۱۷:۱۷ - ۱۳۹۷/۱۰/۰۹

چوب از سه ماده اصلي سلولز، همي سلولز و ليگنين تشكيل شده است. در فرآيند‌هاي شيميايي توليد خمير كاغذ، ليگنين كه نوعي ماده شيميايي تيره رنگ است و مانند چسب ميان اليافي در چوب عمل مي‌كند، ماده‌اي مضر است و ما سعي مي‌كنيم با اعمال روش‌هايي آن را از چوب خارج كنيم.

توليد كاغذ به روش O.C.C


اگر ليگنين به خوبي از چوب خارج نشود، رنگ كاغذ پس از مدتي و در معرض نور به زرد و قهوه‌اي مي‌گرايد، كما اين‌كه دركاغذهاي روزنامه كه ماندگاري آن براي ما اهميت كمتري دارد، ليگنين كمتري را از چوب خارج مي‌كنند و مي‌بينيم كه پس از مدتي كه در مجاورت نورآفتاب قرار مي‌گيرند زرد مي‌شوند.

 

گرده بينه‌هاي چوبي وقتي وارد كارخانه كاغذسازي مي‌شوند، توسط دستگاه چيپر به چيپس‌هايي در ابعاد 3-2 سانتي‌متر طول و 2-1 سانتي‌متر عرض با ضخامت10- 5 ميلي‌متر تبديل مي‌شوند و سپس وارد دستگاه بخارزني مي‌شوند.

 

با توجه به اين‌كه در داخل سلول‌هاي چوب هم آب وجود دارد، ليگنين موجود در الياف چوب‌ها در اثر بخار آب و فشار به طور كامل نرم شده و قابليت جداسازي الياف چوب تا حد زيادي افزايش مي‌يابد. در ادامه آنها را به داخل دايجيستر يا ديگ پخت مي‌فرستند و به وسيله مواد شيميايي چوب را به اصطلاح مي‌پزند.

 

سلولز با توجه به درجه پليمريزاسيون بالا (DP) (DP=Degree of Polymerization) در اين مواد شيميايي حل نمي‌شود، ولي همي سلولز با توجه به DP پايين‌تر مقداري حل مي‌شود. سپس محلول خروجي دايجستر را- كه مايعي سياه رنگ به نام ليكور (ليگنين حل شده) است- از انتهاي ديگ خارج مي‌كنند و با افشانه كردن آن به عنوان سوخت مجدد از آن استفاده مي‌كنند.

 

در مرحله بعد بايستي الياف به‌طور کامل از يکديگر جدا شوند که اين کار توسط دستگاهي به نام ريفاينر (پالايشگر) صورت مي‌پذيرد. اين دستگاه داراي دو دسيک است که در سطح آنها برجستگي‌هاي کوچکي وجود دارد. در بسياري از موارد يکي از دو ديسک ثابت و ديگري مي‌چرخد. محلول خمير به فاصله کم ميان اين دو صفحه وارد مي‌شود. بر اثر چرخش صفحه دوار دو اتفاق مي‌افتد. يکي اين‌که الياف به هم چسبيده از يکديگر جدا شده و دوم اين‌که بر اثر برخورد زائده‌هاي ديسک دوار با ديواره الياف، آنها حال پرزدار مي‌يابند که اين امر در اتصال الياف به يکديگر از اهميت بالايي برخوردار است. هر چه پرزهاي الياف بيشتر شوند، اتصالات بيشتري مي‌دهند و راديكال‌هاي آزاد يا OH‌هاي بيشتري براي پيوند هيدروژني آماده مي‌شود. البته فاصله اين دو ديسك هم بر اساس استانداردهايي تعيين مي‌شود تا از فاصله‌اي معين، به هم نزديك‌تر نشوند كه فيبر آسيب ببيند. در اين مرحله خمير چوب ما آماده است.

 

براي تهيه خمير كاغذ از كاغذ و مقواي باطله و ضايعاتي (آخال)، در ابتدا بايد موادي كه به دستگاه آسيب مكانيكي مي‌زنند مثل سنگ، خاك، ‌فلز (منگنه)،‌ چسب و ... را از كاغذ جدا كنيم.

 

براي اين كار به صورت تدريجي كاغذ را در حوضچه‌هاي آب گرم – دما بين 30 تا 40 درجه سانتي‌گراد- مي‌ريزيم و با چرخش‌ پدال‌هايي آميزه را به هم مي‌زنيم و مخلوط مي‌كنيم. فلزات و مواد سنگين ته‌نشين مي‌شوند و چسب و پلاستيك – مثل تسمه دور آخال، نخ شيريني و غيره- به دور پدال و چنگك گير مي‌كنند. دماي آب را نبايد تا حدي بالا برد كه پلاستيك‌ها نرم شود و با چسبيدن به پدال مانع اختلاط صحيح شوند.

