčního studia je seznámit účastníky s teoretickými základy technologie výroby vláknin, papíru a lepenek včetně ekologických aspektů a s procesy jejich zpracování.

Účastník studia získá základní přehled a nejnovější poznatky z těchto oblastí:

  • Charakterizace vláknité surovinové základny a technologie výroby vláknin
    Přehled surovin pro výrobu papírenských vláknin. Základy chemie a morfologie dřeva. Technologie výroby základních vláknin (dřevovina, mechanická buničina, chemická buničina, nové typy vláknin). Charakteristické vlastnosti vláknin. Úprava vláknin. Teoretické základy procesů výroby vláknin.
  • Technologie výroby papíru, lepenek a procesy jejich zpracování
    Charakterizace papírů a lepenek, jejich členění a základní požadavky na jejich vlastnosti. Princip procesů přípravy papíroviny (rozvlákňování, třídění, mletí, plnění, klížení, barvení). Formace papírů a lepenek na papírenských a lepenkových strojích včetně dokončovacích operací. Základy papírenské povrchové a koloidní chemie. Papírenské zkušebnictví, normalizace a ISO normy včetně praktických cvičení v laboratořích katedry. Teoretické základy procesů výroby papíru. Základní technologické principy procesů povrchového zušlechťování papírů. Přehled zpracovatelských operací při výrobě obalů a dalších výrobků z papíru a lepenky včetně základních principů polygrafického zpracování.
  • Environmentální a výrobní problémy celulózo-papírenské výroby v praxi
    Přehled nejčastějších technologických problémů při výrobě vláknin a papíru, rozbor příčin jejich vzniku a možná technologická řešení. Ekologické aspekty výroby vláknin, papíru a zpracovatelských procesů. Zpracování druhotných vláken a procesy jejich zušlechťování. Problematika čištění odpadních vod.

Organizace studia

  • Licenční studium probíhá tři semestry a jeho celkový rozsah je 200 hodin, které zahrnují výuku, konzultace a zkoušky.
  • Studium je organizováno jako distanční, formou 7 třídenních soustředění (středa až pátek). Osmé soustředění je vyhrazeno pro závěrečné zkoušky.
  • Výuka je zajišťována učiteli oddělení dřeva, celulózy a papíru Ústavu chemie a technologie makromolekulárních látek a odborníky z průmyslu celulózy a papíru.
  • Předměty vyučované formou přednášky jsou ukončené klasifikovanou písemnou nebo ústní zkouškou. Semináře a laboratorní cvičení jsou ukončeny zápočtem.
  • Student, který ukončí všechny zapsané předměty předepsaným způsobem (zápočet, zkouška) a vypracuje závěrečnou písemnou práci, může přistoupit k závěrečné zkoušce, při níž obhajuje závěrečnou práci před komisí.
  • Členy komise pro závěrečnou zkoušku a jejího předsedu jmenuje děkan Fakulty chemicko-technologické.
  • Osvědčení o licenčním studiu a o vykonání závěrečné zkoušky vydává absolventům licenčního studia Děkanát Fakulty chemicko-technologické Univerzity Pardubice.
  • Administrativně a organizačně je licenční studium zabezpečované oddělením dřeva, celulózy a papíru Ústavu chemie a technologie makromolekulárních látek ve spolupráci se studijním oddělením Fakulty chemicko-technologické a dalšími pracovišti Rektorátu Univerzity Pardubice.

Přijímání ke studiu

  • Přijetí k licenčnímu studiu je bez přijímacích zkoušek či přijímacích pohovorů. Nezbytnou podmínkou přijetí je uhrazení vložného, které činí 25 000 Kč.
  • Přihlášky ke studiu je možno zaslat na adresu:
    Univerzita Pardubice
    Fakulta chemicko-technologická
    Ústav chemie a technologie makromolekulárních látek
    prof. Ing. František Potůček, CSc.
    Studentská 95
    532 10 Pardubice
  • Na základě rozhodnutí o přijetí k licenčnímu studiu vzniká uchazečovi právo na zápis do studia. Zápis do studia se uskutečňuje na začátku prvního soustředění.
  • Počet účastníků licenčního studia v jednom běhu je omezen na 18. Minimální počet účastníků je zpravidla 10.
  • Kontaktní osobou k přijímání přihlášek ke studiu je prof. Ing. František Potůček, CSc., tel.: 466 038 016, fax: 466 038 039, e-mail: frantisek.potucek@upce.cz.

