بررسی صنعت کاغذ سازی

عنوان :
صنعت کاغذ سازی

چکیده
افزایش جمعیت به ویژه در کشورهای در حال توسعه که به لحاظ منابع چوبی فقیرند و ازدیاد تقاضا بار دامنه وسیعی از تولیدات حاصل از فیبر ، فشار زیادی را بر منابع چوبی اعمال نموده . با توجه به مفهوم توسعه پایدار که در آن هم حمایت از اکوسیستم و هم خواسته های در این پروژه به ارائه فرآیندهای تولید کاغذ از منابع فیبری کشاورزی پرداخته شده است . منابع فیبری کشاورزی از محصولات فیبری یا پس مانده های محصولات کشاورزی حاصل می آیند . ذخیره عظیمی از مواد اولیه تجدید شونده که در خمیر سازی قابل استفاده اند ، وجود دارد . که در سالهای آتی بطور فزاینده ای مورد استفاده قرار خواهند گرفت .

فصل اول

مقدمه ای بر کاغذ
1 ـ 1 : مقدمه
کاغذ یک پاره اصلی تمدن بشر طی دو هزار سال گذشته بوده است و ارتباط بسیار نزدیک ما با این ماده سبب شده است تا آن را ماده ای با پیچیدگی خاص ندانیم . اما این تصور از حقیقت به دور است . کاغذ از منابع گیاهی تهیه می شود ، لذا هم از نظر مورفولوژی و هم از نظر فیزیکی و شیمیایی ماده پیچیده ای است . خود فرآیند تولید کاغذ یعنی اساس فرآیند صاف سازی و تشکیل شبکه ضعیفی از نمود الیاف تا حد زیادی پیچیده است . این نمود شبیه کاغذ با وجود مقاومت کم آن ، بایستی به طور پیوسته از بخش های پرس و خشک کن ماشین کاغذ عبور کرده و با سرعتی که در حال حاضر حدود 60 است . به صورت نوار ، پیچانده شود ؛ عملی که در جریان آن نمود کاغذ تحت کشش قرار می گیرد برای جلوگیری از پارگی های متوالی کاغذ و یکنواختی آن ، برخی از پیشرفته ترین فناوری های مهندسی کنترل مورد نیاز است . در این فصل بحثی کوتاه در زمینه کاغذ و انواع آن ، تاریخچه و کاربرد آن ارائه خواهد شد .
1 ـ 2 . تاریخچه
لزوم ثبت و انتقال افکار و عقاید و ارتباط با همنوع از ابتدای تاریخ ، انسان را وا داشت تا راهی برای آن پیدا کند . انسانهای اولیه با الهام گیری از محیط پیرامون خود و با ابزار و وسایل موجود این امکان را هر چند بصورت ابتدایی فراهم آوردند که اولین نشانه های آن را می توان در غارهای لاسکو 1 ولتامیر 2 مشاهده نمود . بعدها لوحه های گلی ، فلز ، سنگ ، پوست درختان ، پست حیوانات، استخوان و …. به عنوان موردی جهت نوشتن یا نقاشی کردن مورد استفاده قرار گرفت لوحه های گلی بدست آمده از تمدن بین النهرین ( میان رودان ) حاکی از رواج این ماده برای نوشتن در این تمدن می باشد . اولین کتابها در خاورمیانه و بی الواح گلی نوشته و در مجاورت آفتات خشک شد . مهترین الواح این دوره الواحی است که مربوط به حماسه " گلیگمش " است . این الواح براحتی می شکستند و تمام زحمت سازند گانش بر باد می رفت . مصریان باستان 2000 الی 2500 سال قبل از میلاد ، نوشتن روی کاغذ پاپیروس را آغاز کردند . پاپیروس نام گونه ای از نی شبیه خیزان است که در کرانه رود نیل می روید . نی را بصورت تسمه می آوردند و با کمک نشاسته به یکدیگر می چسباندند . این روش Explicit.liber نامیده می شود . کمبود پاپیروس در آسیای صغیر شد . در حالیکه مردم هندوستان ، آسیای جنوب شرقی ، خاور دور به خاطر مسایل مذهبی از پوست استفاده نمی کردند . 105 سال قبل از میلاد مسیح اولین کاغذ را Is'ai lum در چین ساخت . مود اولیه این کاغذ را ضایعات کنف ، بامبو و شاهدانه تشکیل داده بود . این کاغذ چون زیاد به هم مالیده و سفت نبود براحتی پاره می شد . کلمه کاغذ از نام چینی ها چندین سال نحوه ساخت کاغذ را در پرده نگه داشتند اما کم کم این روش از چین به هندوستان و اروپا رسید و از سمرقند و آسیای مرکزی گذشت .
در اروپا ، کاغذ جایگزین پوستها گردید . در سال 1450 با ابداع صنعت چاپ در آلمان ، تقاضا برای کاغذ و به دنبال آن نیاز به منابع جدید لیگنو سلولزی افزایش یافت ، در حدود 105 سال بعد در بیشتر کشورهای اروپایی و نیز مکزیک کارخانه های کاغذسازی با وسایل دستی ایجاد گردید .
مردم اروپای جنوبی این فرایند را آموحتند و ساخت تکه های کاغذ ار نزدیک به پایان قرن چهاردهم آغار کردند . سازندگان انگلیسی در قرن هفدهم تولید را آغاز و یک قرن چهاردهم آغاز کردند . سازندگان انگلیسی در قرن هفدهم تولید را آغاز و یک کارخانه کاغذ سازی در ایالات متحده 1690 تاسیس کردند . در این زمان تمام کاغذ اروپا از پنبه و کتان ساخته می شود . چاپ کتاب با انجیل گوتنبرگ آغاز شد به طور فزاینده ای تقاضا برای کاغذ را افزایش داد .
در حدود سال 1750 ، در هلند مخلوط کنی ابداع شد که آن را هولندر نامیدند در سال 1799 ، روبر فرانسوی فرایندی برای شکل دهی کاغذ ورقی روس صافی سیمی متحرک اختراع کرد . در مدت تکامل و بهبود آن . به ماشین فرد رینیز تبدیل شد . در سال 1809 دیکینسون ماشین استوانه ای را اختراع کرد و بدین ترتیب ماشین فوردرینیر کنار رفت ، ولی در سال 1803 برتری ماشین فورد رینیر برای ساخت کاغذهای خوب معلوم شد . در سال 1826 اولین بار استوانه های بخار را برای خشک کردن به کار گرفتند و اولین ماشین فورد رینیر در ایالات متحده در سال 1827 متداول شد . متناسب با پایین رفتن قیمتها و توسعه تحصیلات عمومی تقاضا برای کاغذ افزایش یافت ، بنابراین کمبود کاغذ آغاز شد . یکی از مردم ساکسوئی به نام کلر فرایندی مکانیکی برای ساخت خمیر کاغذ از چوب ابداع کرد ، ولی کیفیت کاغذ تولید شده پایین بود . فرایند قلیایی برای ساخت خمیر کاغذ از چوب را وات و بورگس در سال 1851 ابداع کردند . در سال 1857 ، به شیمیدان آمریکایی نایلمن ، گواهی ثبت اختراع اولیه برای فرایند سولفیت اهدا شد ، که خمیر کاغذی خوب با سهولت رنگبری تولید می کرد . فرایند کرافت ( از واژه آلمانی کرافت به معنی قوی ) در آزمایشهای اولیه که ذهن در دانزیگ انجام داد در سال 1884 به نتیجه رسید . این فرایند به طور متداول همچنین فرایند سولفات نامیده می شود ، زیرا سدیم سولفات به عنوان ماده شیمیایی جبرانی برای محلول پخت استفاده می شود . عامل حل شده ، با وجود این ، نیست . در سال 1909 فرایند سولفات به ایالات متحده معرف شد . در آن زمان تولید خمیر کاغذ به 48 درصد مکانیکی ، 40 درصد سولفیت ، 12 درصد قلیایی تقسیم شده بود .

فرایند سولفات به تدریج در صنعت تولید کاغذ جای خودش را باز می کرد ( جدول 2 ) ، و در سال 1981 توزیع آن به 5/10 درصد مکانیکی و گرما مکانیکی ، 5/3 درصد سولفیت ، 2/78 درصد سولفات ، و 7/7 درصد نیم شیمیایی تقسیم شد ساخت خمیر کاغذ به تدریج به صنعتی مستقل تبدیل شد در حالیکه به خدمت صنایع دیگر علاوه بر ساخت کاغذ در آمد . ریون ، سلولوز استرها و اترها ، و سلولوز نیترات بار مصرف در پلاستیک و مواد منفجره از لحاظ تجارتی مهم شده است و بیشتر خمیر کاغذ با کیفیت بالا را مصرف می کند . کنترل و مصرف محصولات جنبی صنعت کاغذسازی به توجه بسیار زیادی نیار دارد . ایجاد محصولات مفید از لیگنین و مایعات زاید نشان دهنده افزایش درآمد برای این صنعت و راه حلی برای مشکل آلودگی روخانه هاست ، ولی توسعه واقعاً تازه آغاز شده است و بیشتر محصولات جنبی هنوز به صورت ضایعات تلقی و سوخته می شود .
1 ـ 3 : تاریخچه کاغذسازی در ایران
هخامنشیان تا زمان حمله اسکندر بر روی لوحه های گلی می نوشتند و این در حالی است که از دوران فرمانروایی پارت ها پوست های نوشته شده به دست آمده است که به آن " دیفترا " می گفتند و ریشه دفتر که امروزه به کار می رود ، از همان گرفته شده
است .
در حدود سال 650 میلادی ساسانیان کاغذ چینی را که از پوست درخت توت ساخته می شد به ایران وارد کردند ، اما این کاغذ منحصراً برای مدرک مهم دولتی به کار برده می شد.
در سال 751 میلادی در زمان عباسیان و در جنگ میان آنان با اعراب تعدادی از چینی هایی که اعراب را در جنگ ریزی می دادند به اسارت درآمدند . در میان اسیران چند تن کاغذساز بود که آنها را به سمرقند برده و با استفاده از دانش آنها صنعت کاغذسازی را در این شهر رایج نمودند .
1 ـ 4 : اهمیت کاغذ :
کاغذ در طول تاریخ پیدایش خود تاکنون ، پیوسته اصلی ترین و پایدارترین ابزار انتقال اندیشه بشری بوده و بی تردید تا سالیان مدید نیز چنین خواهد بود . پیدایش و گسترش وسایل ارتباطی صوتی و تصویری و همچنین شبکه های رایانه ای نه تنها از مصرف کاغذ در جهان کم نکرده ، بلکه همچنان این مصرف در حال افزایش است . امروزه کاغذ یکی از کاغذهای مهم و استراتژیک به شمار می آیند و رشد مصرف سرانه آن در یک کشور ، یکی از شاخصهای رشد و توسعه اقتصادی ، اجتماعی و فرهنگی به شمار می آید .
اهمیت خمیر و کاغذ در اقتصاد برخی کشورها به حدی است که کشورهای تولید کننده و مصرف کننده سازمانها و کنسرسیومهایی برای آن ایجاد کرده اند .
نقش کاغذ در دنیای کنونی و معرفی مصرف سرانه آن به عنوان شاخص برای توسعه از یک سو و نیز قیمت گذاری چاپ و تحریر در کشور توسط دولت و نظارت بر توزیع آن ، اهمیت کاغذ را روشن می سازد .

1 ـ 5 : تعریف کاغذ و انواع کاغذ :
زمانی که به کاغذ فکر می کنیم ، ذهن ما در درجه اول به سمت ماده ای برای نوشتن و چاپ متمرکز می شود و احتمالاً در مرحله بعد به ماده ای برای بسته بندی اشیاء . با وجود این به دلیل اینکه محصولات بسیار دیگری مثل پارچه ، مقوا ، کاغذ مورد نیاز است . در هر صورت ، کاغذ را می توان با تکیه بر روش تولید آن تعریف کرد ؛ ماده ای ورقه ای ساخته شده از شبکه ای از الیاف طبیعی سلولزی که به ته نشینی از یک تعلیق آبی تشکیل شده است . محصول شبکه ای از الیاف در هم رفته با ساختاری تقریباً لایه ای و ضخامت حدود mm 300 – 30 است . پهنای یک لیف حدود mm 50 – 10 است . در نتیجه . یک ورق کاغذ تحریر با ضخامت mm 10 حدود 5 تا 10 فیبر در مقطع عرضی ضخامت است .
همه گونه کاغذی که تاکنون ساخته شده است :
1 ـ کاغذ آب خشک کن 2 ـ کاغذ سیگار
3 ـ کاغذ نقاشی 4 ـ آگهی های چاپی رنگی ( پوستر )
5 ـ کاغذ برای کیف دستی 6 ـ برای آتش بازی
7 ـ ویژه کتاب مقدس 8 ـ کاغذ ضد زنگ زدگی
9 ـ کاغذ برای ترقه 10 ـ کاغذ کامک
11 ـ کاغذ دولا برای اسناد 12 ـ کاغذ آباژور
13 ـ کاتالوگ 14 ـ کاغذ خشک کن معمولی
15 ـ کپی نامه ها 16 ـ کاغذ رنگارنگ
17 ـ کاغذ طناب باقی 18 ـ کاغذ برای تهیه تشک
19 ـ کاغذ ویژه لحاف 20 ـ کاغذ بلوری
21 ـ کاغذ اطلسی 22 ـ کاغذ های نازک چوب
23 ـ کاغذ پنبه کوهی 24 ـ کاغذ نوشتنی
25 ـ کاغذ چاپ 26 ـ کاغذ چتائی ( کنفی )
27 ـ کاغذ بسته بندی 28 ـ کاغذ ابریشمی
29 ـ کاغذ ویژه نامه های محرمانه 30 ـ کاغذ چاپ افست
31 ـ کاغذ های دو لا و چند لا 32 ـ کاغذ یوشینو
33 – کاغذ بسته بندی قهوه ای رنگ 34 ـ کاغذ کاهی بسته بندی
35 ـ کاغذ ویژه بسته بندی میوه 36 ـ کاغذ صابون
37 ـ کاغذ بسته بدی شبه مانیلی 38 ـ کاغذ های ویژه پاکت سازی
39 ـ کاغذ ویژه کارت دعوت 40 ـ کاغذ پوست نما
41 ـ کاغذ ویژه گراورسازی با نور آفتاب 42 ـ کاغذ پلی کپی ( میمئوگراف )
43 ـ کاغذ ویژه دستگاههای فشار
44 ـ کاغذ ویژه القاب و عناوین ( برای اشراف قدیم )
45 ـ کاغذ های پوشش بام 46 ـ کاغذ ویژه دفتر اسناد
47 ـ کاغذ ویژه زیر قابی 48 ـ کاغذ ویژه لابی کاغذ کاربن
49 ـ کاغذ ویژه نگهداری و روپوش کاغذ عکاسی
50 ـ کاغذ دیواری نقش دارو رنگی
51 ـ کاغذ پارچه ای 52 ـ کاغذ واشر ( برای پیچ و مهره ها )
53 ـ کاغذ قیر اندود 54 ـ کاغذ فیبری آتش بازی
55 ـ کاغذ صافی 56 ـ کاغذ ورقی سفید فرانسوی
57 ـ کاغذ غلاف 58 ـ کاغذ ضد روغن و چربی ها
59 ـ کاغذ هیدرفیل 60 ـ کاغذ عایق
61 ـ کاغذ روزنامه 62 ـ کاغذ مجلات مصدر
63 ـ کاغذ کرافت اکسید سیمان 64 ـ کاغذ نازک
65 ـ کاغذ پارافینی 66 ـ کاغذ پارچه ای ویژه گیشه سازی
67 ـ کاغذهای ویژه کارت بازی 68 ـ کاغذ فشنگ سازی
69 ـ کاغذ فشنگ سازی 70 ـ کاغذ نوشتنی ساخته شده از مانیل
1 ـ 6 ـ کابرد کاغذ :
دو کارکرد اصلی کاغذ عبارت اند از انتقال اطلاعات و محافظت از کالا در جریان نقل و انتقال و توزیع . فرآورده های کاغذی انتقال اطلاعات عبارت انداز انواع کاغذ چاپ و تحریر ، روزنامه ، مجله ، کتاب ، برچسب ، نامه و صورت حساب . فرآورده های بسته بندی عبارت ند از جعبه های مقوایی ، قوطی ، پاکت ، کیسه ، ساک و زنبیل . غالباً کاربرد اطلاع رسانی و بسته بندی بر هم منطبق می شوند . همچنین بسته بندی کاغذی و کیفیت آن ، بر کالا جنبه تبلغی نیز دارد .
با توجه به کاربرد و شش دسته عمده کاغذ و مقوا تولید و مصرف می شود :
1 ـ چاپ و تحریر
2 ـ مقوای ساده و مقوای کنگره ای
3 ـ روزنامه
4 ـ مقوای کارتن
5 ـ کاغذ و مقوای بسته بندی
6 ـ انواع کاغذهای بهداشتی ( مانند دستمال کاغذی )
همانگونه که در شکل 1 ـ 2 دیده می شود ، مقدار تولید همه انواع کاغذ ارقام بزرگی است.
جالبترین و غالباً پر ارزشترین فرآورده های کاغذی در دسته " سایر موارد " قرار دارد . مثالها در این دسته عبارتند از کاغذ چای کیسه ای ، صافی ها ، اوراق بهادار ، کاغذ فشرده ، کاغذ عایق و کاغذ سیگار 3 با توجه به آمار سال 192 بیش از 40% از تمامی کاغذهای تولید شده در جهان برای هدفهای ارتباطی و اطلاع رسانی مصرف می شود . ( روزنامه ، چاپ و تحریر ) و بیش از 50% برای مصارف بسته بندی و بهداشتی به کار می رود ، حدود 10% باقیمانده شامل کاربردهای ویژه مثل کاغذهای صافی و عایق سازی الکترکی در مبدلها و … است .
کاغذ کاهی و روزنامه :
کاغذی است که در خارج برای بسته بندی گوشت و یا میوه کم حجم به صورت پاکت استفاده می شود و سابقاً از کاه گندم ساخته میشد و زرد رنگ بوده است ، در حال حاضر کاغذ روزنامه و مجلات را بطور اشتباه کاهی می نمایند و نظر باینکه مصرف آن یکبار می باشد و بعدا از آن استفاده نخواهد شد احتیاج به مقاومت زیاد ندارد .

کاغذ ترن . مترو :
بلیط ترن و مترو بیشتر بصورت مقوائی ساخته می شود که بایستی استحکام و مقاومت داشته تا از نظر سوراخ کردن بلیط مقدور باشد و حجم کوچکی دارد و مقاومت آن در قبال کشش و پارگی مطرح نبوده و فقط استحکام آن مورد نظر است .
کاغذ آلبوم :
کاغذی است سیاه رنگ و یا دارای رنگهای مختلف که بایستی فشرده و محکم باشد . همچنین پارگی و کشش کمتر در آن اثر دارد .
کاغذ تصویر نقاشی :
اصولاً بصورتی ساخته می شود که بیشتر نقش تصویر و یا نقاشی در داخل خلاء آنها نمایان باشد . این کاغذ کمتر اطو می شود تا حالت لیزری روی سطح خود را حفظ کند .
کاغذ یادداشت :
این کاغذ به مقاومت زیادی احتیاج ندارد زیر جهت یکبار مصرف استفاده می گردد .

