ساخت کاغذ و فرآیند چاپ

مواد الیافی و افزودنی در ساخت کاغذ

  • سه شنبه, 16 خرداد 1396 ساعت 06:39
  • منتشرشده در کاغذ

خمیرسازی شیمیایی مکانیکی CMP

خمیرهای شیمیایی مکانیکی معمولا با تیمار شیمیایی نسبتا شدید و به دنبال آن، پالایش در فشار معمولی تولید می شوند. بسته به شدت پخت (از نظر مواد شیمیایی، دمای پخت و مدت پخت)، بازده معمولا بین 85 تا 90 درصد متغیر است. این نوع خمیر خواص مقاومتی بهتری دارد و در ماشین کاغذ شکل پذیرتر است، اما افت ضریب پراکنده سازی نور (ماتی) در آن بیشتر است. معمولا خمیرهای CMP را به عنوان خمیر مقاومت دهنده در کاغذ روزنامه مصرف می کنند.

 

به گزارش چاپ و نشر،در فرآیندهای CMP و CTMP آغشته سازی و نفوذ مواد شیمیایی لازمه موفقیت فرآیند است. بسیار ضروری است که در این مرحله، خرده چوب ها عاری از هوا باشند. بهترین راه برای رهایی از حباب های هوا، پیش بخاردهی خرده چوب ها در فشار معمولی است. برای آغشته سازی و نفوذ مواد شیمیایی، چند نوع دستگاه در دسترس است که بعضی از آنها به تازگی طراحی شده اند. در اینجا توده خرده چوب ابتدا فشرده می شود و سپس در محلول آغشته کننده منبسط شده خیس می خورد. هدف دستیابی به آغشتگی یکنواخت همه خرده چوب ها با وجود رطوبت اولیه متفاوت آن هاست.

فرآیندهای شیمیایی

هدف در فرآیندهای تولید خمیر شیمیایی، تجزیه و حل لیگنین و خارج ساختن آن است. به طوری که آنچه بر جای می ماند، سلولز و همی سلولزها به صورت الیاف سالم و به نسبت تغییرنیافته است. با روش های تولید خمیر به طریق شیمیایی می توان قسمت عمده لیگنین خمیر را خارج کرد. این روش ها مقداری سلولز و همی سلولز را نیز تجزیه می کنند. در نتیجه، در مقایسه با فرآیندهای مکانیکی، بازده خمیر شیمیایی کمتر بوده و در حدود چهل تا پنجاه درصد نسبت به مقدار چوب اولیه است. در فرآیند شیمیایی، خرده چوب ها (چیپس) در دما و فشار بالا با مواد شیمیایی مناسب در محلول آبی پخته می شوند. دو فرآیند مهم از این نوع عبارت اند از فرآیند کرافت و فرآیند سولفیت (اسیدی). فرآیند کرافت به دلیل داشتن مزیت امکان بازیابی مواد شیمیایی و خواص مقاومتی مطلوب خمیر، موقعیت بهتری را به دست آورده است. فرآیند سولفیت که تا سال 1940 رایج تر بود، دوباره مورد توجه قرار گرفته و ممکن است گسترش بیشتری نیز پیدا کند.

فرآیند کرافت

یکی از فرآیندهای شیمیایی، فرآیند کرافت که بیش از هفتاد درصد خمیرهای شیمیایی در جهان را شامل می گردد. در فرآیند کرافت، خرده چوب ها (چیپس) در محلولی از هیدروکسید سدیم (NaOH) و سولفید سدیم (Na2S) پخته می شوند. قلیائیت سبب تخریب مولکول لیگنین و تبدیل آن به مولکول های کوچک تری می شود که به صورت نمک سدیم در مایع پخت حل می شوند. از خمیر کرافت، کاغذ محکمی به نام کرافت تولید می شود (Kraft در زبان آلمانی به معنی محکم). خمیر رنگ بری نشده آن بسیار تیره رنگ (قهوه ای) است و گازهای حاصل از عملیات پخت کرافت عمدتا سولفیدهای آلی و بسیار بدبویی هستند که این خود یک مساله مهم زیست محیطی را به وجود می آورد.

