مواد الیافی و افزودنی در ساخت کاغذ

  • پنج شنبه, 18 خرداد 1396 ساعت 06:30
  • منتشرشده در کاغذ

ساخت کاغذ و فرآیند چاپ

توصیف فرآیند کرافت

قسمت دوم

پس از انجام مرحله پخت، مایع سیاه با شستن از خمیر جدا می شود و در چند مرحله، مواد شیمیایی آن بازیابی شده، مایع پخت بازیابی می گردد. فرآیند پخت می تواند ناپیوسته یا پیوسته باشد. در پخت ناپیوسته، دیگ پخت (دایجستر) را از خرده چوب و مایع پخت به قدر کافی پر می کنند، به طوری که مایع روی خرده چوب ها را بپوشاند. سپس دایجستر طی یک برنامه زمانی از پیش تعیین شده، معمولا با گذراندن مایع پخت پرفشار از یک مبدل گرمایی، گرم می شود. هوا و سایر گازهای تراکم  ناپذیر از یک شیر کنترل فشار که در بالای دایجستر نصب شده است، خارج می شود. معمولا پس از 1 تا 5/1 ساعت دایجستر به دمای بیشینه (معمولا 170 درجه سانتی گراد) می رسد و پخت تا دو ساعت ادامه می یابد تا واکنش های پخت کامل شوند. پس از آن، محتویات دیگ پخت به درون تانک دمشیز تخلیه می شود. در این تانک خرده چوب های نرم شده به الیاف تفکیک  می شوند، بخار بسیار داغ در یک مبدل گرمایی متراکم شده به آب داغ تبدیل می شود و برای شست وشوی خمیر به کار می رود.

در پخت پیوسته، معمولا خرده چوب ها را پیش از ورود به دایجستر در یک ظرف بخاردهی گرم می کنند تا هوا و سایر گازهای تراکم ناپذیر خارج شوند. سپس خرده چوب ها و مایع پخت، پیش از ورود به دایجستر، به مدت مشخصی از یک ناحیه دمای حد واسط (120-115 درجه سانتی گراد) عبور می کنند تا نفوذ مایع پخت به درون خرده چوب ها، به مقدار کافی و یکنواخت انجام شود. سپس مخلوط را یا با عبور پرفشار از یک مبدل گرمایی یا با تزریق بخار، به دمای پخت می رسانند و در آن دما، 1 تا 5/1 ساعت نگاه می دارند. پس از تکمیل پخت، مایع مصرف شده داغ به درون یک ظرف کم فشار هدایت می شود و در آنجا، بخار مورد نیاز برای ظرف بخاردهی اولیه تولید می شود. به طور معمول خمیر را پیش از تخلیه، با مایع تا دمای کمتر از صد درجه سانتی گراد خنک می کنند تا از رسیدن آسیب مکانیکی به الیاف جلوگیری شود.

خرده چوب پخت شده از مایع باقیمانده، در فرآیند دقیقی که شست وشوی خمیر قهوه ای نام دارد، جدا می شود. متداول ترین روش، استفاده از یک ردیف استوانه های شست وشوی خلأ جریان مخالف است که در آنها، مایع به گونه ای جابه جا می شود که رقت آن حداقل باشد. در بعضی از دایجسترهای پیوسته، یک مرحله شست وشوی پخشی در ارتباط با مرحله جداسازی مایع مصرف شده و خنک کردن خمیر وجود دارد. به دنبال شست وشو، خمیر الک و سپس تمیز می شود. این عملیات، برای تولید خمیر کرافت با کیفیت خوب ضروری است.

 

سیستم بازیابی مواد شیمیایی

بازیابی مواد شیمیایی و انرژی از مایع سیاه مصرف شده و بازسازی مایع سفید تازه، بخشی جدانشدنی از عملیات کرافت است. «مایع سیاه ضعیف» (با 15 درصد مواد جامد)، حاصل از شست وشوی خمیر قهوه ای را به طور معمول از مراحل زیر می گذرانند. رساندن غلظت مایع سیاه ضعیف از 15 درصد به حدود 50 درصد در تبخیرکننده ها در نخستین مرحله صورت می گیرد و به دنبال آن مراحل زیر عملی می گردد:

- اکسایش مایع سیاه برای کاستن از بوی بد آن،

- تغلیظ مایع و تولید مایع «سیاه قوی» (حدود 70 تا 75 درصد مواد جامد)،

- سوزاندن مایع در کوره بازیابی همراه با افزودن سولفات سدیم (Na2SO4) برای جبران کمبود گوگرد و سدیم،

- حل گدازه حاصل از کوره و به دست آوردن مایع سبز

- قلیایی کردن مایع سبز با استفاده از آهک (که در کوره آهک به دست آمده است) برای تولید مایع سفید و حذف مواد زاید.