کاغذ نیمه کرافت :
در ساخت کارتن استفاده می شود و نظر باینکه مقاومت زیادی در برابر فشردگی و ضربات احتیاج دارد اغلب از خمیر نیمه شیمیائی ساخته می شود .
کاغذ دفاتر مدرسه :
جهت محصلین و استفاده از آن در امور تحصیلی بکار برده می شود و بایستی دوام بیشتر داشته باشد که مورد مطالعه و بهره برداری قرار بگیرد .
کاغذ جعبه کفش :
کاغذی است فشرده با چسب مخصوص که اغلب در سه قشر ترکیب می شود مانند جعبه دستمال کاغذی و یا جعبه کاغذ بهداشتی از دو قشر خمیر مکانیکی و یک قشر خمیر شیمیائی ساخته می شود .
کاغذ جلد دفاتر :
دفتر چه های مدارس امور بازرگانی احتیاج به قشر خمیر ضخیم دارد که مورد استفاده و مصرف باشد .
کاغذ درب و سقف ماشین :
کاغذی است که برای درب و سقف ماشین ساخته می شود . مقوائی است که به چسبهای اوره آغشته شده که در برابر نفوذ آب و شستشوی ماشین کاملا مقاومت داشته و آب در داخل آن نفوذ نکند و در حالت ظاهریش تغییری داده نشده و وضع خود را حفظ نماید .
در ضمن با ایزولاسیون در مقابل سرما ، گرما از انتقال ؛ صدا جلوگیری می کند .
کاغذ اسناد رسمی ، چک و تمبر :
کاغذی است بهادار که در مقابل زمان و پارگی مقاومت زیادی دارد .
کاغذ فشنگ شکاری :
این کاغذ باید بقدری فنریتن داشته باشد که در موقع خالی کردن فشنگ به بدنه تفنگ صدمه نرساند و با گلوله مخلوط نشود .
کاغذ کپی نامه :
کاغذ نازکی است که برای کپی نامه ها بوسیله کاغذ کاربن ساخته می شود . نازکی آن اغلب جهت بایگانی است تا حجم زیادی نداشته باشد .
کاغذ پاکت :
کاغذی است که برای خواربار و میوه استفاده می گردد و در مقابل پارگی مقاومت آنرا دارد .
کاغذ دوک :
نوعی از کاغذ ضخیم بوده که می بایست مقاومت زیادی در مقابل ضربه داشته باشد استفاده این کاغذ اغلب در ریسندگی و بافندگی می باشد و استحکام آن باعث می شود که یک دوک چند بار مورد استفاده قرار گیرد .
کاغذ چمدان :
عبارتست از مقوای بسیار فشرده که مانند کاغذ درب و سقف ماشین آغشته به چسبهای اوره جهت عدم نفوذ آب است سطح آن با غلطکهایی دارای نقش بخصوص و فرم و عکسهای مخلتف بطور برجسته و با لاک خصوص رنگ دار منقوش می گردد .
کاغذ پوشه :
کاغذی است که از نوع مقوای بسیار فشرده که در ما قبل پارگی مقاومت دارد و برای ساختن پوشه و دیگر موارد نیاز استفاده می گردد .

کاغذ کاربن :
کاغذی است بسیار نازک و نسبتاً محکم که با محلولی سیاه و آبی و چرب آغشته شده و جهت تکثیر تعداد نامه ها مورد استفاده قرار می گیرد .
کاغذ آبکش :
در مواقعی که برای نوشتن از جوهر استفاده می شود احتیاج به کاغذی می باشد که اضافه جوهر را خشک نماید بنابراین کاغذی ساخته می شود که الیاف نسبتا بلند و بدون چسب را دارد و خاصیت حداکثر جذب مایعات را داشته باشد .
کاغذ سیگار :
کاغذ بسیار نازکی است که از الیاف بلند ساخته شده و مواد شیمیائی مخصوصی در آن بکار می رود که سوخت آنرا کاملتر و مقدار قیر آنرا کمتر نماید .

فیلتر روغن :
فیلتر روغن از عایق و مقدار زیادی پنبه تشکیل شده و در صورتی که مواد خارجی وارد روغن شود آنرا تصفیه می نماید ، و در ساخت فیلتر عایق کاغذ حرارت داده می شود و با قیر داغ بکلی آغشته شده و پس از سرد شدن از نفوذ آب جلوگیری می نماید . و به این دلیل در قیرگونی و روی بامها از آن استفاده می شود و فیلتر روغن و عایق مانند کاغذ آبکش هیچگونه چسبی ندارد .
کاغذ کرپه :
کاغذی است که در روی ماشین کاغذ سازی به حالت کنگره ( موجدار ) تولید می شود . از خصوصیات آن مقاومت زیاد در مقابل ضربات می باشد و از آن در پاکتهای سیمانی و یا مواد دیگر استفاده می شود و در مواقع افتاده روی زمین منفجر نمی شود و بعلت موجدار بودن ، مانند کمک فنر ماشین تحمل ضربه را دارد .
کاغذ جعبه شیر :
دارای الیاف بلند چسب دارد پارافین شده می باشد که شیر در داخل آن عرضه می کند پارافین باعث آن می شود که محتویات آن از مواد آلوده خارجی مصون باشد .
کاغذ فیبر پرس پان :
کاغذی است بسیار فشرده و آغشته به مواد مخصوص که برای عایق بندی و همچنین جهت عدم نفوذ آب در روغن بکار می رود .
به مقاومت و کشش احتیاج دارد .
کاغذ تکثیر :
کاغذی است که خمیر چوپ مکانیکی در آن زیاد بکار رفته است و در ساخت آن چسب کمتر بکار برده می شود و می تواند در موقع تکثیر اسناد ماشین گستتنر جوهر را بلافاصله به خود جذب نماید تا جوهر به نسخه دوم سرایت نکند .
کاغذ دوبلکس :
این کاغذ حالتی مقوائی و پنبه ای دارد مانند جعبه دستمال کاغذی و دیگر جعبه های بهداشتی که در دو قشر ساخته می شود . قشر اولی آن که از الیافت ارزان مانند خرده کاغذ یا خیر چوب و قشر بالائی از آن از خمیر گران با الیاف بلند سفید که قابلیت چاپ عالی را دارد . قشر اول مقاومت جعبه را تامین می کند و قشر دوم برای نمای ظاهری و چاپ است که ترکیب این دو قشر حالت تخته سه لائی دارد .
کاغذ مجله :
مانند کاغذ روزنامه می باشد لکن نظر با اینکه مجله مورد استفاده عموم می باشد درصد الیاف آن بیشتر از کاغذ روزنامه است تا مقاومت آن در مقابل پارگی تامین شود .
کاغذ دوبله آلومینیوم :
کاغذی است نازک و مقاومت که با قشر آلومینیوم نازک چسبانده شده و برای پیچیدن مواد دارای چربی و مواد غذائی دیگر بکار برده می شود .

کاغذ عکاسی :
این کاغذ باید هم مقاوم بوده و هم فشرده باشد که عکس حالت تابندگی کمتر داشته و همچنین مقاومت بیشتری داشته باشد .
کاغذ بهداشتی :
دارای الیاف بلند و آبگیر جهت خشک کردن دست و صورت .
کاغذ پاکت میوه :
کاغذی است از نوع گرافت و مقاومت و دارای الیافی بلند است در مقابل پارگی مقاومت دارد و محتویات داخل پاکت را حفظ می کند تا پاره نشود .
کاغذ سمباده :
کاغذی است دارای الیاف بلند و مقاومت زیاد در مقابل پارگی که یک سطح آن مواد سیلیسی آغشته به چسب می باشد و پس از خشک شدن برای سائیدن چوب و زنگ آهن استفاده می شود .
کاغذ کارت جغرافیائی :
کاغذی است دارای الیاف بلند و مواد شیمیائی مخصوص که در حالت رطوبت مقاومت فوق العاده ای در برابر پارگی دارد .
کاغذ کرافت کارتن :
کاغذی است ساخته شده از الیاف بلند چوب نوعی درخت سوزنی کاج که احتیاج به مقاومت در برابر کشش و پارگی دارد . این کاغذ در ترکیب جعبه کارتن مرکب از سه قشر است ، قشر داخلی و خارجی و در میان دو قشر آن کاغذ نیمه کرافت که مقاومت در برابر ضربات را دارد تشکیل می دهد .
کاغذ کامپیوتر :
کاغذی است بسیار سخت و فشرده که جهت سوراخ کردن کامپیوتر و استفاده مکرر برای دادن آمار و اطلاعات کامپیوتری بکار می رود .
کاغذ کیسه چای :
ساخته شده از الیاف بلند و ماده مخصوص شیمیائی که در برابر رطوبت مقاون دارد . برگهای چای را داخل آن می ریزند که پس از گذاشتن در داخل آب چوش قابل استفاده است .
اصولا تمام کاغذهائی که بوسیله سیلندرهائی با حرارت زیاد خشک می شوند تقریباً کامل استرلیزه و ضدغفونی می گردند .
1 ـ 7 : کاغذهای جدید دیجیتال
اگر از کاغذ دیواری خود خسته شده اید دکمه را بزنید تا طرح و رنگ آن عوض شود . راه زیادی تا رسیدن به این محصول نمانده است .
این کاغذ به دو صورت قابل عرضه است :
در فن آوری اول کپسولهای بسیار ریز پلاستکی در یک لفاف نازک جای گرفته اند که با تماس دکمه نقاط ، سیاه و یا سفید می شوند و به این وسیله شکل یک صفحه گرافیکی را به خود می گیرند ، برخی صفحه نمایش الکترونیکی در زمان قطع برق ، تصویر ایجاد شده بر روی این کاغذها محو نمی شود . کپسولها به اندازه یک دهم میلی متر هستند و با جوهر سیاه و ذرات رنگ سفید پر شده ند ، در این مورد ، رنگها هستند که با بار مثبت الکترونیکی شارژ می شوند . الکتوردهایی که در پشت کپسولها قرار گرفته اند ، می توانند موجب جذب یا رانش دانه های رنگ شوند . اگر به دانه های به سوی بالای کپسول رانده شوند ، سفید دیده می شوند و اگر به سمت پایین کشیده شوند ، سیاه دیده می شوند .
در حالت دوم از مهره های ریزی به طور یک دهم میلی متر استفاده شده و هر مهره دارای یک طرف سفید و یک طرف سیاه است هر مهره دارای دو قطب است به این معنی که هر مهره می تواند با بار الکتریکی مثبت شارژ شود . به این معنی که اگر زمینه الکترکی در مورد آنها به کار برده شود ، مهره ها به چرخش در خواهند آمد .
دکتر شرایدون دستگاهی اختراع کرده که می تواند در روز چندین کیلو مهره های پلاستیکی تولید کند ، به این صورت که یک دیسک فولادی به اندازه کف دست بر روی پایه چرخان نصب می گردد ، دیسک 300 بار در دقیقه می چرخد ، پلاستیک سفید مذاب به داخل بالای دیسک پمپ می شود و پلاستیک مذاب سیاه به قسمت پایین دیسک رانده می شود . نیروی سانتری فوژ موجب پرتاب هر دو به سمت لبه دیسک شده و در این جا دو رنگ به یک دیگر می پیوندند و با چرخش به شکل گلوله ای کوچک دو رنگ در می آیند . کاغذی که این گلوله های کوچک در لای آن قرار می گیرند ، از کوچک در الی آن قرار می گیرند ، از لاستیک سیلیکون ساخته شده و به محض اینکه مهره ها با لاستیک مایع مخلوط شدند ، به دور یک فیلم نازک پیچیده می شوند و به صورت کاغذ بریده می شوند ، سپس صفحات در میان روغن خیس می خورند تا روغن از منافد آن داخل شده و دور مهره ها را بگیرد . به این ترتیب اجاره می دهد که مهره ها به راحتی بغلتند .
در آینده کاغذ الکترونیکی می تواند دستگاههای نمایش گر دستی را سبک تر کند و عوض کردن باطری و شارژ نمودن آن منسوخ شود . زیرا کاغذ الکترونیک مانند صفحه نمایش کریستال مایع ، نیاز به نور پشت نداد و تغییر رنگ مهره ها و یا کپسولها نیز ، نیاز زیادی به انرژی ندارد .

1 ـ 8 : عصر جدید کاغذها :
شرکت Valentiniose :
مجموعه کاغذهای خود را که حال و هوای کاغذ های دست ساز با الیاف نخی و لبه های ناصاف را دارد ، تحت نام تجاری Buttenpapierfabric روانه بازار کرده است . این کاغذ ها در 10 رنگ عرضه می شود . 35 درصد مواد تشکیل دهنده این کاغذها بازیافتی و بقیه خمیر کاغذ شیمیای است . از این کاغذ ها برای چاپ بروشور ، تبلیغات پستی ، کاغذهای اداری ، لیبل و غیره استفاده می شود . این کاغذها در گراماژهای 90 ، 11 ، 135 ، 200 ، 300 ، گرم همراه با پاکت های مناسب با ابعاد DL ، C5 ، C4 در استاندارد DIN عرضه می شوند .
شرکت زرکال (Zerkall) کاغذهای شفافی ارایه کرده که در آن الیاف نخی نیز به چشم می خورد .
پاکت هایی با ابعاد نامتعارف 165 × 165 میلی متر از جمله محصولات جدید این شرکت هستند . از سوی دیگر کاغذ 170 گرمی در ابعاد 76 × 53 سانتی متر از دیگر تولیدات جدید و نامتعارف این شرکت می باشند . کاغذهای پارچه مانند نیز طرفداران فراوانی پیدا کرده است . به همین خاطر برخی به فکر تولید انبوه این کاغذهای دست ساز افتاده اند . جلوه های فلز نشان یا متالیک در حال حاضر خواهان فراوانی دارد . شرکت Papier union در مجموعه تولید Keykolour خود از این جلوه ها استفاده می کنند . در مجموعه کاغذ های Keykolour از شش نوع رنگ متالیک به رنگ های سفید ، طلایی صدفی ، طلایی زرد ، طلائی مسی و طلایی کبالت و طلایی فیروزهای استفاده می شود . شرکت Papier Union برای این کاغذها پاکت های همرنگ نیز تولید می کند .
شرکت Arjo Wiggins یکی دیگر از تولید کنندگان شاخص کاغذهای تحریری ، اخیرا کلکسیون Rives خود را روانه بازار کرده است . این کاغذها بسیار لوکس و گران قیمت در چهار مدل کلاسیک ، دیزاین ، ترادیشن و ریفلکشن عرضه می شوند . مدل کلاسیک (classic) الیافی بسیار لطیف و ریز دارد . در مدل دیزاین (Desigh) از نقاط برجسته سوزنی استفاده شده است . ترادیشن (Tradition) دانه بندی ریز و نرمی دارد و الیافت کاغذ ریفلکشن (Reflection) موج گونه است .
سفید شفاف
یکی از تمهیداتی که امروزه برای فروش کاغذ به کار می رود . استفاده از درجه بالای سفیدی در کاغذ است . شرکت Igepa با ارایه کاغذهای مارک Profimago استاندارد جدید در این زمینه ارایه کرده است . در حال حاضر افزایش میزان سفیدی کاغذ به عنوان یک ابزار مورد بازاریابی برای شرکت های کاغذ سازی تبدیل شده است .
شرکت Rhein-Maine-Papier نوعی کاغذ بسیار سفید که برای چاپ افست مناسب است به بازار عرضه کرده است . نام تجاری این کاغذ ولوت (Velvet) است . شرکت های دیگر نیز این استراتژی را در دستور کار خود قرار داده اند .
شرکت MD-Papier نیز یک کاغذ بسیار سفید ( 89 درصد بر اساس استاندارد ایزو ) با درجه پشت پوشانی (Opacity) بسیار بالا ساخته که استفاده از آن در چاپ افست بهترین کیفیت را عرضه می کند . نام تجاری این کاغذ Alpa Supra Plus است .
این ویژگی های منحصر به فرد در کاغذهای گلاسه بسیار مرغوب و کاغذهای نیمه مات که دارای سطحی مخملین و نرم هستند نیز به کار می روند . از این نوع کاغذ معمولا در چاپ مجله های مد ، کاتولوگ و کارهای تبلیغاتی مرغوب و با تیراژ بالا استفاده می شود .
شرکت زاندرس
(Zanders) نسل جدیدی از کاغذ برای فرایند چاپ جوهر افشان به نام
Instant Dry Gloss عرضه کرده است مزیت این کاغذ این است که مرکب روی آن بلافاصله خشک می شود . خشک شدن سریع کاغذ نیز رل مهمی در موفقیت صنعت چاپ افست دیجیتال به عنوان یک سیستم فراگیر بازی خواهد کرد . به همین خاطر شرکت زاندرس با هایدلبرگ و همچنین شرکت BASF همکاری همه جانبه ای برای ساخت کاغذ های جددی که مرکب روی آن با سرعت خشک می شود پایه ریزی کرده است . این کاغذ بلافاصله پس از عبور از سیلندر چاپ در ماشین های DI هایدلبرگ خشک می شود . در حال حاضر برای ماشین های دیجیتال کاغذهای ویژه ای تولید می شد . شرکت Mactes نیز اخیرا نوعی فویل تولید کرده که می توان از آن در چاپگر های فرمت بزرگ استفاده کرد . این فویل را پس از چاپ می توان به ماشین ، کامیون و سطوح دیگر در چارچوب یک استراتژی تبلغاتی چسباند . در حال حاضر شرکت های کاغذ سازی روی ساخت کاغذهای روی ساخت کاغذهای که بتوانند مدت های طولانی در فضای باز قرار گرفته و کیفیت خود را از دست ندهند ، کار می کنند .
شرکت 3M نوعی کاغذ ساخته که بدون نیاز به لمینیت می تواند مدت سه سال در فضای آزاد دوام بیاورند و کیفیت خود را حفظ کند .
کاغذهای الکترونیکی (E-papers) که توسط شرکتهایی چون زیراکس و آی . بی . ام عرضه شده ، می تواننند ولتاژ الکتریکی را از خود عبور دهند تا از این طریق متن و تصاویر روی کاغذ جان بگیرد . این فرایند در حال حاضر مراحل پژوهش را پشت سر گذاشته و تولید این کاغذ ها برای عرضه تجاری آغاز شده است .
مزیت این فن آوری جدید این است که می توان هر گونه اطلاعات را در عرض چند ثانیه به این کاغذ که مثل یک مانیتور بسیار نازک است ، منتقل کرد . در عین حال در عرض چند ثانیه نیز می توان اطلاعات را پاک و اطلات جدید تر را روی همان کاغذ به نمایش گذاشت .
1 ـ 9 : اصطلاحات کاغذ
تنوع اغلب ، در نتیجه ی تفاوت در وزن ، درجه ی براقیت ، پرداخت سطح ، جنس ، رنگ و ابعاد آن هاست ، غلتک هایی که در پهناهای مختلف تنظیم می شوند ، تعیین می کنند که ورق کاغذ تا چه حد ضخیم باشد . ضخامت یا قطر کاغذ ، وزن آن را معین می کند . کاغذهای وزین تر از کیفیت بهتری برخوردارند .
کاغذ را بر اساس وزن واحد سطح آن ( وزن پایه یا گراماژ ) دسته بندی می کنند . وزن پایه کاغذهای بهداشتی و تیشو 2g/m 40 ـ 10 ، کاغذ روزنامه 2g/m 50 ـ 40 ، چاپ و تحریر 2g/m 90 ـ 60 و انواع مقوا بیش از 2g/m 100 است .
براقیت بستگی به مقدار نوری دارد که از یک صفحه ی کاغذ منعکس می گردد . کاغذهای براق تر دارای کیفیت بهتری هستند . هر چه صفحه براق تر باشد . تصاویر و کلمات از وضوح بهتری برخوردارند و خواندن آن ها آسان تر است . دی اکسید تیتانیم و اکسید منیزیم دو تا از رایج ترین مواد شیمیایی ای هستند که جهت افزایش جلای کاغذ به خمیر اضافه می شود . درخشش متوسط برای یک رگ کاغذ سفید 82 است در حالی که یک صفحه ی آبی مایل به سفید با درخشش عالی ، میزان براقیتی در حدود 92 تا 94 خواهد داشت .
پرداخت به سطح کاغذ مربوط به می شود کاغذ های ارزان ناهموار را دندانه دار و پرز دار می گویند . این کاغذها با سطوحی ناهموار و فاقد استحکام ، معمولاً متخلخل و پر منفذ هستند و مرکب چاپگر را به جای آن که روی سطح خود نگه داند ، جذب می کنند باعث پخش شدن جوهر می شوند وقتی شما برای رسیدن به پرداختنی مستحکم تر کارخانجات ، کاغذ را روی دارم استوانه ای می پیچند و پوششی از خاک رس بر آن می افشانند . این پرداخت ، چیزی است که سازندگان کاغذ از آن به عنوان کاغذ پوشش دار یاد می کنند .
صیقلکاری
روش دیگری برای دست یافتن به یک پرداخت صاف و صیقلی است . کاغذ بدون پوشش روی درام هایی می چرخند تا به وسیله ی غلتک های فولادی صیقل داده شود . کاغذهای صیقل خورده از زبرترین تا صیقلی ترین . نرخ گذاری می شوند : کاغذهای Vellum کاغذ های بافته شده و کاغذهای هموار .
گرین ( الیاف )
اصطلاحی است برای وضع قرار گرفته و جهت خطوط بافت کاغذ همچنان که مخلوط اولیه (slush) روی صفحه ی نوری پیش می رود ذرات کوچک ، در جهت جریان به خط می شوند .
هنگامی که که کاغذ خشک می شود . ذرات به خط شده ، گرین کاغذ را شکل می دهند . کاغذ معمولاً روی گرین برش داده می شود و از آن به عنوان گرین بلند نام برده می شود .