Sylaby předmětů

Chemie a morfologie dřeva
Vyučující: Ing. Jan Gojný, Ph.D.

Morfologie dřeva a celulózy. Stavba rostlinné buňky, makrostruktura a mikrostruktura dřeva. Vady dřeva, fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva. Struktura buněčné stěny, vznik mikrofibril a fibril. Charakteristické znaky listnatého a jehličnatého dřeva.
Celulóza, její struktura a vlastnosti. Hemicelulózy, struktura a vlastnosti. Lignin, struktura a vlastnosti. Doprovodné látky. Extraktiva. Reakce jednotlivých složek dřeva.



Výroba a vlastnosti vláknin
Vyučující: prof. Ing. Miloslav Milichovský, DrSc.

Historie výroby papíru a buničin. Suroviny pro výrobu papírenských vláknin. Dřevo jako základní surovina na výrobu buničin (výskyt, vlastnosti, struktura, složení). Příprava dřeva k výrobě papírenských vláknin (přibližování, skladování, odkorňování, třídění štěpek, organizace dřevoskladu).
Principy a technologie výroby vysokovýtěžkových buničin (dřevovina, tlaková dřevovina, TMP, CTMP, CMP, BCTMP, APMP, XTMP). Vliv fyzikálního, nadmolekulárně-chemického, chemického, biochemického, fotochemického působení na dřevo s cílem výroby papírenské vlákniny.
Principy a technologie výroby papírenských a chemických buničin. Chemismus alkalických (sulfátových), neutrálních (NSSC) a kyselých (kyselých sulfitových) varných procesů. Mechanismus delignifikačních a hydrolýzních reakcí, selektivita a rozdíly vícestupňových várek, kinetika varných procesů, řízení varných procesů. Moderní varné technologie (Super Batch, Energobatch, RDM, MCC, Organosolve procesy).
Bělení buničin. Chemismus a technologie klasických bělicích postupů založených na sloučeninách chloru a moderních postupů pracujících se sloučeninami kyslíku.
Praní, třídění, čištění buničin. Regenerace chemikálií v celulózkách (sulfátové a sulfitové regenerace). Vedlejší produkty při výrobě buničin. Ochrana životního prostředí a bezpečnosti práce při výrobě buničin.
Vlastnosti vláknitých surovin z hlediska jejich použití (hodnocení mechanických, chemických a optických vlastností buničin).



Technologie výroby papíru
Vyučující: Ing. Břetislav Češek, CSc.

Úloha vody v procesu výroby papíru. Papír, karton, lepenky - charakterizace, členění a kvalitativní požadavky.
Příprava papíroviny - rozvlákňování vláknin, proces mletí papíroviny. Třídění papíroviny - nečistoty, princip a technologie, typy třídičů, třídicí linky. Deflokulace a odvzdušnění papíroviny.
Sítová část papírenského stroje - nátok na síto, procesy na sítě, odvodňovací prvky, válcová síta, vícesítové formery. Snímání papíru ze síta papírenského stroje a jeho přenos do lisové části.
Lisová část - průběh lisování v tlakové zóně lisu, konstrukční řešení lisů, odvodňovací plstěnce. Optimalizace procesu lisování.
Sušící část - konstrukční řešení kontaktního sušení na válcích, jiné způsoby sušení, vlhkostní profil - kontrola a řízení.
Dokončovací operace - vlhčení, úprava povrchu hlazením, kalandrováním - navíjení, převíjení, balení.



Papírenské inženýrství
Vyučující: prof. Ing. František Potůček, CSc.