 

ابعاد حوضچه‌ها هم بنا به كارخانه كاغذسازي، از قطر يك و نيم متر تا 4 متر و ارتفاع از يك متر تا 3 متر متغير است. سپس كاغذ محلول در آب را كه اكنون خمير مانند است، بيرون مي‌كشند. بعد از آن خمير را به داخل دستگاه‌هاي كلوخه شكن مي‌فرستند تا الياف‌هاي باز نشده از هم جدا شود. در اين مرحله غلظت خمير حدود 80 درصد است كه بايد غلظت آن را در آب به حدود 3 الي 4 درصد رساند. پس براي رسيدن به اين غلظت، خمير را با آب مخلوط مي‌كنيم. پايين آوردن غلظت خمير به الياف اين امکان را مي‌دهد که در طي فرايند توليد کاغد از جهت‌گيري مناسب‌تري برخوردار شوند. به اين صورت كه وقتي غلظت خمير كم باشد، به فيبرها كه در محيط مايع قرار دارند فرصت مي‌دهيم كه جهت‌دار شوند. بعد خمير به قسمت ورودي ماشين كاغذسازي (هد باكس) كه مانند مخلوط كن مي‌ماند، مي‌رود. در روش (O.C.C) در اين قسمت خمير چوب به اين خمير اضافه مي‌شود. چند لوله، خمير را روي ميز كاغذ يا فوردينير كه تسمه‌ نقاله‌هايي به صورت توري (واير) است، پخش مي‌كنند.

 

اين توري‌ها، سوراخ‌هاي ريزي دارند و زير آنها نيز دستگاه مكش (suction) تعبيه شده است. وايرها به آرامي نيز تكان مي‌خورند که اين امر به شکل گيري بافت کاغذ کمک مي‌کند. هنگامي كه غلظت خمير به 40درصد رسيد، خمير حاصله كه اكنون حالتي خشك و سفت به خود گرفته، از ميان غلطك‌هاي مختلفي به اسم خشك‌كن يا دراير عبور مي‌كند تا آب بيشتري از آن گرفته شود. اين سيلندرها داغ هستند و با حرارت آب باقي مانده در خمير را تبخير مي‌كنند. اين حرارت به‌طور معمول از دو طريق تأمين مي‌شود.

 

يا روغن هيدروليك داغ به داخل سيلندرها ريخته مي‌شود و يا با مشعل به درون سيلندرهاي استيلي كه يك طرفشان باز است حرارت دميده مي‌شود. تعداد سيلندرها هم بستگي به ضخامت و گراماژ و كيفيت كاغذ دارد. هر چه ضخامت يا گراماژ كاغذ مد نظر ما بيشتر باشد، سرعت چرخش و گردش سيلندرها بايد كندتر باشد تا مدت زمان ماندگاري يا ماند خمير روي غلطك‌ها بيشتر باشد. اگر به جاي مدت زمان طولاني‌تر، دما را بالا ببريم كاغذ حالت تردي و شكنندگي پيدا مي‌كند. بعد از جمع‌آوري كاغذها دور رول در قسمت تريمينگ يا لبه‌زني، لبه‌هاي ناصاف كاغذ با تيغ بريده مي‌شود و يا كاغذ به اندازه دلخواه مشتري درمي‌آيد.

 

بازيافت كاغذ در كشور

 

در كشورهاي ديگر به‌طور معمول از كاغذ بازيافتي براي توليد انواع كاغذ و مقوا استفاده مي‌كنند. اما در كشور ما از آخال فقط براي توليد لايه مياني مقوا (فلوتينگ) استفاده مي‌شود و علت آن هم دو چيز است. يكي تفكيك نكردن كاغذ و مقوا در ابتداي خطوط کاغذسازي و ديگري نبود فرآيند رنگبري براي تهيه كاغذ چاپ و تحرير از كاغذهاي بازيافتي است. رنگ‌بري به‌طور معمول به وسيله آب اكسيژنه (هيدروژن پراكسيد-H2O2) و ساير مواد شيميايي انجام مي‌شود.

 

با هر بار بازيافت کاغذ خواص مکانيکي و فيزيکي آن افت پيدا مي‌کند، بنابراين در بيشتر نقاط جهان تعداد دفعات بازيافت يک کاغذ مشخص از 5 بار تجاوز نمي‌کند. توجه داشته باشيد که براي بهبود خواص رطوبتي و ظاهري کاغذ مي‌توان از مواد و پرکننده‌هاي شيميايي مختلفي مانند آلوم، پارافين و...استفاده کرد که بسته به نوع کاربرد نهايي کاغذ متفاوت هستند.

 

امروزه مي‌توان با بررسي الياف کاغذهاي بازيافتي در زير ميکروسکوپ و اطلاعات موجود در استاندارد‌هاي بين المللي ( همچون استاندارد TAPPI)، به ويژگي‌هاي ميکروسکوپي و ماکروسکوپي الياف کاغذهاي بازيافتي پي برد.

 

به ياد داشته باشيد که براي توليد يک تن خمير کاغذ به طور متوسط به قطع 17 اصله درخت جنگلي نياز است!