فصل دوم

الیاف قابل استفاده در تولید کاغذ
الیاف مورد استفاده برای کاغذسازی ، سلول های ساختمانی گیاهان محسوب می شوند و در نتیجه از منابع گیاهی گسترده ای ممکن است تآمین شوند در عمل ، منابع تامین الیاف برای ساخت کاغذ توسط عواملی مثل در دسترس بودن ، بازده در واحد سطح و کیفیت الیاف محدود شده است .
گیاهانی که از فیبر آنها می توان کاغذ ساخت :
1 ـ گیاهانی که رشته های بذری دارند .
2 ـ پنبه
2 ـ درخت پنبه (kapo kier) : این درخت در مناطق گرمسیری می روید . گلهای درشت قرمزی دارد و میوه های آن مانند غوره پنبه پر از تار و پود پنبه مانندی است که در پاکستان به فراوانی می روید .
گیاهانی که الیاف لفافی ( رویهم و بهم بافته و پیچیده شده ) دارند .
1 ـ کتان
2 ـ شاهدانه
3 ـ رامی سفید ( گیاهی است که تار و پودش مانند رشته های درون ساقه شاهدانه و کتان برای بافتن طناب و کیسه گونی و کاغذ ویژه بانک و مانند اینها به کار می رود .
4 ـ رامی سبز
5 ـ گزنه معمولی
6 ـ درخت توت
7 ـ چتائی ( الیاف گونی بافی )
فیبر یا رشته هایی که از برگ و ساقه رستنی های گیاهی بدست می آید .
1 ـ شاهدانه مانیل Manille
2 ـ شاهدانه Sisal ( از گیاهان ویژه ریسندگی در مکزیک ، الیافت آن بسیار سفت و سخت است . در طناب باقی و ماهوت پاک کن سازی و ساختن کیف های دستی به کار می رود .
3 ـ شاهدانه موریس Maurice
4 ـ شاهدانه نیل
5 ـ آناناس
6 ـ نوعی خرما Raphia
7 ـ خرمای پا کوتاه
8 ـ بامبو ( خیزان )
9 ـ نیشکر
10 ـ تفاله های نیشکر که قند آن را گرفته اند .
11 ـ ذرت
12 ـ نی ( هر گونه )
13 ـ پوشال
14 ـ حصیر
15 ـ پوشال یا کاه برنج
16 ـ کاه یا پوشال جاودار ( گاودانه )
17 ـ کاه گندم
فیبر میوه ها
1 ـ نارگیل : از رشته ای ( ریشه ای ) نازک و ظریفی که در بالای میوه نارگیل
می روید .
درختان سوزنی برگ با رزین داران Resineux coniferes
1 ـ Epintte-Epicea
2 ـ نراد Sapin
3 ـ Meleze
4 ـ انواع کاج pins
5 ـ sapin de Douglas
6 ـ درخت سور Thuya – cedre
7 ـ cypres – chaune

درختان پهن برگ Feillus
1 ـ گونه ای تبریزی tremble
2 ـ صنوبر و انواع آن : کبوده و سپیدار و ….peuplier
3 ـ شاه بلوط chataignier
4 ـ افرا Erable
5 ـ نمودار tilleul
6 ـ راش ( مرس ) Hetre
7 ـ قان ( غان ) Bouleau
8 ـ توسکا Aune – Aulne
9 ـ گونه ای از ماگنولیا Tulipier
10 ـ درخت Tupelo
11 ـ درخت codalme : در مناطق گرمسیری می روید .
علاوه بر الیاف بکر که به طور مستقیم از منابع گیاهی به روش های شیمیایی و مکانیکی تولید می گردد ، الیاف بازیافتی نیز مورد استفاده بوده و سهم مهمی در تولید کاغذ و مقوا دارند .
در حال حاضر ، الیاف بازیافتی بیش از 30 درصد کل مواد خام مصرفی برای صنایع کاغذ را تشکیل می دهد و طی چند سال گذشته ، استفاده از این الیاف به طور پیوسته افزایش یافته است در حالی که تولید خمیر بکر تقریباً ثابت مانده است . در اروپا ، که مشکل تامین الیاف بکر وجود دارد ، الیاف بازیافتی بیش از نیمی از کل مواد اولیه مصرفی را تشکیل می دهد در حالی که در آمریکای شمالی و کانادا که چوب فراوان دارند ، میزان بازیافت خیلی پایین است . در نتیجه ، هنوز هدف ، افزایش بیشتر استفاده از الیاف بازیافتی است . به طوری که تقاضای مصرف کنندگان برای استفاده از الیاف بازیافتی در تولید کاغذ و مقوا در حال افزایش است و تمایل به سمت بازیافت متوالی کاغذهای بازیافتی است استفاده از الیاف در تولید تمامی انواع محصولات کاغذی از توزیع یکنواختی برخودار نیست . به عنوان مثال ، بسیاری از انواع محصولات مقوایی را می توان با استفاده از 100% الیاف بازیافتی تولید کرد درحالی که در بعضی از انواع مخصوص و مرغوب کاغذ چاپ و تحریر نمی توان هیچگونه استفاده ای از الیاف بازیافتی کرد .
اگر چه میزان مصرف الیاف بازیافتی در حال افزایش است ، اما میزان مصرف این نوع الیاف در تولید محصولات کاغذی دارای محدودیت است و استفاده 100% از الیاف بازیافتنی بسیار مشکل است . بخش اعظم الیاف بکر از منابع چوبی تولید می شود . اگر چه گیاهان یک ساله نیز در این زمینه نقش مهمی ایفا می کنند .
حدود 30% از سطح کره زمین را جنگ پوشانده اند و از حدود نیمی از این مساحت به صورت تجارتی بهره برداری می شود . بیش از 80% از کل چوب های صنعتی از جنگل های امریکای شمالی ، اروپا و روسیه تامین می شود . تقریباً دو سوم این چوب به صورت الواری و چوب های روکشی مصرف می شود .
سوزنی برگان و پهن برگان هر دو برای ساخت کاغذ مورد استفاده هستند که البته از نظر مورفولوژی الیاف و خصوصیات کاغذ سازی اختلاف زیادی با همدیگر دارند . الیاف سوزنی برگان نسبت به الیاف پهن برگان بلند تر و مقاومت تر هستند و نقش اصلی در تامین مواد خام کاغذ سازی دارند ( جدول 2 ـ 1 ) با وجود این ، به دلیل این که این الیاف به راحتی سبب تولید توده های میکروسکوپی الیاف در هم رفته در حین فرایند شکل گیری کاغذ می شوند ، کاغذ با توزیع غیر یکنواخت الیاف و با خصوصیات کیفیتی و ظاهری ضعیف تر تولید می کنند . از این رو ، در صنایع کاغذ استفاده از مخلوطی از الیاف سوزنی برگان و پهن برگان برای جبران همزمان مشکل مربوط به مقاومت و شکل پذیری کاغذ امری معمول است .
الیاف غیر چوبی به رغم مقادیر نسبتاً کم دارای اهمیت هستند ، بخصوص در کشورهای در حال توسعه که استفاده از مواد خام بومی می تواند تا حد زیادی سبب کاهش هزینه واردات کاغذ گردد . مهمترین منابع الیافت غیر چوبی شامل با گاس ، خیزران ، جوت . رامی کنف ، کتان ، پنبه است . البته انواع علفها مانند علف اسپارتو و کاه و کلش گندم ، جو ، چاوردار و برنج نیز در این زمینه مطرح هستند .
مهمترین مزیت این گیاهان نسبت به چوب رشد آنها در مناطق غیرجنگلی در شرایط نامناسب بارندگی و خاک است . در مجموع ، میزان بازده تولید در واحد سطح کشت آنها بیشتر از چوب است . به عنوان مثال ، بازده تولید کاه در هر هکتار حدود 20 تن است که تا حد زیادی بیشتر از رشد سالانه اکثر درختان جنگلی است . سرعت برداشت گیاهان غیر چوبی نیز نسبتاً زیاد است ( یک یا دو سال بعد از کاشت ) در حالی که برای برداشت چوپ به حدود 10 تا 20 سال زمان نیاز است .
خصوصیات کاغذ سازی هر یک از گیاهان غیر چوبی از یکی به دیگری و با چوب متفاوت است که عمدتاً به اختلاف مورفولوژی الیاف این گیاهان و تا حدودی هم به اختلاف ترکیبات شیمیایی دیواره الیاف آنها مربوط می شود .
مصرف سالانه کاغذ و مقوا در جهان حدود 250 میلیون تن است که بیش از نیمی از این مقدار در آمریکای شمالی و اروپا تولید می گردد . میزان خمیر و کاغذ تولیدی در آفریقا ، تنها 2/1 میلیون تن در سال است . مصرف کاغذ در کشورهای پیشرفته بسیار زیاد است و مصرف سرانه کاغذ و مقوا در نقاط مختلف دنیا به طور چشمگیری متغیر است .
آینده منابع سلولزی غیر چوبی
در آینده نزدیک به دلایل زیر منابع غیر چوبی سلولزی نقش تعیین کنندهای در ساخت خمیر کاغذ و کاغذ خواهند داشت .
1 ـ با توجه به اینکه نسبت طول به قطر الیاف سلولزی تولید شده از منابع غیر چوبی کمتر از الیاف چوب است و ساختمان بازتری دارند این الیاف از کیفیت کاربردی لازم در تولید کاغذ برخوردارند.
2 ـ ماده اولیه غیر چوبی ساختمان بازتری دارند ، درصد لینگنین آنها کمتر است و درصد پنتوزانهای این مواد اولیه بیشتر است بدین ترتیب تولید خمیر کاغذ از این مواد آسان تر و به انرژی و مواد شیمیایی کمتری نیاز است .
3 ـ انواع فرایندهای تولید خمیر کاغذ در مورد منابع غیر چوبی قابل استفاده بوده و می توان بوسیله این فرآیندها کاغذی با ویژگیهای قابل مقایسه با کاغذ حاصل از الیاف چوب تولید کرده و به انواع کاغذ مورد نیاز دست یافت .
4 ـ منابع غیر چوبی سلولزی به مقدار فراوان وجود داشته و هزینه تامین آن ناچیز است . بررسی های نشان می دهد که در حال حاضر سالانه حدود 2 میلیارد تن از این مواد وجود دارد و مقدار آن را می توان با توسعه کشت افزایش داد .
5 ـ با ترکب الیاف سلولزی از منابع مختلف غیر چوبی قادر به تولید کاغذ از 100% الیاف غیر چوبی خواهیم بود .
6 ـ منابع غیر چوبی در اغلب کشورهای در حال توسعه وجود داشته که این کشورها برای توسعه و استقرار صنایع کاغذ داخلی الزاماً باید از این منابع استفاده کنند .

فصل سوم

مرفولوژی ، ساختار و ترکیب شیمیایی سلول گیاهی
الیاف مورد استفاده برای کاغذ سازی ، الیاف مصنوعی نبود ، بلکه از راه بیوسنتز بصورت سلولهای گیاهی تولید می شوند .
سلول های گیاهی عمدتاً از پلیمرهای کربوهیدراتی آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین ( یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش می یابد و در حین فرایند لیگنینی شدن تولید می گردد ) تشکیل شده اند .
بخش کربوهیدراتی سلول به طور عمده از پلی ساکارید سلولز تشکیل شده است . بخشی از این ترکیبات شامل پلی ساکارید های غیر ساختمانی با وزن مولکولی کم به نام همی سلولزها هستند که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند . به نظر می رسید که با توجه به نام همی سلولزها ، این ترکیبات با سلولز ارتباط داشته باشند و به روش مشابهی با سلولز بیوسنتز شده باشند . اما در حال حاضر به خوبی مشخص شده است که این پلی ساکارید ها به روش متفاوتی بیوسنتز می شوند و نقش ویژه ای در دیواره سلولی گیاهان ایفا می کنند .
علاوه بر این ترکیبات مهم ، مقادیر کمی از مواد آلی قابل استخراج و مقادیر بسیار کمی از مواد معدنی نیز در دیواره سلولی الیاف وجود دارد .
ترکیب کلی سلول های الیاف گیاهی از نظر درصد کربن ، هیدروژن و اکسیژن بسته به درجه لیگنین شدن متغیر است . میزان این عناصر برای چوب حدود 50% کربن ، 6% هیدروژن و 44% اکسیژن است . از آنجایی که ترکیب عنصری کربوهیدراتها کم و بیش به صورت است ، میزان کربر موجود تقریباً حدود 40% است . لیگنین یک ترکیب آروماتیک با فرمول تقریبی می باشد . بنابراین ، میزان کربن آن به طور متوسط حدود 65 ـ 60% است.