Praní buničiny
Způsoby praní. Rovnováha. Kinetika vyluhování. Typy praček. Parametry operace (zřeďovací faktor, prací poměr, vytěsňovací poměr, účinnost operace, ztráta chemikálií, Nordenův účinnostní faktor). Protiproudé prací linky.
Odpařování výluhů
Fyzikální vlastnosti výluhů. Průběh odpařování. Sdílení tepla při odpařování (teplotní deprese, teorie varu, koeficienty přestupu a prostupu tepla). Jednočlenná odparka (materiálová a entalpická bilance, teplosměnná plocha, hospodárnost provozu). Vícečlenné odparky (způsoby zapojení odparek, volba počtu členů baterie odparek).
Absorpce
Fyzikální absorpce. Rovnováha. Absorpce s recirkulací absorbátu. Absorpce doprovázená chemickou reakcí. Absorbéry se statickou vrstvou náplně, s pohyblivou vrstvou náplně a proudové absorbéry typu venturi.
Hydromechanické operace
Proudění kapalin a vláknitých suspenzí (reologie, materiálová a energetická bilance, tlaková ztráta, návrh potrubí). Čerpání kapalin a vláknitých suspenzí (charakteristiky čerpadel, nátoková výška, zapojení čerpadel, hydraulický systém tvořený čerpadlem, potrubím a nádrží, typy čerpadel). Míchání kapalin a vláknitých suspenzí (typy míchadel, účinnost míchání, příkonová charakteristika, systém tvořený míchadlem a míchanou vsádkou v nádrži). Třídění vláknitých suspenzí (vířivé třídiče, účinnost třídění, návrh konstrukčních parametrů třídiče, zapojení vířivých třídičů do linky).
Sušení buničiny a papíru
Vlastnosti vlhkého vzduchu (entalpický stavový diagram, směšování proudů vlhkého vzduchu). Konvekční sušení (materiálová a entalpická bilance sušárny, teoretická a reálná sušárna, sušení s recirkulací vzduchu, vícestupňové sušení). Kinetika sušení papíru (kritická vlhkost, sorpční izoterma). Kontaktní sušení na parou vyhřívaných válcích (sdílení tepla, návrh sušicí sekce, spotřeba topné páry, ventilace sušicí sekce papírenského stroje). Impaktní sušení (teorie mezní vrstvy, současné sdílení tepla a hmoty, konstrukční parametry válce Yankee).



Povrchová a koloidní chemie
Vyučující: prof. Ing. Miloslav Milichovský, DrSc.

Základní pojmy - definice skupenství, fáze, fázového rozhraní; tvar fázového rozhraní. Rozdělení soustav dle velikosti a charakteru fázových diskontinuit a jejich tvaru. Rozdělení dispersních soustav dle povahy fází. Přechodné a dvojité soustavy; papírovina.
Veličiny rozhodující o stabilitě dispersních soustav. Stavové změny v koloidních soustavách. Polydispersnost dispersních soustav a jejich stabilita. Vztah mezi thermodynamikou vícefázových systémů a velikostí fázových rozhraní. Závislost povrchové energie, resp. napětí na teplotě. Povrchové děje na dvoufázovém rozhraní.
Tenzidy - typické znaky jejich struktury, jejich rozdělení a vlastnosti. Rozdělení tenzidů. Biologická aktivita a biodegradabilita tenzidů. Mechanismus detergence. Princip pěnění a odpěňování. Princip provzdušňování a odvzdušňování. Mechanismus flotace.
Smáčení a jeho posuzování. Metody na stanovení povrchového a adhezního napětí.
Kapilární jevy - základní druhy. Kapilární jevy v případě smočené a nesmočené kapiláry. Využití kapilárních jevů při stanovení velikosti a distribuce pórů v porézních systémech.
Tenze par kapaliny nad kapalinami v kapiláře. Mechanismus odpařování kapalin v porézních systémech. Mechanismus kondenzace (navlhání) pórovitých systémů.
Transportní procesy v porézních systémech – penetrace.
Stabilita dispersních soustav. Elektrokinetické chování dispersních a porézních soustav. Princip elektroforézy. Princip elektroosmózy.



Zkušebnictví
Vyučující: Ing. Jan Gojný, Ph.D.

S
ystémy norem (ČSN, ISO, EN), certifikace ISO 9000 a 14000, podniková normalizace.
Zkoušení papíroviny. Metody pro stanovení odvodňovací schopnosti papíroviny. Stanovení rozměrů vláken. Stanovení koncentrace, sušiny a složení papíroviny.
Zkoušení papírů, kartonů a lepenek. Podmínky provádění zkoušek, klimatizační režimy, odběry vzorků. Stanovení základních vlastností vzorků.
Stanovení fyzikálních vlastností. Zaklížení papíru, propustnost pro vodu, vodní páru, vzduch, plyny a tuky. Stanovení hladkosti papíru, stanovení rozměrové stálosti papíru.
Stanovení mechanických (pevnostních) vlastností. Pevnost v tahu, průtlaku, dotržení, přehýbání, lomu, vzpěru.
Stanovení optických vlastností. Bělost, barevnost, opacita, lesk, průhled, formace.
Stanovení chemických vlastností papíru, normy pro potravinářské obaly.
Stanovení funkčních vlastností. Potiskovatelnost, rýhovatelnost, korozivnost.