فرآیند کرافت حدود صد سال پیش با تغییری چند در فرآیند سودا (که در آن فقط از هیدروکسید سدیم به عنوان ماده شیمیایی فعال استفاده می شود)، توسط کارل اس دال با افزودن سولفات سدیم به مایع پخت به وجود آمد. تبدیل سولفات سدیم به سولفید سدیم در جریان پخت، تغییری ناگهانی در سینتیک واکنش ها و در خواص خمیر حاصل از پخت سوزنی برگان به وجود آورد. در واقع استفاده از سولفات سدیم در بازیابی و بازسازی مایع پخت کرافت، سبب شده که گاهی این فرآیند را فرآیند سولفات نیز بنامند. وجود سولفید سدیم در مایع پخت، تاثیر چندانی بر تولید خمیر از پهن برگان ندارد و خمیر پهن برگان هنوز هم عمدتا به فرآیند سودا تهیه می شود. خمیر رنگ بری نشده، بر اثر پخت کوتاه تر با بازده بیشتر تولید می شود که دارای لیگنین بیشتری است و برای تولید کاغذ بسته بندی مقوا مناسب است. خمیر رنگ بری (سفید) شده، لیگنین کمتری دارد و برای تولید کاغذ سفید مناسب است.

نام گذاری و تعاریف

مایع سفید (مایع پخت) که محتوی مواد شیمیایی فعال پخت، یعنی هیدروکسید سدیم (NaoH) و سولفید سدیم (Na2S) است، برای پخت خرده چوب ها مورد استفاده قرار می گیرد. مایع سیاه که محتوی ترکیب های حاصل از انحلال لیگنین است، پس از تغلیظ در کوره بازیابی سوزانده می شود تا گدازه های معدنی مفید، یعنی کربنات سدیم (Na2Co2) و سولفید سدیم (Na2S) به دست آید. این گدازه در آب حل شده، مایع سبز را تولید می کند که با آهک زنده (CaO) ترکیب می شود. Na2CO2 به NaOH تبدیل و مایع سفید بازسازی می شود.

در بیشتر کارخانه ها، مایع سفید را در گستره 25 تا 35 درصد (بر مبنای قلیای قابل سنجش کل TTA) نگاه می دارند. سطح پایین بحرانی سولفیدیته، به خوبی تعریف نشده است، اما بیشتر متخصصین معتقد هستند که در سولفیدیته کمتر از 15 درصد، سرعت پخت کاهش زیادی می یابد و کیفیت خمیر صدمه می بیند. معمولا سطح سولفیدیته بالاتری مورد استفاده قرار می گیرد تا کیفیت مناسب پخت حفظ  گردد و استفاده از مواد شیمیایی گوگرددار ارزان قیمت (همچون Na2SO2) به مقدار اقتصادی ممکن باشد.

در موردی اینکه آیا قلیای فعال AA یا قلیایی موثر EA معیار بهتری از غلظت مواد شیمیایی فعال در پخت کرافت است، اختلاف نظر وجود دارد. اگرچه NaOH و Na2S هر دو در واکنش های پخت شرکت دارند، می توان نشان داد که NaOH عامل پیش برنده اصلی است. از آنجا که در محلول پخت، Na2S به صورت زیر هیدرولیز می شود:

Na2S + H2O  NaOh + NaSH

چنین نتیجه می گیریم که فقط نصف Na2S در تعیین سینتیک واکنش واقعا موثر است. در یک کارخانه با کنترل خوب سولفیدیته، انتخاب قلیای فعال یا قلیای موثر برای سنجش مواد شیمیایی، تفاوت عملی چندانی ندارد، اما در مواردی که سولفیدیته در گستره وسیعی تغییر می کند، یک قلیای فعال ثابت، متناظر با یک قلیای موثر متغیر است و انتخاب یکی از دو پارامتر به منظور کنترل، باید با توجه به برتری های هریک صورت گیرد.

 برگرفته از کتاب «مفاهیم نظری و کاربردی ساخت کاغذ و فرآیند چاپ»

 

ترجمه و تالیف دکتر مهدی منظورالاجداد

این مورد را ارزیابی کنید
(0 رای‌ها)