ریخت شناسی الیاف و ساختار دیواره سلول چوب
دیواره سلولهای گیاهی از نشر شکل ممکن است از حالت کروی تا ستوانهای و از نظر اندازه از کمتر از mm 1 تا چندین سانتی متر متغیر باشد . در گیاهان عالی ، دو نوع دیواره سلولی اصلی قابل تشخیص است که شامل دیواره سلولی اولیه که اطراف سلول در حال رشد از پوشانده است و دیواره سلولی ثانویه که از پس از توقف رشد ولی تشکیل می شود می باشد . دیواره سلولی ثانیه که پس از توقف رشد طولی تشکیل می شود می باشد . دیواره سلول ، مخلوطی از مواد است و شامل ترکیبات ساختاری و غیر ساختاری است . اغلب این ترکیبات را پلی ساکاریدها تشکیل می دهند اگر چه لیگنین و پروتئینها نیز نقش مهمی دارند ترکیب ساختاری الیاف تا حدودی بلوری بوده و به شکل میکرو فیبریلهاست .
مهمترین ماده میکروفیبریلها سلولز است که پلی ساکاریدی خطی متشکل از واحدهای گلوکوپیرانوزی با پیوندهای گلیکوزیدی ( 4 1 ) است .
در چوب و گونه های دیگر گیاهی ، سلولز به صورت میکروفیبریلها وجود دارد که به صورت لایه های موازی آرایش یافته اند و با جهت یابیهای مختلف نسبت به محور سلول قرار دارند . در انواع مختلف جلبکهای سبز ، دو نوع عمده از جهت یابی میکرو فیبریلها دیده می شود که به صورت مارپیچهای سطحی و عمیق در اطراف سلول آرایش یافته اند . در گیانان عالیتر مثل چوب ها ، دیواره سلولی از لایه های مختلف میکرو فیبریلهای سلولزی تشکیل شده است که در درون شبکه ای از همی سلولزی و در مراحل بعدی رشد سلولی ، در درون شبکه ای از لیگنین قرار دارند . دو نوع اصلی چوب یعنی پهن برگان و سوزنی برگان برای ساخت کاغذ مصرف می شود سوزنی برگان عمدتاً به دلیل طول بلند الیاف و پهن برگان ، با وجود طول کوتاه ، به دلیل ایفای نقش مهم در کمک به بهبود شکل پذیری کاغذ مورد استفاده هستند .
دو اصلاح سخت چوب ( پهن برگ ) و نرم چوب ( سوزنی برگ ) دلالت بر خصوصیات فیزیکی چوب ندارد . در صنعت کاغذ سازی معمولاً چوبها از نظر ساختمان چوب و دیگر مایع سلولزی نظیر سلولز ، همی سلولز ، لیگنین ، کربور ئیدراته و صمغ به دو دسته تقسیم می کنند :
الف ـ چوبهای سخت ،
ب ـ چوبهای نرم .
از نقطه نظر تکنیکی چوبهای نرم با دانسته کم بر چوبهای سخت با دانسته بالا رحجان دارند زیرا چوبهای نرم الیاف مقاومی را تولید می کنند از آنجایی که فیبر آنها درازتر است ( البته علت دیگری هم دارد و آن اینکه درختان پهن برگ مواد مخصوصی مانند تامن دارند که هم رنگ کاغذ را تیزه می کنند و هم به هنگام پخته شدن تولید قسمتهای سخت و غیر قابل استفاده ای می نمایند از چوب درختان پهن برگ کاغذهای فشرده و محکم که تاب زیاد برای پاره شدن داشته باشند نمی توان ساخت و کاغذی که از این گونه درختان ساخته می شود برای پهن برگ ، در موقع نمد کردن خمیر کاغذ ، می توان برای انواع کاغذ و تار و پود آن را با خمیر شیمیایی درختان رزینی ساخت که دارای فیبرهای دراز هستند و باقی کاغذ را با خمیر درختان پهن برگ پر کرد . بنابراین کارخانه ها با بهم پیوستن و در هم ریختن انواع خمیرها برابر نمونه جنسی که می خواهند بیرون بدهند ، کاغذ دلخواه خود را می سازند .
ترکیب شیمیایی سلول گیاهی
سلولز
سلولز مهمترین ترکیب ساختاری دیواره ای سلول گیاهی است به کمک عمل فتوسنتز در برگ و از ترکیب CO2 و H2O ایجاد می شود . کاتالیزور چنین واکنشی ماده سبزینه یا گلروفیل است . الیاف طبیعی سلولز در واقع یک پلیمر خطی هستند که از واحدهای ساختاری تکراری سلولز بوجود آمده اند . الیاف سلولز که دوباره یافته گیاهی را تشکیل می دهند با مواد دیگری از قبیل لیگنین ( ماده سمی پایه فنلی ) . همی سلولز ، چربی ، مواد مومی و مصمغی ، پروتئین ، و مواد معدنی و آلی دیگری همراه می باشد .
بعد از حذف لیگنین و انواع دیگر مواد استخراجی نیز مهمترین ترکیب ساختاری کاغذ محسوب می شود . از نظر شیمیایی ، سلولز یک پلیمر خطی دارای ساختمان میکروفیبریلی شبه بلوری متشکل از واحدهای گلوکوپیرانوزی با اتصالات ( 4 1 ) گلیکوزیدی است . همچون بسیار از پلی ساکاریدها ، سلولز پلیمری پاشیده با وزن مولکولی زیاد است . بسته به نوع منبع سلولزی ، درجه پلیمریزاسیون سلولز از 10000 تا 15000 متفاوت است . سلولز 100% بلوری شناخته نشده است اما ساختمان سلولز دارای یک بخش بلوری و یک بخش غیر بلوری یا بی شکل است .
آنچه که سلولز را در میان گونه های مختلف متمایز می کند طول هر زنجیر پلیمر و درجه کریستالی سلولز در مقایسه با درجه ساختمان غیر کریستالی ( آمرف ) مولکول است و مقدار سلولز موجود در گونه های مختلف متفاوت است و اصولاً دو جزء مهم سلولز به نام آلفا سلولز گیاهان موجود است و مقدار آنها به ترتیب معادل 45 تا 55 درصد و 15 تا 25 درصد می باشد .
در جه بلورینگی بستگی به منشاء سلولز دارد . سلولز پنبه و انواع جلبکها مانند والونیا دارای درجه بلورینگی بسیار بالایی است در حالیکه سلولز چوب درجه بلورینگی پایینتری دارد . سلولز به وسیله باکتری استوباکترگزیلینوم است که سلولزی به صورت غشاء کوچک در اطراف سلول باکتری تولید می کند اما به نظر می رسد این سلولز مانند سلولز موجود در گیاهان نقش ساختاری ایفا نمی کند . بیوژنز سلولز در استوباکتر بسیار مطالعه شده و نشان می دهد که روند شکل گیری سلولز در باکتریها مشابه گیاهان است که در آن سلولز از واحدهای گلوکزی را به زنجیر در حال رشد پلیمر اضافه نماید.
همی سلولز
همی سلولزها گروهی از پلی ساکارید های غیر ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتز متفاوتی تولید می شوند . نام همی سلولز ها نشان دهنده ارتباط یا نزدیکی آنها با سلولز نیست . نقش همی سلولزها در دیوار سلول بخوبی شناخته شده نیست ، اما وزن مولکولی خیلی کم آنها نمی تواند همی سلولزیها را به عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند ( درجه پلیمریزاسیون آنها بین 200 ـ 150 است ) . تحقیقات نظری در این زمینه نشان می دهد که همی سلولزها ممکن است نقشی در انتقال آب داشته باشند . همی سلولزها معمولاً از واحدهای مونومری هگزوزی مثل -D گلوکوپیرانوز ، -D مانوپیرانوز ،-D گالاکتوپیرانوز و واحدهای پنیوزی مثل -D زایلویرانوز و -L آرابینوفورانوز تشکیل شده اند . مقادیر کمی از -D گلوکورونیک اسید یا -D گالاکتورونیک اسید و مشتقات 4 – O – متیل دار شده آنها نیز در ساختمان همی سلولز ها وجود دارد و واحدهای مونوساکاریدی مولکولهای همی سلولزها نیز ناحدودی استیل دارد شده اند . مطابق اطلاعات جدول 2 ـ 2 ، بخش قابل توجهی از همی سلولزها حتی بعد از لیگنین زدایی شیمیایی ، در خمیر کاغذ باقی می مانند . مهمترین همی سلولز موجود در سوزنی برگان گالاکتوگلوکومانان است که حدود 20% از وزن خشک چوب را تشکیل می دهد . زنجیر اصلی این همی سلولز از پیوند های ( 4 1 ) گلووپیرانوز و مانوپیرانوز تشکیل شده و واحدهای گالاکتوپیرانوز به صورت زنجیرهای جانبی یک طرفه با پیوندهای ( 6 1 ) به زنجیر جانبی بسته به منبع چوبی متفاوت بوده و نسبت گالاکتوز به گلوکز به مانوز از حدود 4 : 1 : 1 راه تا حدود 3 : 1 : 1 متغیر است . به علاوه ، این همی سلولز تا حدود استیل دار شده است .
آرابینوزایلن ( 4 ـ O ـ متیل گلوکورونو ) دومین همی سلولز مهم در سوزنی برگان محسوب می شود که حدود 10 – 5 درصد از وزن خشک چوب را تشکیل می دهد . این همی سلولز از واحدهای زالوپیرانوز با اتصالهای ( 4 1 ) تشکیل شده است که در موقعیت توسط -L آرابینوفورانوز و در موقعیت با -D گلوکورونیک اسید استخلاف شده است . نسبت این واحدها حدود 2 واحد به ازای هر 10 واحد زایلوز است .
مقادیر کمی از انواع دیگر همی سلولزها نیز در پهن برگان وجود دارد . به طور خاص ، چوب ملز دارای مقادیر زیادی همی سلولز آرابینو گالاکتان است ، در صورتی که در گونه های دیگر چوبی مقدار این همی سلولز ناچیز است .
همی سلولز مشترک در بین همه گونه های پهن بگران گلوکورونو زایلان است که اسکلت اصلی آن از زایلوپیرانوز با پیوندهای ( 4 1 ) تشکیل شده است و واحدهای 4 ـ O ـ متیل گلوکورنیک اسید با پیوندهای ( 2 1 ) به صورت جانبی به زنجیر اصلی ارتباط دارند . به علاوه ، اغلب واحدهای زایلوزی در موقعیت های و دارای واحدهای استیل هستند . گلوکورونو زایلان پهن برگان معمولاً بین 15 تا 30 درصد از وزن خشک چوب را تشکیل می دهد . همچنین پهن برگان دارای مقدار کمی از همی سلولز گلوکومانان به مقدار 2 الی 5 درصد وزن چوب هستند . ساختار این گلوکوماننها در پهن برگان بسیار شبیه به ساختار گلوکومانان سوزنی برگان و متشکل از واحدهای گلوکوپیرانوز و مانوپیرانوز با اتصالات ( 4 1 ) می باشد . بسته به گونه چوبی ، نسبت گلوکوز به مانوز بین 1 : 2 تا 1 : 1 تغییر می کند .
همی سلولزها در محیط اسیدی نسبت به سلولز بسیار آسانتر هیدورلیز می شوند ، اما پایداری آنها در محیط قلیایی بیشتر است . اثرات مثبت همی سلولزها روی خصوصیات خمیر و کاغذ امری کاملاً پذیرفته شده است اگر چه دلایل این امر بخوبی شناخته شده نیست . برای مثال ، مقاومت کششی کاغذ با میزان همی سلولزی آن ارتباط مستقیمی دارد . نظریه هایی وجود دارد که بر مبنای آنها ، همی سلولزهای آن در حین عملیات تهیه خمیر و پالایش مکانیکی روی سطوح الیاف جذب شده و به نظر می رسد که به پیوند بین الیاف کمک می کند . همچنین ، به دلیل طبیعت غیر بلوری و آبدوست همی سلولزی ها ، آنها ممکن است در افزایش و کشیدگی الیاف و همچنین انعطاف پذیری الیاف تر در حین شکل پذیری ورق کاغذ نقش داشته باشند .
همی سلولزها در محیط قلیایی محولل اند و با استخراج قلیایی می توان به راحتی آنها را از سلولز جدا سازی کرد . با وجود ین ، این عمل تنها زمانی ممکن است که الیاف چوبی قبلاً لیگنین زادایی شده باشند ، زیرا همی سلولزیها دارای پیوندهای کووالانسی با لیگنین هستند . ممکن است این انتظار وجود داشته باشد که عملیات انحلال و حذف همی سلولزیها را بتوان در حین خمیر سازی قلیایی انجام داد . اما عملاً ین امکان وجود ندارد . در حین پخت قلیایی چوب ، گلوکورونوزایلان در مراحل اولیه پخت می شود . اما در مراحل بعدی پخت روی سطوح الیاف و احتمالاً در درون دیواره های سلولی رسوب می کند . علت این امر تا حدود زیادی ناشی از کاهش انحلال پذیری همی سلولزهای حل شده و ته نشینی آنها به دلیل افت قلیائی مایع پخت و ناشی از مصرف آن در حین پخت و همچنین تییرات ساختمانی همی لولزها مانند حذف گروههای استیل و اسیدی است که سبب افزایش مقاومت همی سلولزها به انحلال در برابر قلیا می گردد . به این دلیل ، همی سلولز خمیرهای قلیایی ( کرافت ) بیشتر از خمیر های اسیدی . ( سولفیت ) است ( جدول 2 ـ 2 ) . این ته نشینی مجدد ممکن است عاملی موثر در مقاومت بیشتر خمیر کرافت نسبت به خمیرهای سولفیت باشد اما ، این تنها دلیل نیست .
پنتوزان
بخشی از جزء همی سلولزها دارای قندهای پنتوزی به طور عمده -L زایلوز و -L آرابینوز است . پلیمرهایی که چنین قندهای پنج کربنی را دارند ، نپتوزان نامیده می شوند . شناسایی این جزء در مواد گیاهی حائز اهمیت است . ( جدول 3 ـ 3 )

جدول 3 – 3 : مقدار قند در همی سلولز های ساقه چند گیاه منتخب
لیگنین
لیگنین مهمترین عامل تعیین کننده در فرآیند پخت سلولز و در نتیجه کیفیت کاغذ تولید شده به شمار می آید .
لیگنین پلیمری آروماتیک با ساختاری بسیار پیچیده است . تقریباً کلیه خصوصیات لیگنین در کاربردهای کاغذ سازی نقش منفی دارند و کاغذهای با کیفیت خوب از الیافی ساخته می شود که تقریباً عاری از لیگنین هستند . لیگنین سبب شکننده شدن کاغذ می شد و به دلیل اکسایش نوری و تشکیل گروههای رنگی سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ می شود . کاغذ روزنامه مثال خوبی در این زمینه است و به طور کلی کلیه خمیرهای مکانیکی که در آنها مقدار زیادی لیگنین وجود دارد ، چنین اثرهایی از نشان می دهند .
ضمناً مقدار لیگنین همراه با سلولز در حدود 20 تا 30 درصد بر حسب نوع گونه نوسان دارد .
رزینها و مواد استخراجی
چوب حاوی مقدار کمی ( کمتر از 5% ) از ترکیباتی است که توسط حلالهای آلی مثل اتانول یا دی کلرومتان قاب استخراج هستند . میزان این ترکیبات در پهن برگان و سوزنی برگان و در بین گونه های مختلف چوبی متفاوت است . اگر چه این ترکیبات ممکن است در حین فرایندهای شیمیایی تهیه خمیر کاغذ حذف شوند ، اما همیشه مقداری از آنها در کاغذ باقی می ماند . ترکیب شیمیایی این مواد بسیار متغیر است و شامل آلکانها ، الکلها ، اسیدهای چرب ( اشباع شده یا اشباع نشده ) ، استرهای گلیسرول ، مومها ، اسیدهای رزینی ، ترپنها و ترکیبات فنولی هستند . میزان باقیمانده این ترکیبات در خمیر و کاغذ بستگی به فرایند تهیه خمیر مورد استفاده دارد . در مجموع ترکیبات اسیدی مثل اسیدهای چرب و رزینی در محیط قلیایی به راحتی از طریق تبدیل شدن به نمکهای محلول مربوطه حل می گردند اما در خمیر سازی اسیدی ، این ترکیبات به راحتی قابل حل و خارج سازی نیستند .
چندین محصول فرعی مفید در عملیات خمیرسازی از موارد استخراجی قابل استحصال است که مهمترین آنها شامل تربانتین و روغن تال است . تربانتین مخلوطی از هیدورکربنهای دو حلقه ای با فرمول عمومی 16H 10C است که ترکیبات عمده آن a و پینن است ( شکل 2 ـ 8 ) .
این ترکیبها به صورت محصولات فرعی فرار با بازده 5 ـ 4 لیتر به ازای هر تن چوب ( کاج ) قابل استحصال بوده و به عنوان حلال مورد استفاده اند . روغن تال عمدتاً از اسیدهای رزینی به همراه حدود 10% ترکیبات خنثی تشکیل شده است . این اسیدها از نظر ساختمانی ایزومرهای اسید آبیتیک هستند ( شکل 3 ـ 4 ) و به عنوان افزودنی شیمیایی و مواد آهارزنی در تهیه کاغذ مصرف می شوند .
شبکه الیاف سلولزی
ساختار کاغذ دارای شبکه ای از الیاف لایه لایه است و از این رو ، خصوصیات مکانیکی ، نوری و دیگر خواص آن تا حد زیادی به طبیعت این شبکه بستگی دارد . الیاف به طور عمده در صفحه ورق بصورت لایه لایه درآمده به گستردگی و به موازات همدیگر در راستای Z ( یعنی در جهت خامت صفحات ) استقرار دارند . با وجود این ، توزیع الیاف در صفحه X-y ، سبب توزیع تصادفی و متناسب جرم در این صفحه شده است . شکل 3 ـ 5 الف یک ساختار شبیه سازی شده از ورق کاغذ را نشان می دهد که از توزیع تصادفی 970 لیف با طول یکنواخت بوجود آمده است .
الیاف سلولزی از خصوصیاتی برخور دارند که نیازمندیهای کاغذ سازی را تامین می نماید . عموماً در ساخت کاغذ ، زمانی بهتر توازان بین خصوصیت الیاف برقرار می گردد که تقریباً تمامی لیگنین از الیاف حذف و قسمت اعظم همی سلولز باقی بماند و این مسئله ایست که در مورد کاغذ و اوراق بهادار باید رعایت شود . خصوصیات الیاف در جریان پالایش و کوبیدن خمیر نیز بطور گسترده بهبود می یابند زیرا طی این عملیات غشاء اولیه زاول شده و بر اثر هیدراته شدن ( جذب آب ) و آماس نمونه الیاف بر انعطاف پذیری و قابلیت پیوند آنها افزوده می شود .
مسئله دیگر آنکه از آنجائیکه عملیات کاغذ سازی در محیط آبی انجام می پذیرد ، آب دوست بودن (HYDROPHLIC) الیاف سلولزی نقش مهمی در این زمینه ایفا می نماید ، زیرا الیاف به آسانی آب را جذب نموده و به سهولت نیز در آن پراکنده می شوند . در جریان شکل گیری کاغذ زمانیکه الیاف به یکدیگر نزدیک می شوند ، بر اثر کشش الکتریکی ملکولهای هیدروکسل سطح زنجیره های سلولز، پیوند الیاف بسرعت صورت می پذیرد .
هنگام خشک کردن کاغذ بر اثر تبخیر مولکولهای آب نهایتاً گروههای هیدروکسیل سطح زنجیرهای سلولزی الیاف با ایجاد پیوندهای هیدورژنی به یکدیگر متصل خواهند شد .
با وجود اینکه الیاف سلولزی به تنهایی از مقاومت کششی بالایی برخور دارند ، پارامترهای استحکام کاغذ با پیوندهای میان الیاف مرتبط می باشند .
در جریان پالایش یا کوبیدن خمیر با از بین رفتن استحکام انفرادی الیاف ، قابلیت پیوند آنها بهبود می یابد . البته باید توجد داشت که استحکام الیاف خمیر کاغذ بستگی به نوع الفاف و روش خمیر سازی دارد . نظر به اینکه در ساخت کاغذ بویژه کاغذهای اسکناس از مواد افزودنی غیر فیبری استفاده می شود . قدرت الیاف در جذب و حفظ این مواد بسیار حائز اهمیت است .
مرغوبیت الیاف برای کاغذ سازی
مناسب بودن الیاف برای کاغذسازی با خصوصیات زیر مشخص می شود :
1 ) طول الیاف
2 ) وزن مخصوص یا زمختی الیاف
3 ) استحکام درونی الیاف
4 ) صدمات فیزیکی وارده به الیاف
5) صدمات شیمیایی وارد به زنجیرهای سلولزی
6 ) ماهیت و پراکندگی لیگنین
7 ) ماهیت و پراکندگی هموسلولز
عملیات زنگ زدائی یا سفید کردن در صورت کنترل صحیح ، اثر چندانی بر خواص مکانیکی الیاف نمی گذارد ، لیکن خصوصیات بصری کاغذ را به طور چشمگیری تغییر می دهد . اگر قبل از عملیات کاغذسازی ، خمیر کاغذ را خشک نمایند ، بعلت تشکیل پیوندهای برگشت ناپذیر میان الیاف تغییرات قابل توجهی در خصوصیات الیاف ایجاد می شود از قبیل افزایش شقی و استحکام درونی و کاهش قابلیت متورم شدن و پیوند الیاف به یکدیگر بنابراین کاغذهای ساخته شده از این الیاف در مقایسه با کاغذهایی که از الیاف خشک نشده تهیه می گردند ، حجیم تر و در مقابل پارگی مقاوم ترند ، لیکن از مقاومت کشی و مقاومت ترکیدن کمتری برخور دارند و از اینروست که معمولاً الیاف صادراتی را تا حد 0 الی 90 درصد خشک می نمایند .
جهت بهبود خصوصیات الیاف باید کلیه خمیرهای شیمیایی قبل از عملیات کاغذ سازی به روش مکانیکی پالایش شوند . کوتاه شدن الیاف و افزایش قابلیت شکل گیری آنها در خلال عملیات پالایش سبب مقاومت ترکیدن ، مقاومت کششی و افزایش چگالی ورقهای ساخته می شود .
باید توجه داشت که خمیرهای کرافت نرم چوبان ، مستحکمترین کاغذها را تولید می کند .