Zušlechťování a zpracování papíru a lepenek
Vyučující: Ing. Michaela Filipi, Ph.D.

Obalové materiály a procesy povrchového zušlechťování
Lepenky ruční, strojní, slepované (vlnité) – suroviny, výroba, vlastnosti, použití v obalové technice. Procesy povrchového zušlechťování z hlediska zvýšení barierových vlastností obalových materiálů. Technologický proces nánosu směsí polymerních látek – z vodného prostředí, z organických rozpouštědel, nánosem směsí na bázi vosků. Proces impregnace papíru – technologické zařízení, aplikační oblasti. Procesy vrstvení papíru plastickými a kovovými fóliemi (kašírování, laminace) a taveninami polymerů a vosků (extruze, koextruze). Proces natírání papíru pigmentovými nátěrovými směsmi – účel, složení a vlastnosti nátěrových směsí, typy natíracích zařízení.
Obalová technika
Obalové prostředky, obalové materiály a pomocné obalové prostředky. Základní funkce obalů. Členění obalů. Mechanické vlivy působící na obal během přepravy. Klimatické vlivy okolí – klimatické činitele a jejich rizika, klimatické oblasti, kryptoklima a jeho ovlivnění. Principy základních výrobních operací při výrobě obalů (řezání, vysekávání, vytváření linek ohybu, spojování). Počítačové zpracování navrhování tvaru obalu a přípravy výroby nástrojů pro planžetové vysekávací lisy. Principy základních výrobních operací pro výrobu kartonáže tažené, ražené, vinuté a nasávané.
Tiskové obalové techniky
Proces tisku a principy základních tiskových technik. Základní tiskové jednotky a charakterizace vlastností tiskových barev a papírů pro knihtisk, flexografii, ofset, hlubotisk a sítotisk. Procesy přeměny textu a obrazu na tiskové podklady pro výrobu tiskových forem (sazba, výtažkování, síťování). Základní tiskové formy (knihtiskové štočky, duplikátní formy, flexografické fotopolymerní formy – pevné, kapalné, ofsetové desky jednokovové a vícekovové, hlubotiskové válce – klasické, autotypické, poloautotypické, sítotiskové formy – šablony přímé, nepřímé, kombinované). Digitální tisk – tiskové techniky. Potiskovatelnost papírů a metody stanovení následujících tiskových vlastností (příjem barvy, tisková penetrace, povrchová pevnost, prášivost).



Problémy s výrobou a užitím papíru
Vyučující: prof. Ing. Miloslav Milichovský, DrSc.

Definice smyslu papírenské chemie, jejího úkolu a hlavního nástroje papírenské chemie.
Význam a začlenění pomocných prostředků pro papír a celulózu (PPPC) do papírenské chemie – základní rozdělení. Rozdělení PPPC používaných při výrobě a získávání základních papírenských surovin. Rozdělení PPPC při výrobě papíru. Rozdělení PPPC k ovlivňování kvality papíru aplikovaných do papíroviny. Rozdělení PPPC k ovlivňování kvality papíru aplikovaných povrchově. Mechanismus vytváření vazebného systému papíru. Princip vazebného systému u papírů pevných za mokra. Vazebný systém papíru v mokrém stavu (Campbellův jev, adheze vody, koheze celulózových vláknitých materiálů).
Rozdíly mezi aplikacemi látek ovlivňujícími pevnost papíru do hmoty a povrchově. Hydrokohezivní vazebný systém papíru a jeho ovlivňování (narušování aplikací jemných částic s nevazebnými schopnostmi – plnidla, hydrofobizující disperse, zlepšování aplikací škrobů, CMC, PVA apod.), souvislost s opacitními vlastnostmi.
Systém voda – papír, chování papíru při styku v kapalném stavu. Systém voda – papír, chování papíru při styku s vodními parami. Rozdílná citlivost makro- a mikropórovitých papírů na způsob jejich zvlhčování (vliv schopnosti zvlhčovacího zařízení tvořit jemné a monodispersní kapičky).
Smršťování papíru při jeho výrobě. Kroucení papíru. Sorpční hysterese, tj. závislost vlhkosti papíru na relativní vlhkosti vzduchu.
Prášení papíru a jeho povrchová pevnost.
Základní typy plnidel používaných v papírenství.
Fyzikální, chemické, cenové a papírenské vlastnosti nejvýznamnějších papírenských plnidel (vliv na potiskovatelnost, povrchovou pevnost, pevnostní a optické vlastnosti papíru). Rheosedimentace – významný jev související s chováním papírenských suspenzí.
Výhody a nevýhody aplikací plnidel při výrobě papíru (požadavky na ideální plnidlo).
Formace listu papíru a její ovlivňování. Dvojstrannost papíru a její ovlivňování.
Základní druhy retenčních prostředků, princip jejich působení.
Klížení papíru, smysl, základní technologické postupy, problémy při klížení. Klasická a syntetická klížidla – princip technologie klížení.
Barviva a barvení papíru (rozdělení do jednotlivých skupin, výhody a nevýhody jednotlivých skupin). Optické zjasňovací prostředky.
Mikrobiologie a kontrola slizů v papírenství.
Vliv stupně recirkulace vod na technologii a vlastnosti papírenských výrobků. Recirkulace v průmyslu celulózy a papíru – technologický, ekonomický, ekologický význam. Recirkulace podsítovych vod u PS – stav poznání.
Rozpuštěné látky organické a anorganické povahy v rozpustné i koloidní formě a jejich vliv na technologii a vlastnosti vyrobeného papíru.