کوره های آهک با تکلیس کربنات کلسیم (به صورت سنگ آهک با گل آهک وارد کوره می شود) آهک زنده (CaO) را تولید می کند. در کارخانه هایی که از دستگاه تبخیر مستقیم استفاده می کنند اکسایش مایع سیاه (به طور معمول با هوا) برای تبدیل ترکیب های بدبوی گوگرد و کاهش بوی نامطبوع، مرحله مهمی به شمار می آید. در برخی از کارخانه های کرافت جدید، به جای دستگاه تبخیر تماس مستقیم، از یک «تغلیظ کننده» که به طور غیرمستقیم با بخار گرم می شود، استفاده می کنند و با این کار دیگر به اکسایش مایع سیاه نیازی نیست. یک کار مهم در کوره بازیابی، کاهش شیمیایی ترکیب های اکسیدشده گوگرد در خاکستر و گدازه به سولفید است. این فرآیند با اندازه گیری بازده کاهش کنترل می شود. در حفظ میزان قدرت مایع سبز (غلظت TTA)، تلفیقی از دو عامل مهم دخالت دارد.

غلظت بیشتر، مقدار مواد شیمیایی قلیایی را افزایش می دهد. در نتیجه، همواره منبع ذخیره ای از این ترکیب ها وجود دارد و احتمال قطع عملیات با آسیب به آن کاهش می یابد، اما غلظت بسیار زیاد TTA اثر نامطلوبی بر کارآیی قلیاسازی دارد، به این معنا که بار مرده بیشتری از Na2Co3 باید در سیستم مایع در حرکت باشد.

 

شیمی فرآیند خمیرسازی کرافت

واکنش هایی که در جریان پخت کرافت روی می دهند، پیچیده هستند و به خوبی شناخته نشده اند. آنچه به عنوان دانش موجود توسط کلپ خلاصه شده، حاکی از آن است که لیگنین متورم شده در خرده چوب ها، بر اثر یون های هیدروکسیل و هیدروسولفید موجود در مایع پخت، به قطعات و مولکول های کوچک تری شکسته می شود. کربوهیدرات ها، به ویژه همی سلولزها و تا حدودی سلولز نیز تحت تاثیر شیمیایی قرار می گیرند و تا اندازه ای حل می شوند. معمولا در جریان یک پخت عادی، حدود 80 درصد لیگنین، 50 درصد همی سلولزها و 10 درصد سلولز حل می شوند. در شرایط مناسب، اجزای لیگنینی مستعد انجام واکنش های تراکمی هستند تا با خود یا با لیگنین حل نشده و احتمالا با کربوهیدرات ها ترکیب شوند. خارج ساختن لینگنین متراکم شده از خمیر دشوارتر است. عقیده بر این است که یون هیدروسولفید با بستن گروه های واکنش پذیر (مانند گروه های هیدروکسیل در موقعیت های بنزیلی) از میزان واکنش تراکمی می کاهد. دو «نیروی پیش برنده» واکنش ها در فرآیند کرافت، غلظت قلیا (اندازه گیری شده به صورت قلیای موثر یا قلیای فعال) و دما است. در گستره معمولی دما (155 تا 175 درجه سانتی گراد)، به ازای هر ده درجه سانتی گراد، سرعت نسبی کلپ را برای واکنش انتخاب کرده اند و از اینجا، روشی را برای بیان طول مدت پخت و دمای پخت تنها به صورت یک متغیر بسط داده اند. هنگامی که نمودار سرعت نسبت واکنش نسبت واکنش نسبت به زمان پخت بر حسب ساعت رسم می شود، سطح زیر منحنی فاکتور H نام دارد. مفهوم فاکتور H را می توان برای کنترل پخت، به ویژه هنگامی که در طول پخت دما متغیر است، به کار برد.

  ادامه دارد...

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)