فصل چهارم

لیگنین زدایی ( خواص شیمیایی لیگنین و استخراج آن )
رنگ خمیر کاغذ از وجود ماده ای آلی بنام لیگنین است .
برای تولید کاغذ با کیفیت خوب و با دوام لازم است لیگنین از چوب یا ساختار الیاف خارج شود . لیگنین از طریق اکسایش نوری به مرور زمن تغییر رنگ داده و سبب شکننده شدن ورق کاغذ می گردد . در یک فرایند تهیه ایده آل خمیر کاغذ ، تمامی لیگنین بایستی حذف شود به شرط آنکه این کار سبب افت یا تخریب کربوهیدراتها نگردد . اما فرایند ایده آل در عمل وجود ندارد و در تمامی روش های موجود تهیه خمیر نوعی سازی بین حذف لیگنین وتخریب کربوهیدراتها پذیرفته شده است .
ساختار لیگنین
لگنین حدود 33 ـ 17 درصد از وزن خشک چوب را تشکیل می دهد این ماده یک پلیمر اروماتیک پیچیده است و در چوب به عنوان یک ماده مقاومت بخش و ایجاد مقاومت در چوب در مقابل اثر تخریبی میکرو ارگانیسمها و قارچها عمل می کند .
با اینکه جزئیات ساختاری لیگنین کاملاً روشن نیست اما درباره مولکول آن داده های زیادی در دست هست . همه لیگنین ها ، پلیمرهای حاصل از کوماریل الکل ، کانیفریل الکل و سیناپیل الکل هستند ( شکل 4 ـ 1 ) .
توزیع هر یک از این سه مونومر در ماکرو مولکول لیگنین ، بسته به منبع لیگنین ، متفاوت است . لیگنین سوزنی برگان تنها دارای واحدهای کانیفریل الکل است در حالی که لیگنین پهن برگان از مخلوطی از پلیمرهای کانیفریل الکل و سپناپیل الکل تشکیل شده است و لگنین گیاهان غیر چوب شامل هر سه نوع این الکلهاست . مطالعه ساختار لیگنین سیاری مشکل است و این موضوع با توجه به وجود انواع متفاوفتی از پیوندهای شیمیایی در مولکول پلیمر پیچیده تر می گردد . این پیوندها عمدتاً شامل پیوند کربن ـ کربن و کربن ـ اکسیژن ـ کربن ( اتری ) است و ممکن است هم حلقه آروماتیک و هم سه اتم کربن موجود در زنجیر جانبی آن در بر گیرد .
تشکیل لیگنین در دیوارهای سلولی گیاهان
لیگنینی شدن
تشکیل لیگنین منحصراً در گیاهان آونی اتفاق می افتد . در مورد چوب ، لیگنین سبب ایجاد مقاومت و کشسانی مخصوص آن می گردد . گیاهان اولیه مثل قارچها و جلبکها که بافت سلولی یکنواخت دارند ، دارای لیگنین نیستند . لیگنین دارای توزیع یکنواختی در چوب نیست و استفاده از ریزبینی با نور فرانبفش ( uv ) نشان می دهد که تمرکز لیگنین بیشتر در فضاهای بین سلولی است و در دیوارهای سلولی غلظت آن کم است . توزیع لیگنین در تراکیدهای چوب آغاز نوئل سیاه در شکل 4 ـ 2 آمده است .
اگر چه لایه بین سلولی غنی از لیگنین است ، اما به دلیل حجم کم آن ، بخش زیادی از کل لیگنین سلول در آن مستقر نشده است . دیوارهای ثانویه سلول تا حد زیادی لیگنینی شده است . به دلیل حجم بزرگ این بخش نسبت به لایه بین سلولی ، بخش عمده لیگنین در این بخش استقرار دارد ( جدول 4 ـ 2 ) . این امر در شیمی تهیه خمیر کاغذ اهمیت زیادی دارد زیرا مواد شیمیایی مورد استفاده در تهیه خمیر کاغذ برای اثر گذاری موثر روی ماکرو ملکول لیگنین ، باید قادر به نفوذ در دیواره سلول و انحلال لیگنین باشند .
بیوسنتز
هنوز تصور مشخصی از نحوه رسوب لیگنین در دیواره های سلولی وجود ندارد ، اما واقعیتهایی در این زمینه آشکار شده است . پیش ماده های لیگنین از نوع فنیل گلوکوزید در ناحیه کامبیومی ( ناحیه ایجاد سلول جدید ) یا در درون سلول هایی که در مرحله لیگنینی شدن قرار دارند تشکیل می شوند . در نتیجه ، لیگنینی شدن در سلولهای چوبی متمایز از دیواره های اولیه مجاور حاشیه های سلول شروع شده و سپس به سمت ناحیه بین سلولی ، دیواره اولیه و دیواره ثانویه گسترش می یابند .
مسیر اولیه در بیوسنتز لیگینی تشکیل دو آمیتو اسید اصلی است : -L فنیل آلانین و -L تیروزین که هر دو آنها از اسید شیکیمیک ( شکل 4 ـ 3 ) تشکیل می شوند . در چوب . لیگنین فقط از -L فنیل آلانین تشکیل می شود اما لیگنین گیاهان علفی از هر دوی این مواد تشکیل می شود .
4 ـ هیدورکسی سینامیک اسید حاصل از این آمینو اسیدها ، در مراحل بعدی از طریق مکانیسمهای هیدورکسیل دار شدن و متوکسیل دار شدن در کربنهای شماره 3 و 5 ، به اسیدیهای سیناپیک و فرولیک تبدیل می شود . این اسیدها در مراحل بعدی به الکلهای مربوطه ، یعنی پارا – کوماریل ، کانیفریل و سیناپیل الکل تبدیل می شوند ( شکل 4 ـ 1 )
مرحله بعدی بیوسنتز لیگنین ، پلیمر شدن از طریق مکانیسم هیدورژن زدایی آنزیمی این سه الکل به وسیله لاکاز / اکسیژن یا پروکسید هیدورژن / پروکسیداز است . این واکنش ها ، سبب ایجاد رادیکالهای فنوکسید می گردد که در آنها الکترونهای جفت نشده ممکن است نا مستقر باشند.
این رادیکالها ممکن است در مراحل بعدی از طریق واکنشهای غیر آنزیمی با هم و به طور تصادفی جفت شده و انواع دیمرها ، تریمورها و الیگومرهای درشتتر را شکل دهند ( شکل 4 ـ 5 ) . این الیگومرها و همچنین لیگنین حاصل از جفت شدگی آنها ، با وجود مراکز کایزال در زنجیر جانبی واحدهای فنیل پروپان ، از نظر نوری غیر فعال هستند .این خصوصیات سبب شده است تا لیگنین در بین انواع فرآورده های طبیعی حالتی غیر معمول و متفاوت داشته باشد و با بسیاری از پلیمرهای طبیعی مثل اسیدهای نوکلئیک ، پروتئینها و پلی ساکارید ها که همگی در طبیعت به صورت کایرال هستند ، اختلاف داشته باشد .
این امکان وجود دارد که پلیمری مشابه لیگنین تهیه شود به نام پلیمرهای هیدورژن زدایی شده (DHP) که در آزمایشگاه از تاثیر الکلهای کانیفریل در آزمون سلولی در شرایط هوازی با یک آنزیم فنولوکسید از تهیه می شوند .
DHP حاصل ، از نظر محتوای گروههای عاملی و طیف فرابنفش ، زیر قرمز و NMK های H1 و C13 ، شباهتهای بسیار نزدیکی به لیگنین طبیعی دارد . DHP به عنوان یک مدل برای مطاله تخریب زیستی لیگنین مورد استفاده قرار گرفته و امید است این مطالعات ، سبب توسته روش های اقتصادی انحلال بیوشیمیایی و بیوتکولوژیکی لیگنین گردد . اما در حال حاضر چند سالی مانده است که به این نتایج برسیم .
اگر پنج شکل روزونانسی رادیکل فنوکسلی ( شکل 4 ـ 4 ) بتوانند با رادیکال دیگر فنوکسی ترکیب شوند . تعداد نظری ساختارهای دیمری ممکن 25 خواهد بود . بسامد نسبی شرکت نقاط منفرد در واکنش جفت شدن فنولی بستگی به میزان نسبی چگالی الکترونی آنها دارد . محاسبات مکانیکی کوانتومی پیش بینی می کند که چگالی زیاد الکترونی در اتمهای اکیسژن فنولی و اتم کربن سبب ایجاد درصد زیادی از اتصالهای 4 ـ می شود
مونومرهای اولیه لیگنین از طریق این مکانیسمها به طور پیوسته پلیمر شده و به یک شبکه سه بعدی شاخه دار می رسند . اندازه این پلیمر یکی از دشوارترین مسائل حل نشده در شیمی لیگنین محسوب می شود . بزرگترین مدل شبیه سازی شده به وسیله رایانه که با تمامی مشاهدات آزمایشگاهی بیوسنتز لیگنین مطابقت دارد ، دارای 81 واحد فنیل پروپان با وزن مولکولی حدود 15000 است . اما ، وزن مولکولی لیگنینها بین 2000 تا یک میلیون متغیر است . اگر چه تلاشهای زیادی برای تعیین الگوی توزیع مولکولی لیگنین در دورن چوب صورت گرفته است ، اما پاسخ به این مسئله مشکل بوده است و حتی گفته می شود که لیگنین در حالت طبیعی ممکن است شامل تنها یک مولکول باشد . از آنجا که تشکیل لیگنین از طریق هیدورژن زدایی آنزیمی و به دنبال آن واکنش های جفت شدن تصادفی صورت می گیرد ، امکان دارد که به علت وجود گروههای هیدورکسیل فنولی ، ساختار آن به طول دائم در حال رشد باشد . با اینهمه ، اگر چه این امر از چند نظر با اهمیت است ، نباید از دیدگاه شیمیدانها متخصص خمیر و کاغذ چندان مهم به نظر آید . زیرا هدف اصلی آنها تخریب ساختار لیگنین و انحلال آن است .
همبستگی لیگنین و کربوهیدراتها
لیگنین و کربوهیدراتها در ساختار چوب ارتباط تنگاتنگ با هم دارند و شواهد محکمی وجود دارد دال بر این که پیوند های بین ماکرو مولکول لیگنین و کربوهیدراتهای چوب از نوع کووالانسی است . به احتمال زیاد ، لیگنین از طریق یک اتصال استری به 4 ـ O متیل -D- گلوکورونیک اسید در زنجیر همی سلولز زایلن مرتبط است ( شکل 4 ـ 6 الف ) .
شاید بهترین دلیل برای اثبات این نظریه این باشد که گواییاسیل گلیسرول -گواییاسیل اتر در کربن موقعیت a با گروه کربوکسیل تترا-O – استیل گلوکورونیک اسید ترکیب می شود و یک اتصال اتری را پدید می آورد .
انحلال لیگنین در عملیات تهیه خمیر کاغذ
با فرایندهای مکانیکی و شیمیایی ـ مکانیکی تهیه خمیر کاغذ ، مقدار بسیار کمی از لیگنین حذف می شود . متداولترین روش های مورد استفاده برای حذف گسترده لیگنین بر اساس استخراج در pH های اسیدی ، خنثی یا قلیایی . در دمای بالا و محیط آبی ، استوا است . استفاده از حلالهای آلی برای لیگنین زدایی که هنوز در مقایسه صنعتی مطرح نشده است اگر چه این کار کاملاً عملی است و برای بهره برداری از تفاوتهای موجد بین ساختار لیگنین و ساختار کروبرو هیدراتها بسیار مناسب است ، مهمترین چالش در استفاده اقتصادی از این روش ، بازیابی مقادیر بسیار زیاد حلالهای آلی است . با وجود این ، در سالهای اخیر تولید نیمه صنعتی چند هزار تن خمیر در سال به روش استفاده از حلال آلی با موفقیت اجرا شده است .

فصل پنجم

انواع فرآیندهای تولید خمیر کاغذ
منابع فیبری اساساً شبکه ای هستند از الیاف که با یک ماده پلیمری به نام لیگنین به هم چسبیده اند . هدف از عملیات تولید خمیر ، جدا کردن این الیاف ( که خود از یک پلیمر طبیعی به نام سلولز و نیز همی سلولزها ساخته شده اند ) از یکدگیر است . الیاف سلولزی می توانند با هم پیوندهی هیدورژنی برقار کنند . با خروج آب از الیاف تعداد پیوندها بیشتر می شود اما این پدیده برگشت پذیر است .
کاغذ را می توان از نرم کردن و به شکل نمد درآوردن فیبرویهای سلولز بدست آورد که از آغاز تا پایان شامل مراحل زیر است :
1 ـ تهیه چوب و یا الیاف سلولزی دیگر
2 ـ پخت
3 ـ شستشوی محصول پخت
4 ـ رنگ زدایی ( در مواردی که خمیر سفید مورد نظر باشد ) .
5ـ خشک کردن ، پرس کردن و بسته بندی بصورت عدل و….
1 ـ تهیه چوب و یا الیاف دیگر و آماده کردن جهت پخت
قبلاً گفته شد الیافی که در ساختن کاغذ بکار می رود اساساً از سلولز تشکیل شده است و بدیهی است الیاف درختان مختلف دارای مشخصات متفاوت باشند . بطور کلی ر صنعت کاغذسازی دو نوع الیاف بکار می روید :
الف ) الیاف بلند
ب ) الیاف کوتاه
درختانی که دارای الیاف بلند هستند از دسته سوزنی برگ بوده و آن دسته از درختانی که دارای الیاف کوتاه هستند از رده پهن برگان محسوب می شوند . البته کوتاهی و بلندی الیف لفظی نسبی است وی بطور کلی طول متوسط الیاف بلند در حدود 3 تا 4 میلیمتر می باشد که در بعضی از گیاهان مثل الیاف پنبه به 6 میلیمتر هم می رسند . طول الیاف کوتاه بطور متوسط در حدود 2/1 میلیمتر و حداقل آن در حدود 5/0 میلیمتر است . بایستی خاطر نشان ساخت که بر حسب گونه درخت چه از نوع الیاف بلند و چه الیاف کوتاه اصولاً خواص مشترکی بین الیاف موجود است و در بعضی از خواص با هم متفاوت هستند مثلاً مقاومت الیاف بلند بیشتر از الیاف کوتاه است .
در تهیه چوب برای پخت از سیستم های مختلفی در صنعت استفاده می شود و بطور معمول از مراحل زیر تشکیل شده است :
الف ـ دستگاه پوست کنی
ب ـ دستگاه خرد کنی
ج ـ دستگاه غربال
پوست درخت در کارخانه تولید خمیر با یکی از دو روش پوست زدایی جدا می شود . 1 ـ با سایش الوار چوب به یکدیگر در مخزن چرخان استوانه ای جدا می شود . در مخازن ثابت از چرخ دنده برای انتقال الوار استفاده می شود . از همان اصول پیروی می کند . پوسته ها در جریان آب حمل ، سپس جدا و معمولاً سوزانده می شود . شرکتی در اورگان مواد مومی و چوب پنبه مانند را از پوست بازیابی می کند .
2 ـ این روش پوست زدایی هیدرولیکی است . در این روش فواره ای از آب پرفشار ( در این حدود Mpa 10 ) به طور مماسی به الوار هدایت و پوست درخت را کاملاً جدا و خرد می کند و سپس برش می دهد . پوست درخت بازیابی شده اغلب بیش از سوزاندن برای کاهش محتوی آب و تسهیل در احتراق فشرده می شود .
مراحل الف تا ب را کلاً تهیه چیپس می گیرند و این سیستم برای استفاده از چوب و تهیه خمیر از درختان بکار می رود و برای تهیه خمیر از گیانان دیگر از سیستم های دیگر استفاده می شود که در حال حاضر در دنیا مهمترین آن تهیه خمیر از الیاف تفاله نیشکر می باشد . سایر گیاهانی که از الیاف آن برای پخت و تهیه خمیر کاغذ استفاده می شود عبارتند از کاه و کلش ( ساقه غلات و برنج ) ، ضایعات نخل های مختلف ، نی ، کنف پنبه و علفی بنام استپارتو که هر کدام بر حسب خواص الیاف آن و یا امکانات موجود برای تهیه خمیر کاغذ بکار برده می شوند .
پخت
پس از تهیه چیپس ، عمل پخت صورت گرفته و خمیر قهوه ای رنگی بدست می آید .
سیستم پخت به دو دسته پیوسته و ناپیوسته می باشد . در سیستم پخت ناپیوسته طول مدت پخت معمولاً بیشتر است و در سیستم پیوسته این مدت کوتاهتر و بنابراین تولید نسبی بیشتر است .
فرآیندهای تهیه خمیر کاغذ
همه فرایندهای به کار گرفته شده برای تهیه خمیر کاغذ یک هدف را دنبال می کنند : در همان حال که سلولوزی رها می شود از الیافی با بازده بیشتر به دست آید . در نتیجه الیافی که به دست می آید رنگ طبیعی دارند و باید پیش از آنکه بتوان از آنها برای کاغذ استفاده کرد رنگبری شوند . در اینجا باز هم هدف ، دستیابی به رنگ خوب بدون تخریب و کاهش بازده است .
فرایندهای مختلفی برای پخت چوب و یا سایر گیاهان در صنعت بکار می روند که عبارتند از :
الف ـ فرآیندهای مکانیکی شامل :
1 ـ چوب آسیاب شده (SGW)
2 ـ مکانیکی پالایشی (RMP)
3 ـ مکانیکی گرمایی (TMP)
ب ـ فرآیندهای نیمه شیمیایی شامل :
1 ـ مکانیکی شیمیایی (CMP)
2 ـ مکانیکی شیمیایی گرمایی (CTMP)
پ ـ فرآیندهای شیمیایی شامل :
1 ـ فرایند سودا
2 ـ فرایند آهک
3 ـ فرآیند سولفات یا کرافت
4 ـ فرآیند سولفیت
5 ـ فرآیند سولفیت خنثی
ت ـ خمیر سازی به توسط حلالهای آلی شامل :
1 ـ با حضور کاتالیزور
2 ـ بدون دخالت کاتالیزور
الف ـ فرآیندهای مکانیکی
1 ـ خمیر سازی به روش چوب آسیاب شده (SGW)
در این روش مواد شیمیایی استفاده نمی شود و تنها نیروی مکانیکی جهت جدا کردن الیاف بکار می رود .
در روش چوب آسیاب شده (SGW) ، گرده بینه ها به وسیله سنگ چرخان یک آسیاب تر شده با آب تحت فشار قرار می گیرند و الیاف آنها از هم جدا می شوند . در شکل 5 ـ 1 نمودار این فرآیند نشان داده شده است . الیاف به صورت غیر منظم از هم جدا می شوند و در نتیجه ، تعداد زیادی از آنها می شکند و ضایعات زیادی تولید می شود . خمیر کاغذ تولید شده برای تولید کاغذ روزنامه و کاغذهای تحریر پیش نویس مناسب است .
یک محدودیت روش SGW این است که گرده بینه مورد نیاز است و ضایعات کارخانه های چوب بری و خاک اره کار بردی ندارد .
هم چنین لیگنین زیاد موجود در این کاغذها باعث کاهش مقاومت و پایداری و دوام کاغذ می شود .
سنگ آسیابهایی که برای جدا کردن فیبر از چوب به کار می رود از سنگهای معدنی ساخته می شود و با سرعت rpm 250 می چرخند . انواع مختلفی از این آسیابها وجود دارد که اصول کار آنها شباهت زیادی به یکدیگر دارد .
خمیرسازی مکانیکی بازده بالایی در حدود 95% دارد .
2 ـ خمیر سازی به روش مکانیکی پالایشی (RMP)
در RMP خرده چوب ها و تراشه های کوچک چوب به ابعاد 2 ـ 1 اینچ مصرف می شوند و قطعات کوچک چوب و ضایعات کارخانه ای چوب بری قابل مصرف اند . خرده چوب ها به درون شکاف بین دو دیسک شیاردار چرخان تزریق و به الیاف تفکیک می شوند .
معمولاً در یک بار پالایش ، الیاف به خوبی از هم جدا نمی شوند و دو یا سه مرحله پالایش ضرورت دارد . در مقایسه با خمیر چوب آسیاب شده ، مقاومت خمیر مکانیکی پالایشی (RMP) به دلیل درصد بیشتر الیاف سالم ( شکسته نشده ) در آن ، بیشتر است . اما موارد مصرف آنها مشابه است و خمیر RMP برای ساخت مقوای توپر نیز بکار می رود .
در روش دیگر که قدیمی ترین روش بر مبنای پالایش است خمیر مکانیکی را در فشار اتمسفر توسط پالایش کننده دیسکی تولید می کنند .
3 ـ خمیر سازی به روش مکانیکی گرمایی (TMP)
روش خمیر سازی مکانیکی گرمایی شبیه روش RMP است با این تفاوت که در روش TMP ، با تزریق بخار ، دما را به بالای c ْ 100 می رسانند . گرما چوب را نرم می کند و جدا شدن الیاف از یکدیگر آسانتر می شود . در این روش ، الیاف تولید شده سالمترند و خواص مقاومتی خمیر و کاغذ حاصل بهتر است . با انتخاب گونه های چوبی مناسب ، محصولات متنوعتر و مطلوبتری را می توان تولید کرد .
ب ـ فرآیندهای مکانیکی و شیمیایی
1 ـ فرآیند مکانیکی شیمیایی (CMP)
در این روش نیاز به چیپس کردن چوبها نیست ، ابتدا گرده بینه ها را در محلول داغ سود 2 تا 4 درصد در میزان کافی خیس می کنند ، تا این محلول کاملاً در گروه بندی ها نفوذ کند و سپس آنها را در آب می تراشند . در نتیجه خیس شدن و تحلیل چوب در محلول سود گرم تراشیدن آنها آسان شده و با پالانیده های دیسکی به آسانی می توان الیاف سلولوزی را از یکدیگر جدا نموده ، خمیر مناسبی برای مقوا سازی تهیه نموده و یا پس از مخلوط کردن با خمیرهای شیمیایی برای تولید کاغذهای گوناگون بکار برد . مقدار بازده در حدود 85 الی 95 درصد چوب خشک مصرف شده است .