Environmentální aspekty průmyslu papíru a celulózy
Vyučující: prof. Ing. Miloslav Milichovský, DrSc.

Úvod. Legislativa vodních a plynných emisí. Vodní zákon. Definice veličin charakterizujících znečištění vod AOX, TOX, EOX. Vodní hospodářství v průmyslu celulózy a papíru, 1. stupeň ČOV a 2. stupeň ČOV. Mechanické čištění, biologické a chemické čištění. Biologické čištění (aerobní, anaerobní). Bio-makro, bio-indikátor MFO (mixed function oxidase) - vícefunkční enzym oxidasa v rybách. Úskalí a otevřené problémy průmyslu celulózy a papíru. Schéma technologie konkrétních čistíren odpadních vod, 2. stupeň ČOV SEPAP Štětí. Kalové hospodářství. Zahušťovací zařízení.
Schéma obecné čistírny odpadních vod (biologické + zpracování kalu vyhníváním). Měřicí a dávkovací zařízení na ČOV (kontinuální měření BSK5, dávkovací čerpadla). Pískový filtr. Využití papírenských kalů.
Anaerobní čištění odpadních vod (principy a rozdíly mezi aerobním čištěním). Anaerobně-aerobní čištění papírenských vod. Fyzikálně-chemické a chemické metody čištění odpadních vod. Principy postupu navrhování čistíren odpadních vod, specifické plošné zatížení, sedimentace prostá, rheosedimentace.
Nové bělírenské postupy, příprava bělicích chemikálií, biotechnologie.
Energie a ekologické problémy při výrobě vysokovýtěžkových buničin.
Recyklovaná vlákna – životní prostředí (srovnání nákladů z hlediska energie, životního prostředí při použití TMP a recyklovaných vláken při výrobě novinového papíru).
Přehled a princip současných de-inking technologií (hledisko recirkulace odpadních vod).
Vymezení pojmů recyklace, recirkulace, regenerace, rekuperace. Recyklace (jednoduchá, složitá, úzká, široká). Rozbor jednotlivých druhů recyklace z hlediska využití sběrového papíru (papírenské a energetické využití). Recyklace papíru a vliv počtu obrátek na kvalitu sekundární vlákniny.Vyčíslení závislostí obsahu vícekrát recyklovaných sekundárních vláken v zanášené sekundární vláknině na stupni recyklace (výši obsahu celkových sekundárních vláken v zanáškách). Spalování recyklovaného papíru. Recyklace papíru.



Laboratoř oboru
Vyučující: Ing. Břetislav Češek, CSc., Ing. Jan Gojný, Ph.D., Ing. Michaela Filipi, Ph.D.

Výroba papíru na laboratorním papírenském stroji. Stanovení vybraných mechanických a fyzikálních vlastností papíru. Optické vlastnosti papíru a jejich měření. Formace papíru a způsob jejího stanovení. Měření nečistot ve vzorcích papíru. Tiskové vlastnosti papíru a jejich stanovení.

Seminář závěrečné práce
Vyučující: prof. Ing. František Potůček, CSc.

Obecné rysy současné vědecké publikace. Etika publikování. Výtvarná stránka publikace. Technický jazyk publikace. Základy typografie. Struktura závěrečné práce licenčního studia. Tabulky. Obrázky. Rovnice. Symboly. Jednotky a rozměry veličin. Citování literárních pramenů.