2 ـ فرآیند مکانیکی شیمیایی گرمایی (CTMP)
برای افزایش استحکام کاغذ در روش گرمایی مکانیکی (TMP) پاره ای عملیات شیمیایی می تواند در خلال عملیات اصلی انجام گیرد . اگر در این روش از سولفید سدیم و پراکسید هیدورژن جهت عملیات مقدماتی یا عملیات تکنیکی خورده چوب ها استفاده شود ، چنین خمیرهایی را خمیر شیمیایی ـ مکانیکی ـ گرمایی (CTMP) می نامند . افزایش استحکام کاغذ در روش CTMP که ممکن است در حد 50 درصد افزایش یابد همراه با از دست رفتن کدری و بازده تولید خواهد بود . در نتیجه کاغذ با خواص و کاربرد متنوع تری تولید خواهد شد .
پ ـ فرآیندهای شیمیایی
اساس مکانیزم پخت شیمیایی
مهمترین عمل مواد شیمیائی مایع پخت انتخاب شده ( اعم از سودسوزآور سولفیت و سولفات ) بر روی چوب و یا گیاه عبارت از حل کردن و جدا کردن لیگنین از سلولز است . در این واکنش درجه پخت باید از لحاظ فشار ، درجه حرارت و مقدار مواد شیمیائی کاملاً کنترل شود تا بخود سلولز و بخصوص همی سلولز لطمه ای وارد نیاید و بطور کلی می توان گفت که این مکانیزم در سه مرحله انجام می شود ..
1 ـ نفوذ مواد شیمیائی بر روی چوب
2 ـ پخت
3 ـ حل کردن و جدا سازی لیگنین
پساب پخت دارای مواد معدنی و لیگنین و بالاخره اسیدهای آلی و سایر مواد حاصل از پخت است که عمولاً در سیستمهای بازیابی دو بار تبدیل به مایع پخت شده ، برای پخت مصرف می شود . همانطور که ذکر شد میزان پخت چوب و گیاهان برای جدا سازی الیاف آن بطور کلی بر اساس کنترل مقدار فشار بخار در دستگاه پخت ، مدت پخت و درجه حرارت در داخل دستگاه پخت می باشد که البته مقدار مواد پخت نیز باید کنترل شده باشد .
مطالعات انجام شده بر واکنشهای مربوط به پخت الیاف نمایانگر آن است که معادلات سینتیک آن از نوع درجه اول است . بنابراین منحنی تغییرات سرعت این واکنش با زمان شکل زیر را می دهد که سطح زیرین این بنام H فاکتور بوده که درجه پخت را تعیین می نماید .
1 ـ پخت به روش سودا
ماده شمیمائی که در این فرآیند بکار می رود همان سود سوزآور است که با غلظتهای مختلف برای انواع مختلف برای انواع مختلف چوب و یا گیاهان سلولوزی استفاده می شود . معمولاً نسبت مصرف مواد مایع پخت به چوب و یا گیاه در حدود 12% است ولی در بعضی از مواد مثل پخت کاه این نسبت تا 30% بالا می رود .
فرآیند سود سوزآور برای هر نوع چوبی می تواند بکار برود ولی چنانچه خمیر پس از پخت می بایستی سفید گردد . این فرآیند چندان کاربردی برای گونه های الیاف بلند ندارد زیرا مقدار زیادی از لیگنین هنوز در الیاف باقی مانده است ولی برای پخت چوب درختان پهن برگ و با گاس ولو اینکه با رنگ زندائی خمیر همراه باشد مناسب است بعبارت دیگر فرآیند سودا معمولاً برای پخت با الیاف کوتاه بکار می رود و خمیری که بدست می آید از لحاظ مقاومت ضعیف تر از خمیریست که از طریق فرایندهای دیگر تولید می شود . لازم به تذکر است به علت داشتن پوششهای سیلسیم انواع نی ، ساقه های نیشکر ، ساقه نیشکر ، ساقه گیاهان یک ساله از قبیل ذرت ، غلات و … که پخت با محلولهای اسیدی توصیه نمی شود روش سودا متداولیترین است .
بازده محصول فرایند پیوسته در فرایند سودا در مورد چوب در حدود 75% و در مورد گیاهان شبیه به کاه و تفاله نیشکر در حدود 50% در مرحله پخت می باشد و در مورد ضایعات انواع نخل 35% است .
در این جنس دیگ پخت بعلت خورنده نبودن لیکور قلیائی (NON CORROSIVE) می تواند از آهن بدون پوشش داخلی استفاده شود .
مایه پخت با لیکور سفید در ابتدا از محلول تقریبی 80 گرم در لیتر کاستیک سدیم ساخته می شود ولی در محلولهائی که از بازیابی مواد شیمیائی (RECAUSTICIZING ) به دیگ پخت بر می گردد در حدود 10 درصد کربنات سدیم باقی مانده از کاستیک سازی نیز وجود خواهد داشت .

مقدار مواد شیمیائی مصرف نسبت به نوع ماده اولیه سلولزی تغییر می کند .
معمولاً مقدار کاستیک بر حسب وزن چوب (BONE DRY) 25 تا 28 درصد است که بر حسب اکسید سدیم مقدار آن 20 تا 22 درصد وزن چوب خشک خواهد
شد .
در صورت نم دار بودن چوب بیش از 8 درصد به نسبت زیادی نم از وزن کاستیک در لیکور پخت کاسته می شود . برای جلوگیری از اکسیده شدن و پائین آمدن کیفیت خمیر سلولزی (DEGRADATION) توسط اکسیژن موجود در چیپرها هوای فشرده شده را در طول پخت تخلیه کرده و با بخار فشار متوسط کمبود فشار را تامین می کنند و این عمل حدود 2 ساعت تا رساندن فشار به PSI 110 طول می کشد . فشار دیگ با توجه به مقدار مواد خام موجود در دیگ و سطح مایع لیکوربین 4 تا 6 ساعت ثابت نگه داشته می شود . در سیستم (BATCH WISE) حرارت را حداکثر تا 120 درجه سانتیگراد بالا می برند زیرا بیش از آن موجب بیش از حد پخته شده (OVER COOKED) سطح خارجی تکه های چوب ذرات ریز و سلج زیادی می شود که در مسیر مخازن بازیابی لیکور روسوب کرده و پس از رسیدن به اپراتورها موجب گرفتگی لوله های آنان خواهند شد . در روش پیوسته و همچنین (POMILIO PROCESS) که یک روش پیوسته می باشد زمان پخت اولیه بسیار کوتاه و در حدود 10 تا 15 دقیقه می باشد و غلظت کاستیک نیز متوسط است . در این روش بالا بردن حرارت و فشار موجب تسریع پخت می شود .
در پخت (BATCH WISE) پس از گذشت 4 تا 6 ساعت ( با فشار و حرارت متوسط ) پس از خارج کردن کردن مقداری از فشار دیگر خمیر آماده را به مخازن مخصوصی که می توانند لیکور مخلوط را با خمیر از (BLOW PIT) افزوده و به مسیر سیستم بازیابی مواد شیمیائی (CHEMICAL RECOVERT SYSTEM) هدایت می کنند .
خمیر فشرده شده را که اگر با فشار کافی فشرده باشند ، بیش از 35 درصد غلظت خواهد داشت در انواع شستشو کننده ها می شویند .
بهترین شستشو کننده ها آنهائی هستند که با خلاء و یا بدون خلاء با مقدار کمتری آب با فشار زیاد و یا خلاء بتوانند پخته شده را از لیکور مصرفی باقیمانده در آن بزداید .
مرسوم ترین شستشو کننده ها (DRAM WASHER) ها هستند .
قابل ذکر است که پرس کردن با فشار و شستشوی کافی خمیر و مصرف حداقل آب دارای اهمیت زیادی است و ناقص بودن هر یک از این مراحل موجب بوجود آمدن چه اشکالاتی در بازیابی مواد شیمیائی وآلوده کردن محیط زیست و مصرف مواد شیمیائی قبل از استفاده از خمیر در کاغذ سازی خواهد شد . اگر در شستشو کننده مقدار کمی آب مصرف شده باشد غلظت لیگنین و قلیائی آن با لیکور جدا شده قبلی زیاد اختلاف نداشته لذا مخلوط کردن آنها بلامانع بوده و ارسال توام آنها برای بازیابی مواد شیمیائی به مشکلی بر نخواهد خود . در غیر اینصورت اگر مقدار مصرفی در شستشو کننده ها زیاد باشد بناچار می بایستی بطرف فاضلاب صنعتی فرستاده شود .
مجموع لیکوری که در حدود 8 تا 10 درصد مواد جامد دارد به اواپراتورها (EVAPORATORS) و سپس به غلیط کننده ها فرستاده شده و غلظت آنرا به حدود 60 درصد و یا کمی بیشتر می رسانند .
از زیر آن جدا سازند (BLOW PIT) می رانند .
از انتهای این مخازن که اغلب با آجرهای سرامیکی سوراخ دار مخصوص محیط قلیائی ساخته شده با فشار ستون خمیر مقدار زیادی از لیکور مخلوط با خمیر پخته شده خارج می شود . این جدا شدن لیکور در این مرحله با زیادی از دوش شستشو کننده های خمیر و پرس ها بر خواهد داشت . سپس برای جداسازی باقیمانده لیکور از خمیر ، آنرا در پرس های مناسب فشرده و این لیکور جدا شده قبل زیرا در این درجه غلظت می توان با سوزاندن آن در قسمت بازیابی شیمیائی (CHEMICAL RECOVERY) تولید بخار نموده و مواد معدنی که بیشتر کربنات سدیم مذاب و خاکستر ذغالی است از زیر مخزن سوخت (RECOVERY BOILER) خارج شده و پس از مخلوط شدن با آب و اضافه کردن مقداری کربنات سدیم بیشتر آن به قسمت کاستیک سازی فرستاده می شود و در آنجا با افزودن شیر آهک ، کاستیک سدیم مصرف شده را بازیابی می کنند .

خاکستر که رنگ تاریک و سبز به این محصول بدست آمده (GREEN LIQOUR) بخشیده با رسوب کردن کربنات کلسیم رسوب کرده و لیکور سبز به لیکور روشن بدل می شود و دوباره برای پخت مجدد به دیگ پخت فرستاده می شود .
ماده شیمیائی مصرفی در این روش 90 کیلو گرم کربنات سدیم برای تولید هر تن خمیر سلولزی علاوه بر آهک مصرفی می باشد . رنگ خمیر فشرده شده و شستشو شده خاکستری مایل به قهوه ای است که برای تولید کاغذ و مقوای سفید قلیای موجود در لیکور پخت ( یعتی 16 درصد تقریبی ) به نسبت زیر در حین پخت به مصرف رسیده است . حدود 5/1 درصد بمصرف خنثی کردن گروههای اسیدی (ACETYL , FORMYL) و 4 درصد آن برای حل کردن لیگنین و 5/10 درصد باقیمانده مقدار قابل ملاحظه از هیدرات های کربن را در حرارت پخت و جدا کردن لیگنین در مراحل اولیه فوق در خود حل می کند البته چون خمیر سلولز خاصیت جذب کنندگی دارد ، مقداری سود را به خود جذب کرده و سود در آن باقی خواهد ماند .
تخریب کربوهیدراتها در خمیر سازی قلیایی
زمانی که چوب در فرایند خمیرسازی قلیایی در عرض دما و pH بالا قرار می گیرد ، کربوهیدراتها ( سلولز و همی سلولزه ) تغییرات زیادی می کنند . بخشی از کربوهیدراتها در مایع پخت حل می شوند ، بخصوص همی سلولزها که به راحتی در محیط قلیایی حل می شود که البته ممکن است به صورت نامحلول در درون بافت الیاف بماند یا در مایع پخت حل شود . همی سلولزها دارای درجه بسپارش نسبتاً کمی هستند ( 200 ـ 150 = DP ) ، همی سلولزها به طور طبیعی تعدادی گروههای استیل دارند . این گروهها در شرایط قلیایی با سرعت تخریب می شوند . با وجود این ، مهمترین واکنش تخریبی در خمیر سازی قلیایی فرایند پوست کنی است که در آن ، واحدهای مونوساکارید مرحله به مرحله از آنهای کاهنده زنجیر سلولز جدا می شوند .
گروه انتهایی کاهنده پلی ساکاریدی به شکل کتونی ایزومری می شود و این عمل از طریق شکست اتصال گلیکوزیدی ادامه می یابد . در نتیجه ، این پدیده
سبب کوتاهتر شدن طول زنجیر سلولزی و ایجاد یک گروه کاهنده جدید می گردد . واحدهای جدا شده از انتهای زنجیر محلول بوده و با تخریب بیشتر به انواع اسیدهای محلول تبدیل می شوند که در مایع پخت به صورت نمکهای کربوکسیلات باقی می ماند و DP کربوهیدراتها کاهش می یابد . اما این کاهش شدید نیست زیرا شکست اتصالهای گیکوزیدی یک فرایند مرحله به مرحله است نه تصادفی . از طرف دیگر ، محصولات تخریب شده که دارای وزن مولکولی کوچک هستند ، محلول اند و سبب کاهش بازده تولید خمیر می گردند .
میزان واکنش پوست کنی از طریق یک واکنش آهسته تر به نام واکنش توقف کنترل می شود . این واکنش ، در گروه انتهایی کاهنده مولکول در شکل ایزومری شده با غیر ایزومری اتفاق می افتد.
گروه انتهایی حاصل از واکنش توقف شامل یک گروه کربوکسیلیک اسید است که بر قابلیت آن یونی الیاف خمیر تاثیر می گذارد ( فصل 6 ) . اما در این حالت ، مقاومت زنجیز سلولز در برابر تخریب قلیایی افزایش می یابد همی سلولزها نیز می توانند تحت تاثیر واکنش پوست کنی قرار بگیرند که البته سرعت این واکنش نسبت به سلولز و در انواع همی سلولزها متفاوت است برای مثال ، -1 ، 4- زایلانها در مقابل تخریب قلیایی بسیار مقاومترند تا همی سلولزیهای گلوکومانان .

2 ـ پخت به روش آهک
در این روش چیپسها در داخل اتو کلاو با بخار در مدت 5 الی 8 ساعت زیر 3 الی 5 کیلوگرم فشار با دمای 135 الی 150 درجه سانتیگراد پخته می شود . چوبها یک رنگ قهوه ای و بومی تانان به خود می گیرند و مخلوط سیمانی شکل ، فیبرهای نرم را به هم می چسباند . سپس چوبهای پخته شده را در آسیابها خرد می کنند . فیبرها همدیگر را می گیرند ، بهم می چسبند و یک خمیر مکانیک که از مواد نازک دراز و آماده برای ماش ترکیب یافته بدست می آید . این خمیرها به علت رنگی که دارند به مصرف تهیه کاغذ بسته بندی و مقوا می رسند . بازده اندکی از خمیر مکانیک کمتر است زیرا برخی ترکیبات در زمان تبخیر در داخل دیگ بخار حل شده و به بخار تبدیل شده اند ( مانند مواد اصلی تشکیل دهنده ، پکتین ، رزین و مانند اینها ) با این روش می توان از همه چوبها استفاده کرد .
تخریب کربوهیدراتها در خمیر سازی اسیدی
برخلاف خمیر سازی قلیایی ، گروه های استیل همی سلولزها در pH پایین نسبتاً پایدارند چنانکه باقیمانده های گلوکورونیک اسید نیز چنین است . اثر اصلی درجه حرارت بالا و pH پایین ، هیدورلیز اتصالهای گلیکوزدی در زنجیر پلی ساکارید است . این فرایند نه به صورت گزینشی در انتهای زنجیر ، بلکه به

صورت تصادفی در طول زنجیر اصلی پلی ساکارید روی می دهد . به دلیل اینکه سلولز در 6DP> درآب نامحلول است ، ممکن است کاهش زیادی در درجه بسپارش سلولز صورت گیرد اما تغییر زیادی در حلالیت آن ایجاد نمی شود . با وجود آن ، کاهش درجه بسپارش خمیر تا حد زیادی سبب تضعیف خمیر می شود که این موضوع احتمالاً عامل اصلی تفاوت بین مقاومت خمیرهای کاغذ فرایندهای قلیایی و اسیدی است . شیمی واکنش هیدورلیز در شکل 5 ـ 7 آمده است . همی سلولزها نسبت به هیدرولیز اسید مستعد بوده و به میزان زیاد هیدرولیز می شوند و انحلال می یابند . کم بودن مقدار همی سلولز ها در این نوع خمیر ها احتمالاً به همین علت است .
3 ـ پخت به روش سولفات یا کرافت
تهیه خمیر کاغذ با روش کرافت ، فرایندی قلیایی است که هم اکنون خمیر کاغذ بیشتر با این روش ساخته می شود . این فرایند از توسعه فرایند قلیایی قدیمی به وجود آمده است و با محلول قوی ( % 12 ) NaOH و پخته می شود . فرایند قلیایی بازده پایینی داشت و تنها با چوبهای سخت با الیاف کوتاه به خوبی کار می کرد . ماده ای که به محلول پخت برای فرایند سولفات به خود گرفته است . اما پخت با محلول حول Na2S ، NaOH و تشکیل شده از سولفات در حین آماده سازی و بازیابی محلول پخت انجام می گیرد . هر چند که تمام انواع چوبها را می توان با فرایند کرافت پخت و الیاف به دست آمده قابل رنگبری و محکم هستند ، بسیار مهم است که مواد شیمیایی استفاده شده را بتوان بازیابی و احیا و جریانهای آلوده را کاهش یا حتی حذف کرد . با وجود این مواد معطری که در مدت پخت آزاد می شود آلوده کننده های قوی هوا هستند و به سختی کنترل می شوند .
این فرایند برای انواع و اقسام چوب و گیاهان با الیاف مختلف بکار برده می شود ولی اکثراً برای چوبهایی با الیاف بلند بکار می رود زیرا علاوه بر تولید عالی ترین خمیر سلولزی از الیاف بلند امکان بازیابی مواد پرارزشی چون تریانتین ، رزینها ، روغن کاج و … از لیکسور مصرفی نیز می باشد .
بیشتر فرایندهایی که در 10 سال گذشته ساخته شده اند از دستگاه های پخت پیوسته استفاده می کنند ، با این حال هنوز برخی از واحدهای ناپیوسته بزرگ ساخته می شوند . واحدهای ناپیوسته کنترل خوبی ارائه می دهند ، ولی واحدهای پیوسته به سرمایه گذاری کمتری برای ظرفیتی معنی نیاز دارند و تاسیسات کنترل آلودگی را آساتر و کوچکتری کنند بدین ترتیب تمایل به سمت واحدهای بسیار بزرگ بوده است .
بخار آب معمولاً از مخزن دم بازیابی می شود و دستگاه پخت ناپیوسته ای که نشان داده شده است . معمولاً با دستگاه پخت پیوسته که معروفترین آنها واحد کامیر است ، جانشین می شود . یک مرحله پیش آبکافت برای جداسازی پنتوزانها و پلی اورها متداول است . فرایند پخت موجب واکنشهای شیمیایی شامل آبکافت و انحلال پذیری لیگنین می شود . بدین ترتیب الیاف سلولزی آزاد ، تربانتین تبخیر و صابون از اسیدیهای کلوفان تشکیل می شود . آبکافت ، مرکاپتانها و سولفیدهای آلی را آزاد می کند که منبعی برای بوی زننده کارخانه کرافت است .
برای این نوع پخت از مواد شیمیایی با ترکیب زیر استفاده می شود :
سود سوزآمد 56%
سولفید سدیم 30%
کربنات سدیم 14%
مواد شیمیایی موثر برای پخت الیه همان سود سوز آور و سولفید سدیم است و بقیه نقش مستقیم را در عمل پخت ندارد .
شرایط کلی پخت سولفات به شرح زیر است :
1 ـ فشار در حدود 110 پوند بر اینچ مربع
2 ـ حرارت در حدود 160 تا 180 درجه سانتیگراد
3 ـ مدت زمان پخت در حدود 5 تا 10 ساعت بر حسب نوع دستگاه پخت و نوع خمیر مورد نظر .
4 ـ PH محیط پخت حدود 7 تا 9 .
خمیر حاصله از طریق پخت کرافت دارای الیاف با استقامت بیشتر و بطور کلی خمیر کرافت از لحاظ استفامت از خمیر سولفیت بهتر است و بر عکس طریقه سولفیت خمیر تولید شده دارای ماده چسبنده نیست .
تولید خمیر کاغذ سولفیاتی با استفاده از دستگاه پخت پیوسته شامل مراحل زیر است :
الوار به طول مناسب بریده و همان طور که پیشتر توصیف شد ، پوست زدایی می شوند . آن گاه به رنده ها ، که صفحات چرخان بزرگی هستند و چهار تیغه سنگین یا بیشتر را نگه می دارند ، منتقل می شوند . این تیغه ها چوب درختان را به خرده های ریزی با اندازه پیش گزینش شده می برند .
این خرده های ریز روی صافی های چرخان یا لرزان غربال می شوند تا خرده های بزرگتر ، محصول مورد نظر ، و خاک اره دار شوند . خرده های بزرگتر و تکه های باریک از چوب درخت به اره ها منقل می شوند تا به اندازه مناسب بریده شوند .
خرده های چوب به دستگاه پخت پیوسته وارد و تا تقریباً kpa 100 بخار داده می شوند تا تربانتین و گازهای میعان ناپذیر تبخیر شوند . آنگاه از منطقه نفوذ ناپذیر پر فشار تر در حدود kpa 900 می گذرند تا دمای آنها تعدیل و با محلول پخت مخلوط شوند زمان پخت در حدود 5/1 ساعت در Cْ 170 است . جریان سردی از محلول پخت سرد به سرعت واکنش پخت را متوقف می کند . آن گاه آبکشی جانشینی جریان مخالف محتوی مواد شیمیایی خرده های چوب را کاهش می دهد و آن گاه فشار کاهش می یابد . این کار موجب تولید بخار آب تبخیر آنی می شود که برای مرحله بخار دادن خرده های چوب ورودی مصرف می شود .
بدین ترتیب خرده های چوب همراه با محلول چسباک آن تولید می شود . که به نام مخلوط قهوه ای معروف است . برخی روشهای بازیابی گرما از این مواد معمولاً بیشتر از مرحله آبکشی می آید .
آبکشی خمیر کاغذ عملیاتی است که اکنون به طور جدی بررسی می شود ، به امید آنکه مصرف آب را کاهش دهد و فرایند بازیابی آب را ساده کند . آبکشی جانشینی بر چگالی در حال جایگزین شدن روشهای قدیمی تهیه خمیر کاغذ و جدا کردن است .
محلول پخت مصرف شده که به طور متداول محلول سیاه نامیده می شود ، اکنون آماده است تا پالایش شود و محتوی مواد شیمیایی را برای استفاده مجدد و محتوی آلی را به عنوان گرما بازیابی کند . فرایند بازیابی محلول سیاه از لحاظ اقتصادی در بسیاری جهات سخت تر از فرایند تولید خمیرکاغذ انجام می گیرد .
خمیر کاغذ شسته شده از صافی می گذرد تا گروهها ، خرده چوبهای واکنش نشده ، تکه های باریک چوب ، مواد زاید و غیره جا و آنگاه به تغلیظ کنها و صافیها فرستاده شود .
خمیر کاغذ غلیظ شده سپسی رنگبری می شود . و در اینجا باز هم ، عملیات به حالت سیال انجام می گیرد . کلروهیپوکلریت که به عنوان مواد اصلی بی اکسایش و نابودی رنگینه ها و تاننهای چوب استفاده می شود ، باقیمانده کلرید را در آبکشی باقی می گذارد و به الیاف سلولوزی آسیب می رساند . کلر دیوکسید نسبت به Cl2 یا هیپوکلریت آسیب کمتری وارد می کند و به همین دلیل در اولین مرحله از مراحل رنگبری چند مرحله ای از این ماده استفاده می شود . رنگبری اغلب در محلولهای رقیق و به دنبال آن تغلیظ خمیر کاغذ با آب زدایی انجام می گیرد . برای انجام این کار ممکن است از مقادیر زیادی آب استفاده شود که موجب آلودگی تمام آب شود رنگبری برای خمیر کاغذ با ثبات زیاد امکان پذیر و بسیار مطلوب است . رنگبری با عوامل کاهنده معمولاً با استفاده از سدیم دی تیونات سدیم بوروهیدرید ، یا بی سولفیت ، انجام می گیرد . رنگبرهای اکسایشی عبارت اند از اوزون ، و کلر .
پس از رنگبری ، خمیر کاغذ شسته و تغلیظ می شود تا برای ساخت ورقهای زبری که به قدر کافی خشک هستند آماده شد سپس به شکل طومار تا انبار منتقل می شوند ـ تمام این مراحل کاغذ پیچی نامیده می شود از خمیر کاغذ ممکن است همچنین مستقیما برای ساخت کاغذ استفاده شود .
کاغذ پیچی روی غلیظ کننده تر ساخته می شود و شامل استوانه ای مکنده است که در خمیرهای پر از الیاف معلق فرو می رود . استوانه ، بارش را روی تسمه ای نمدی تخلیه می کند . روی تسمه خمیر کاغذ از میان غلتکها تحت فشار و سپس گروهی از غلتکهای منگنه ای می گذرد . کاغذ پیچیهای به دست آمده حاوی 35 تا % 45 الیاف خشک شده با هواست رطوبت به انباشتن کاغذ پیچده شده با 50 تا % 60 الیاف خشک شده با هوا خارج می شود .
خمیر کاغذ کرافت ، ساخته شده از چوب مخروطیان ، نسبت به سایر درختان الیاف درازتری دارند .این موضوع علاوه بر این حقیقت که مواد شیمیایی استفاده شده در مقایسه با مواد شیمیایی دیگر که برای خمیر کاغذ استفاده می شود آن قدر شدید عمل نمی کند ، تولید کاغذهای بسیار مستحکم را امکان پذیر می کند . در گذشته ، رنگ سیاه کاغذ کرافت مصرف آن را به کاغذهای بسته بندی ، کیسه ، و مقوا محدود می کرد . ابداعات جدید تر در رنگبری ، تولید رنگهای روشنتر و خمیر کاغذ مستحکمتر را با انواع دیگر برای افزایش استحکام کاغذ ممکن کرده است .
بازیابی محلول سیاه . عاملی اساسی در فرایند کرافت ، بازیابی محلول مصرف شده از فرایند و پخت است . محلول سیاهی که از خمیر کاغذ در دستگاه شستشوی خیر کاغذ ، با افشانه جدا می شد حاوی 95 تا % 98 مواد شیمیایی کلی است که به درون دستگاه پخت وارد می شود . ترکیبات آی گوگرددار در ترکیب با سدیم سولفید وجود دارند . سدیم کربنات همانند مقادیر کمی از سدیم سولفات ، نمک ، سیلیس و مقادیر کمی از آهک ، آهن اکسید ، الومین و پتاس موجود هستند . جامد کل معمولاً به طور متوسط در حدود % 20 این محصول سیاه ، همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است ، تغلیظ ، سوزانده و آهک دار می شود . در کوره گدازگری هر ترکیب آلی باقیمانده شکسته می شود در ضمن کربن سوزانده و مواد شیمیایی معدنی ذوب می شد . همزمان واکنش

روی می دهد کربن ( عامل کاهنده ) از مواد شیمیایی چوب می آید .
کوره بازیابی کرافت از نوع تام لینسون واحدی است که هم اکنون برای سوزاندن محلول سیاه تغلیظ شده . به طور گسترده استفاده می شود . محلول سیاه در تبخیرکنهای چند منظوره تا حدد 36% جامد تغلیظ و آن گاه محلول مستقیما به کوره تام لینسون افشانده می شود ؛ در آن محل سوزانده و سولفات به سولفید کاهیده می شود .

ضمنا بخار آب ساخته می شود و مخلوط نمکی مذاب ، با گداز ، تولید می شود این کارهای پیچیده و اغلب متضاد تنظیم و کنترل کوره را بسیار مشکل می کند . یک خطر وجود دارد ، اگر گداز مذاب در تماس مقدار کمی از آب قرار گیرد می تواند موجب انفجار شود . برای تولید گازهای احتراق پذیر آب تفکافت جامدات محلول سیاه خشک پیشنهاد شده است و برای تولید حبه های شیمیایی به جای گدازها احتراق در بستر سیال با یک محلول % 35 آزمایش شده است . دیگر راههای مرتبط با این سیستم مزیت چندانی ندارند یا مشکلاتی که دارند ، ولی احتمالا در آینده سیستم بازیابی با صرفه جویی بیشتر در انرژی بیشتر در انرژی به وجود خواهد آمد .
گداز شیمیایی مذاب به درون محلولی ضعیف در مخزن 9 از " محلول حل شده ای " که از دستگاه سود دارد کردن می آید می افتد . مواد شیمیایی فوراً حل می شود و مشخصه ای به محلول سبز می دهد . ناخالصیهای نامحلول ته نشین می شوند و آن گاه تمام کربناتها با افزودن آهک مرده آماده شده از کلسیم کربنات بازیابی شده سود دارد می شود . واکنش

به سرعت اتفاق می افتد . دوغاب به دست آمده در واحدهای ته نشینی و صافی های چرخان پیوسته ، با توریهای فلزی مونل که در صافی استفاده می شود جدا می شود . لجن کلسیم کربنات ، یا " لجن " به کوره آهک پزی فرستاده می شود تا کلسیم اکسید برای استفاده مجدد در فرایند بازیابی شود . مایع زیر صافی محلول سفید رنگی است که در پخت الیاف استفاده می شود . این لجن حاوی سدیم سولفیت و تیوسولفات است .
در میان محصولات جنبی از دستگاه بازیابی محلول سیاه ، روغن تال وجود دارد که مایعی گرانرو ، چسبناک و سیاه است که به طور عمده از رزین و اسیدهای چرب تشکیل شده است روغن تال را می تواند از محلول سیاه ضعیف با دستگاه های مرکز گریز ( در آمریکا ) جدا کرد یا از طریق شناورسازی از مایعات تغلیظ شده ( در اروپا ) به دست آورد . از گازهای آزاد شده از دستگاه پخت مقادیر قابل توجهی تربانتین ، از 11 تا ، I 42 به ازای هر تن خمیر کاغذ تولید شده ، به دست می آید . این فرایند را می توان به گونه ای تغییر داد تا سولفات تربانتین تولید کند .
بازده پخت در طریقه کرافت است به این معناست که یک تن چوب قابل پخت در حدود 450 الی 650 کیلوگرم خمیر قهوه ای ( سفید نشده ) تولید می کند .
نسبت مواد شمیمائی به چوب دستگاه پخت بین 14 تا 20% است . در صورت نیاز به خمیری با بازده بالاتر باید انتظار افزایش لیگنین را در حد 10% داشت .
خمیر سفید نشده سولفات یا کرافت در تمام کاغذهای چاپ و تحریر و خمیر سفید نشده آن در تهیه پاکت های سیمان و غیره بکار می رود .
4 ـ فرآیند پخت به روش سولفیت
فرآیند سولفیت در سال 1865 در آمریکا به ثبت رسید . مواد پخت شامل بی سولفیت کلسیم و مقدار زیادی اسید سلفورو می باشد . پخت در محیط کاملاً اسیدی و با PE در حدود 2 تا 3 انجام می پذیرد . عمل جدا سازی لیگنین در دستگاه پخت از چند ساعت تا حتی 40 ساعت بطول می انجامد . نکات زیر در مورد فرآیند پخت سولفیت یادآور می شوند .
1 ـ بخاطر اسیدی بودن محیط پخت ، تجهیزات پخت بایستی از جنس ضد اسید ساخته شود .
2 ـ چون SO2 بطور آزاد در محیط پخت برای تولید H2 SO3 لازم است بایستی فشار پخت را بالا نگه داشت تا SO2 در محلول بماند .
3 ـ گونه هائی که دارای مواد رزینی بیش از یک درصد هستید برای این نوع پخت مناسب نیستند زیرا این رزین بعداً بصورت ساده چسبنده ای در خمیر می ماند و برای تولید کاغذ ماشین سازی تولید اشکال می کند . درختانی که معمولاً باین طریق پخت می شوند از نوع صنوبرهای هستند ولی مثلاً برای گونه کاج که دارای مواد رزینی زیاد است از پخت سولفیت استفاده نمی شود .
4 ـ نسبت مایع پخت به چوب در حدود 5 به 1 در دستگاه پخت است .
5ـ بازده پخت در حدود 45 تا 50 درصد است .
6ـ فشار پخت 80 تا 90 پوند در هر اینچ مربع است .
7 ـ درجه حرارت معمولاً در حدود 135 تا 140 درجه سانتیگراد است .
8 ـ از مواد جانبی پخت که قابل ذکرند می توان اتیل الکل را نام برد خمیر سولفیت قابلیت رنگ زدائی خیلی خوبی دارد و به آسانی تا درجه بالائی می توان آن را سفید کرد و علت آن این است که لیگنین باقیمانده پس از پخت به حالت قابل انفعال است که در مقابل مواد رنگ زدائی بخوبی محلول می باشد .
در تهیه خمیر کاغذ به روش سولفیت اسید ، از مخلوط دی اکسید گوگرد و آب در درجه حرارت و فشار بالا استفاده اسیدی است اما امکان انجام واکنش در شرایط خاصی یا حتی قلیایی نیز وجود دارد . مهمترین هسته دوست ( نوکلئوفیل ) موجود در محیط ، یون بی سولفیت است که مطابق معادلیه زیر از انحلال دی اکسید گوگود در آب تولید می گردد .

غلظت دی اکسید گوگرد ، یون بی سولفیت و یون سولفیت تابعی از PH است و درصد مولی یون بی سولفیت در PH حدود 4 حداکثر است ( شکل 5 ـ 11 ) .
در PH پایینتر ، عمدتاً دی اکسید گوگرد وجود دارد و با افزایش PH در محدوده 4 تا 9 نسبت یون سولفیت افزایش و یون بی سولفیت کاهش می یابد . معمولاً برای کنترل PH در شرایط اسیدی از پونهای کلسیم یا منیزیم استفاده می شود .
به دلیل حلالیت بیشتر سولفیت منیزیم ، و فرایندها بر پایه استفاده از یون منیزیم در محدوده 5 ـ 4 =PH انجام پذیر است . درحالی که فرایند بر پایه کلسیم ر PH های پایینتر انجام می شود .
در این محدوده از PH چه در مورد یون کلسیم و جه در مورد یون منیزیم ، یون غالب در سیستم بی سولفیت است همین یون است که به عنوان نوگلئوفیل ، عامل موثر اصلی در لیگنین زدایی است . عملیات شیمیایی با مرحله خیساندن خرده چوب ها شروع می شود که در آن ، برای لیگنین زدایی موثر ، خرده چوب که را در مایع پخت غوطه ور می کنند . بخشی از تخریب کربوهیدراتها در این مرحله اتفاق می افتد . در این میان ، بخش عمده تخریب متوجه همی سلولز ها ست که بر اثر هیدورلیز اسیدی به راحتی حذف می شوند . از طرف دیگر ، سلولز اگر چه از طریق هیدورلیز پیوندهای گلیکوزیدی تا حدی با کاهش درجه بسپارش مواجه می شود ، اما میزان انحلال آن خیلی کم است . الگومرهای سلولز ، تنها در درجه بسپارش کمتر از 6 ( 6 DP< ) تا حد زیادی محلول اند . کاهش درجه بسپارش منجر به افت خصوصیات مقاومتی الیاف می شود که در بخش های بعدی بیان خواهد شد . عملیات لگنین زدایی سبب تولید اسیدهای محلول لیگنوسولفونیک می گردد که درجه بسپارش آنها بالاست . سرعت پخش مواد فعال شیمیایی به درون منطقه واکنش در خرده چوب های به همراه سرعت انتقال محصولات واکنش از درون خرده چوب به درون محلول ، از عوامل مهم موثر در سرعت لیگنین زدایی محسوب مب شود . به دلیل وزن مولکولی زیاد لیگنین ، پخش مولکولهای آن و انتقال آنها از دیواره سلول الیاف به درون محلول به سختی صورت می گیرد و این عامل سبب محدودیت در عملیات لیگنین زدایی می گردد . لیگنین ، علاوه بر سولفون دار شدن ، تا حدی از طریق هیدورلیز نیز حل می شود . سولفون دار کردن سبب ایجاد گروههای آبدوست اسید سولفونیک می گردد در حالی که عمل هیدرولیز به شکست پیوندهای اتری و در نتیجه کاهش وزن مولکولی و ایجادگروههای فنولی آزاد کمک می کند . هر دو واکنش انحلال پذیری لیگنین را افزایش می دهد که میزان نسبی آن بستگی به PH دارد .
واکنش سولفون دار شدن بیشتر مواقع از طریق جانشین شدن یا تبدیل گروه هیدروکسی یا آلکوسی اتم کربن آلفای زنجیر جانبی فنیل پروپان به یوین کربونیم صورت می گیرد . این یون ممکن است در مرحله بعد با یون بی سولفیت برای تولید یک گروه حل شدنی در مولکول لیگنین واکنش دهد . با وجود این ، گروههای هسته دوست دیگر مثل یونهای بنزیلیوم نیز در مایع پخت وجود دارند ، و ممکن است سبب افزایش واکنشهای تراکمی و افزایش وزن مولکولی لیگنین و کاهش انحلال پذیری آن گردند . ( شکل 5 ـ 14 )
به علت ایجاد آلودگی آب تولید خمیر کاغذ از این روش با وجود کیفیت بالای آن به تدریج در حال کاهش است هر چند چوب صنوبر بیشتر به کار برده می شد ، از مقادیر قابل توجهی صنوبر کانادایی و درخت گل حنا نیز استفاده می شود . پوست چوب کنده ، تمیز ، و همان طور که برای تهیه خمیر کاغذ سولفانی توصیف شد خرد می شود . خرده های چوب به دست آمده طولی در حدود cm 5/1 دارند آن گاه به انبار ذخیره سازی در بالای دستگاه پخت حمی می شوند تا پخته شوند . شیمی پخت سولفیت مواد سلولوزی ، بیشتر از فرایند سولفات شناخته شده نیست . پخت به انرژی زیادی نیاز دارد . فرایند عادی سولفیت شامل پخت چوب در محلول آبی کلسیم بی سولفیت و مقادیر زیادی گوگرد دیوکسید است . فرایند سولفیت شامل دو نوع واکنش اصلی است که احتمالاً همسو هستند :
1 ) سولفودار کردن و انحلال پذیر لیگنین با بی سولفیت ، و 2 ) شکافت آبکافتی کمپلکس سلولوز ـ لیگنین . همی سلولوز همچنین به ترکیبات ساده تر و اجزای تشکیل دهنده فرعی چوب که بر آن عمل می کند آبکافت می شود . از آنجا که دفع محلول پسماند ( بیشتر از نیمی از مواد خام وارد شده به فرایند به عنوان جامدات آلی حل شده ظاهر می شود ) مسئله جدی آلودگی آب را به وجود می آورد ، توجه جدی به جدا سازی یا استفاده از آن جلب شد است . دوغاب منیزمی اکسید جانشین جداسازی یا استفاده از آن جلب شده است . دوغاب منیزیم اکسید جانشین آهک ( 7 ) گردیده است ، زیرا در این صورت بازیابی مواد شیمیایی و گرما ممکن می گردد و راه حلی نیز برای دفع مسئله آلودگی محلول پسماند فراهم می شود سدیم و آمونیاک همچنین به عنوان پایه خمیر کاغذ به صورت محدود جانشین کلسیم شده است . محلول پسماند از فرایند می شود سدیم و آمونیاک همچنین به عنوان پایه خمیر کاغذ به صورت محدود جانشین کلسیم شده است . محلول پسماند از فرایند کلسیم سولفیت نمی تواند ارزش اولیه خود را باز هم داشته باشد ، زیرا کلسیم سولفیت به گوگودیوکسید تخریب نمی شود ، در حالی که منیزیم سولفیت تخریب می شود . تشکیل می شود و از بین می رود . بدین ترتیب فرایند سولفیت جدید تر و فنی تر بر پایه منیزیم بی سولفیت به این فرایند اولیه ، متناظر با ترکیب کلسیم ، است . در نتیجه غلظت بیشتر و گوگرد دیوکسید فعالتری ، بدون خطر ته نشینی و با جداسازی سریعتر و محلولی از اجزای تشکیل دهنده چوب غیر سلولوزی ( لیگنین و همی سلولوز ) به دست
می آید
واکنشهای اساسی شامل در تهیه محلول پخت بسیار ساده هستند .

تمام فرایند را می توان به توای زیر برای فرایند منیزم بی سولفیت ، همان طور که در شکل 5 ـ 14 نشان داده شده است ، تقسیم کرد .
گوگرد در مخزنی گرم شده از مشعل چرخان ذوب می شود و آن گاه برای اکسایش به این مشعل وارد می شود .
هر گوگردی که در مشغل تبخیر می شود پی از ورود به اتاق احتراق به گوگرد دیوکسید اکسید می شود . مقدار هوا در این عملیات به دقت کنترل می شود تا از تشکیل گوگرد تریوکسید جلوگیری شود .
گوگرد دیوکسید به دست آمده خنک کنی افقی ، عمودی یا حوض آبی که حاوی لوله های خنک کننده است به سرعت خنک می شود .
جذب گاز در آب ، در مجاورت ترکیبات کلسیم ، منیزیم ، با آمونیاک در مجموعه ای از 2 یا چند برج جذب یا مخازن تشکیل اسید برای انجام می گیرد . افشانکی نازک از مواد معلق از میان سیستم برج به طرف پایین در جریان مخالف با گاز گوگرد دیوکسید که از میان برج به بالا دمیده می شود می گذرد .
مایع حاوی مقادیر معنی گوگردیوکسید که گاه و بی گاه بر اثر گوگرد دیوکسید آزاد شد از دستگاه پخت که از میان برجهای سازنده اسید دمیده می شود تشدید می شود . محلول نهایی همان طور که به دستگاه پخت تخلیه می شود ، محلولی از کلسیم ، منیزیم ، یا آمونیاک بی سولفیت است که در تجزیه در حدود % 5/4 گوگرد دیوکسید " کل " و در حدود % 5/3 گوگرد دیوکسید " آزاد " است 4 . دستگاه پخت با خرده های چوب پر می شوند و محلول پخت اسیدی از ته تلمبه می شود . دستگاههای پخت مخازن فولادی استوانه ای هستند و ظرفیتی از 1 تا 20 تن الیاف و 10000 تا 20000 لیتر اسید دارند .
دستگاه پخت با بخار آب مستقیم گرم می شود در سالهای اخیر صنعت به دستگاهی پخت با گردش بیرونی واداشته مجهز شده است که محلول پخت را بیرون گرمکنی لوله ای از جنس فولاد ضد زنگ گرم می کند و آن را با تلمبه هایی درون مواد به گردش در می آورد . این کار موجب توزیع بهتر دما از میان مواد می شود و از رفت مایع با تزریق مستقیم بخار آبی که پیشتر برای گرمایش استفاده شده بود جلوگیری می کند . شرایط پخت به نوع چوب ، تریب اسید ، و کیفیت خمیر چوب بستگی دارد . فشار از 480 تا Kpa 1100 ، بسته به نوع دستگاه تغییر می کند . گستره زمان و دما از 6 تا 12 ساعت و از 170 تا Cْ 176 تغییر می کند .

در پایان فرایند پخت ، محتوی دستگاه پخت ( 1 ) به درون مخرن هوادهی ( 2 ) مخزن گرد بزرگی با یک ته کاذب و مجهز به وسایلی برای آبکشی خمیر کاغذ با آب تازه منتقل می شود . محلول پخت ، یا محلول قرمز ضعیف تبخیر می شود ( 5 تا 7 ) و در یک دیگر بخار ( برای فراهم کردن بخار آب ) ( 8 و 9 ) سوزانده می شود MgO و گوگرد دیوکسید تشکیل می شود . MgO آبدهی ( 10 ) و به برج خنک کن و برج اسید تلمبه می شود ( 11 ) که در انتهای آن گوگردیوکسید ( بازیابی و جبران ) عبور می کند و محلول بی سولفیت تازه ساخته می شود ( 12 ) .
خمیر کاغذ از مخزن هوا دهی ( 2 ) به گروهی از غربالها ( 3 ) تلمبه می شود و در آن گرهها و کلوخه های بزرگ الیاف جدا می شوند . موجودی مورد قبول از غربالها به دستگاه های مرکز گریز فرستاده می شود تا مواد خارجی جدا شوند .
خمیر کاغذ نسبتاً خالص در تغلیط کنها ، که چارچوبهای استوانه ای پوشیده شده با نافذ غربال شماره 80 هستند ، تغلیظ می شود آب از میان آن می گذرد و خمیر کاغذ روی غربالها باقی می ماند .
خمیر کاغذ به دستگاه رنگبری فرستاده می شود ، در آنجا پس از ورود کلربوکسید و مصرف شدن کلر برای خنثی سازی به توده شیر آهک اضافه می شود .
موجودی شسته ، تغلیظ و به دستگاه مخصوص سفید کردن کاغذ فرستاده می شود .
خمیر کاغذ از دستگاه سفیدکن ، کاغدهای پیچیده شده ای با % 35 محتوی الیاف خشک را تشکیل می دهد و کاغذ های پیچیده شده با غلتکهای گرم شونده با بخار آب در یک خشک کن خمیر کاغذ خشک و به صورت محصولی با 80 تا % 90 الیاف خشک عدل بندی می شود .
سیستم آماده سازی محلول پخت حاوی آهک سوزانده شده خیس شامل درصد بالایی از منیزیم اکسید با آب گرم برای تولید ْ1 بومه مواد معلق است این محلول برای تولید محلول پخت با گاز کوگرد دیوکسید مخلوط می شود .
خمیر کاغذ سولفیت نوعی خمیر کاغذ با درجه خلوص بالاست و در تولید برخی از بهترین کاغذها از جمله اوراق قرضه استفاده می شود . از آن به تنهایی یا با مقداری خمیر کاغذ اضافی بار ساخت کاغذهای مرغوب نوشتاری و کتاب استفاده می شود . از آن می توان به عنوان خمیر کاغذ حل شده برای پلاستیکها ، الیاف سنتزی ، و محصولات دیگری که چوب مستقیبماً غیر قابل شناسایی است استفاده کرد .
رنگبری آسان است ولی الیاف ضعیف هستند و به محض آنکه فرایند رنگبری با CLO2 ، رنگبر کاغذ کرافت را ممکن کرد این فرایند جانشین شد .
محلول پسماند سولفیت . محلول پسماند سولفیت بر پایه کلسیم بازیابی و استفاده مجدد از محتوی Ca یا S را آزاد نمی گذارد . محلول بر پایه منیزیم و آمونیاک را می توان به سهولت بازیابی کرد ، ولی آمونیاک را نمی توان بازیابی کرد . محلول بر پایه سدیم را می توان بازیابی کرد ولی فرایند بازیابی پیچیده است . تنها محلول بر پایه منیزم به راحتی و سهولت به کار برده می شود و به دلیل ترجیح داده می شود . تا گذشته ای نه چندان دور ، به طور متداول از محلول بر پایه کلسیم استفاده می شد و محلول پسماند را در رودخانه نزدیک محل تخلیه می کردند . ترکیبی از توجه عموم مردم به آلودگی آب و نیاز به بازیابی مواد شیمیایی گران این کار را متوقف کرده است . شکل 2 روش بازیابی استفاده مجدد از محلول از پسماند بر پایه منیزیم را نشان می دهد از مواد آلی له شده برای فراهم کردن گرمای فرایند استفاده می شود .
تلاشهای بسیاری برای استفاده بهتر از محلول پسماند سولفیت به جای سوزاندن آن به عمل آمده است . فرایندهایی برای بازیابی لیگنین ؛ ساخت وانیلین از لیگنین ؛ و ساخت مواد تانن دار ، چسب جاده ، تسریع کننده سیمان پرتلند ، چسب نمونه گیری ، و مخمر غذایی ابداع شده است .
5 ـ فرآیند پخت به روش سولفیت خنثی
پخت سولفیت از این نظر گفته می شود که پس از نیم پخت توسط مواد شیمیائی ( سولفیت ) خمیر نیمه پخته در معرض عمل مکانیکی قرار گرفته و کار جدا شدن لیگنین و مقداری از همی سلولز را کامل می کند . بازده پخت در حدود 70 % است . مواد پخت شامل سولفیت و مقداری کربنات سدیم و یا سود سودآور می باشد .
تهیه چوب در این فرایند
اندازه قطعات چوب برای پخت در حدود اینج است و نوع چوب معمولاً از درخت پهن برگ است ( الیاف کوتاه ) نسبت مایع پخت به چوب 2 تا 4 به یک است . فرآیند پخت سولفیت خنثی بر خلاف اسید سولفورو که همی سلولز را تا حد زیادی از بین می برد این فرآیند مناسب تر است و برای خمیر با خواص فیزیکی بهتر و معمولاً برای چوب با الیاف کوتاه استفاده می شود . مایع پخت عبارت از سولفیت سدیم به اضافه 25 تا 30 درصد کربنات یا بی کربنات سدیم است .
شرایط پخت
1 ـ درجه حرارت 110 درجه سانتیگراد در ساعت اول و بعداً به 65 درجه سانتیگراد میرسد .
2 ـ مدت پخت در حدود 3 تا 4 ساعت .
3 ـ نسبت مواد پخت بر چوب 3 به 1 است .
4 ـ فشار 90 پوند به اینچ مربع .
5ـ PH محیط پخت 5/7 تا 8/7 است .
6 ـ بازده پخت 70 تا 80 درصد .
خمیر حاصله قابل سفید شدن است و در غیر اینصورت مصارف آن در مقوا سازی می باشد و در این حالت هنوز 10 تا 50 درصد لیگنین در خمیر باقی مانده است خمیر که از این طریق پخت و تهیه می شود دارای خواص فیزیکی متفاوتی در مقایسه با سیستم کرافت و سولفیت است زیرا مقدار لیگنین موجود در خمیر بیشتر و الیاف آن تا حدودی متراکم تر است . الیاف حاصله کمتر قابل انعطاف بوده و به این دلیل این نوع خمیر برای مصارف لایه داخلی جعبه سازی از خمیر قهوه ای استفاده می شود ( بدون رنگ زدایی ) و خمیر سفید شده آن برای ساخت کاغذهای چاپ و تحریر و روزنامه بکار می رود .
6 اخیراً روشهای تولید خمیر بطریق سولفیت خنثی ، بعلت فقدان سیستم بازیابی منسب و ایجاد مشکلات زیست محیطی محدود شده است .
در فرایندهای شیمیایی تهیه خمیر کاغذ ، لیگنین در محیط های آبی قلیایی خنثی یا اسیدی و در شرایط دما و فشار بالا حل می گردد . اما ، این شرایط سخت سبب تخریب کربوهیدارتها از طریق کاهش وزن مولکولی و بنابراین کاهش مقاومت آنها می شود . همچنین ، به دلیل انحلال بخشی از این ترکیبات بازده خمیر نیز کاهش می یابد . هدف ایده آل در روش های استخراج لیگنین ، انحلال لیگنین بدون هیچگونه آسیبی به کربور هیدراتهاست و به حداکثر رساندن انحلال لیگنین می باشد ( شکل 5 ـ 19 ) .
لیگنین در آب نامحلول بوده و تنها دارای مقدار اندکی عوامل آبدوست ( عمدتاً گروههای فنولی می باشد . برای افزایش انحلال پذیری لیگنین ، در فرایندهای خمیر سازی در محیط آبی ، بایستی یا گروههای محلول در آب در لیگنین را افزایش دهند یا درجه بسپارش لیگنین را کاهش دهند یا هر دو کار را بکنند .
مقایسه مزیتهای دو فرایند عمده خمیر سازی شیمیایی ( کرافت و سولفیت ) :
فرایند کرافت :
1 ) استحکام زیاد خمیر
2 ) استفاده از تکنولوژی موثر در تمامی مراحل بازیابی مواد شیمیائی
3 ) قابل استفاده بودن فرایند برای گونه های متعدد
4 ) مشکل ساز نبودن وجود پوست در فرآیند
فرآیند سولفیت :
1 ) تولید خمیر با رنگ روشن و سهولت عملیات رنگ زدائی
2 ) بال ابودن بازده خمیر رنگ زدائی شده
3 ) سهولت عملیات پالایش خمیر
مقایسه انواع فرآیندهای خمیر سازی
بازده انواع فرایندهای خمیر سازی در شکل 5 ـ 19 نشان داده شده است . بسیاری از متخصصان معتقدند که بازده یک معیار زیست محیطی است زیرا نشان دهنده تبدیل حداقل چوب به حداکثر خمیر است . اما اگر سایر عوامل اقتصادی و زیست محیطی را نادیده بگیریم
در روش های خمیر سازی مکانیکی (CTMP , TMP , RMP) دو عامل بازده فرایند و مصرف انرژی تعیین کننده اند و بر یکدیگر تاثیر می گذارند . در فرایند کرافت انرژی بازیابی می شود و کارخانه های کرافت جدید ، دست کم از نظر نیاز به انرژی خودکفا هستند ( حتی بعضی از آنها به کارخانه های کاغذ مجاور یا شبکه برق انرژی می فروشند ) . فراورده های جانبی فرایند کرافت انرژی بازیابی می شوند و از پساب ها مواد لیفی و مواد آی گرفته می شود .
هنگامی که مسائل زیست محیطی ارزیابی می شود ، مقوله مصرف انرژی و مقایسه مقدارها گمراه کننده است . در این مقایسه ها ، منبع انرژی و آزاد شدن گازهای مضر ، بویژه درب دیوکسید و گازهای منشا باران اسیدی ( اکسیدهای نیتروژن و گوگرد ) در نیز باید در نظر داشت .
انتخاب نوع فرایند تولید خمیر کاغذ به میزان دسترسی به چوب بستگی دارد . کارخانه های خمیر کاغذ شیمیایی در طول حیات مفید خود که حدود سی سال است ، دست کم به 500000 تن چوب در سال نیاز دارند . کارخانه های مکانیکی کوچکتر با مصرف چوب سالانه 100000 تن ، تولید اقتصادی دارند .
انواع خمیر کاغذهای دست اول خواص متفاوتی دارند و این تفاوت ها از نظر اقتصادی مهم هستند . فرایند مورد استفاده نوع و کیفیت منبع چوبی ( سن ، گونه ، شرایط رشد ) ، بازده شرایط رنگبری ، روش مورد استفاده برای خشک کرن خمیر کاغذ و رطوبت نهایی خمیر کاغذ ، همگی ویژگیهای مهمی به شمار می آیند . به عنوان مثال ، خمیر کاغذ شیمیایی سوزنی برگان خواص مقاومتی بهتری دارند . علت این امر طول بلند الیاف حاصل از درختان سوزنی برگ و ترکیب شیمیایی آنهاست . تفاوت خواص به این معنا نیست که یک نوع خمیر کاغذ بهتر یا بدتر از دیگری است ، بلکه نوع کاغذ مقوله مهمتری است . ممکن است خمیر کاغذی برای تولید یک نوع خاص کاغذ در یک ماشین کاغذسازی معنی مناسب باشد یا نباشد . از دیدگاه کاغذ سازها ، متغیرهای اساسی ، تنوع و تغییرپذیری خواص خمیر کاغذ ( یعنی تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی از یک عملیات به عملیات دیگر یا در طی یک عملیات ) است . همچنین کاغذساز باید از تناسب خمیر کاغذ دریافت شده و ماشین کاغذ خود مطمئن باشد تا تولید محصولی با استانداردهای مشخص تداوم یابد . روش رایج ، مخلوط کردن انواع خمیرهای کاغذ به نسبتهای مشخص است تا کاغذی با خواص مطلوب حاصل شود .
غیر از این ملاحظات که بیشتر مربوط به مواد خام است ، ایجاد نسبت مناسب بین خمیر کاغذ شیمیایی محکم و قابل بازیافت با آلودگی کم و خمیر کاغذ مکانیکی نسبتاً ضعیف با بازده بازیافت کم و آلودگی زیاد دشوار است . )
ت ـ تولید خمیر کاغذ توسط حلالهای آلی
تولید خمیر کاغذ به روش حلالهای آلی ناشی از سودمندیهای زیر می باشد :
1 ـ میزان سرمایه گذاری :
از نظر اقتصادی کارخانه های جدید و مدرن تولید خمیر کاغذ کرافت به سرمایه گذاری اولیه و ظرفیت تولید زیاد ( حداقل تولید 10000 تن در روز ) برای ادامه کار نیازمند هستند ، در حالی که واحدهای تولید خمیر کاغذ به روش حلالهای آلی می توانند با ظرفیت تولید 200 تن در روز مناطق با عرضه محدود چوب فعالیت کنند . علاوه بر این کنترل و بازیابی مواد شیمیایی در فرآیندهای حلال الی ساده تر می باشد .
2 ـ مسائل زیست محیطی :
به دلیل محدودیتهای زیست محیطی متاثر از وارد کردن ترکیبات سولفوردار به اتمسفر و دی اکسین ها و ترکیبت آلی هالوژن دار 5 از بخش رنگبری کارخانه ، کاربرد فرآیندهای متدوال شیمیایی رو به کاهش گذاشته و در عوض فرآیندهای حلال آلی از نظر کاهش خروج این ترکیبات ، مورد توجه قرار گرفته اند .
3 ـ پتانسیل محصولات فرعی :
از بازیابی مایع پخت فرآیندهای تولید خمیر کاغذ به روش حلالهای آلی می توان لیگنین را به عنوان یک ماده جامد جدا نمود .
اولین کاربرد تجاری این لیگنین استفاده در چسب مورد نیاز صفحات فشرده چوبی مثل تخته ویفر و تخته لایه است .
نتایج تحقیقات آزمایشگاهی نشان می دهد که این لیگنین می تواند در حالت عادی تا حدود 30% در چسب فنل فرمالیدئید استفاده شود .
محصولات به دست آمده دیگر شامل همی سلولوزی ها و قندهاست که می توانند به عنوان غذای حیوانات مورد استفاده واقع شوند و همچنین برای سوخت دیگهای بخار و یا به عنوان ماده شیمیایی اولیه در تولید محصولاتی مانند فورفوران ، استن و …
4 ـ لیگنین زدایی انتهابی و راندمان بهتر :
در این فرایندها نسبت به فرایندهای قلیایی تولید خمیر کاغذ کربوهیدراتها حفظ شده و در نتیجه با یک مقدار لیگنین ، راندمان خمیر کاغذ بین 5 تا 10 درصد بیشتر است .
انواع فرآیندهای تهیه خیمر کاغذ به روش حلال آلی
1 ـ فرآیندهای بدون کاتالیزو
2 ـ فرآیندهای با کاتالیزو
فرآیندهای بدون کاتالیزو :
با توجه به اینکه طی این فرآیندهای اسید استیک آزاد شده از چوب اسید مورد نیاز را تامین می کند ، بین فرایند بنابر فرایندهای با کاتالیزو اسیدی نیز نامیده می شوند درجه حرارت واکنش در این فرآیندها بین Lْ (185-210) می باشد که خود به دو دسته تقسیم می شوند :
1 ـ فرایند کلینرت
2 ـ فرآیند السل
1 ـ فرآیند کلیندست :
تهیه کاغذ به این روش در دیگ پخت که مواد از دو جهت مخالف وارد می شوند صورت می گیرد .
شرایط : مقدار اتانل دو مایع پخت 50 : 50 ، نسبت مایع پخت به چوب 6.1 : 8 : درجه حرارت پخت : Cْ as1 ، زمان پخت : حداکثر 60" .
2 ـ فرآیند السل :
در این فرایند از مخلوط آتانل و بعنوان مایع پخت استفاده می شود . از آنجایی که این فرایند تکنولوژی صنایع شیمیای C با روشهای معمول تولید خیمر کاغذ تلفیق می کند به آن فرایند تولید خمیر پتروشیمی گفته اند . که سه مرحله دارد :
1 ـ استخراج لیگنین
2 ـ بازیابی لیگنین و مایع پخت
3 ـ بازیابی محصولات فرعی مانند فن فورال ، قندهای چوب و … که در حین فرآیند ، تولید می شوند . از آنجایی که این فرآیند نیاز به کوره بازیابی یا سایر تجهیزات متعادل بازیابی (کوره آهک ، بخش سود سازی و … ) ندارند از مزین هزینه سرمایه گذاری پایین تر برخودار است هم چنین این فرایند عاری از آلودگی محیط به وسیله ترکیبات سولفور داست .
خصوصیات فیزیکی خمیر کاغذ رنگبری شده السل که از پهن برگان تهیه شده است نظیر خمیر کاغذ کرافت ارزیابی شده . بوسیله این روش خمیر کاغذی با راندمان بیشتر و قابلیت رنگبری آسانتر می توان تهیه کرد . این فرآیند در مورد تولید خمیر کاغذ برای راندمان بیشتر و قابلیت رنگبری آسانتر می توان تهیه کرد . این فرآیند در مورد تولید خمیر کاغذ از سوزنی برگان به دلیل مقدار لیگنین زیاد مطلوب نمی باشد .
فرآیندهای با کاتالیزور :
این فرآیندها خود به دو گروه تقسیم می شوند .
الف ـ فرآیندهای با کاتالیزو اسیدی
ب ـ فرآیندهای تولید خمیر با کاتالیزو قلیایی
فرایندهای با کاتالیزو اسیدی
دی اکسید گوگرد دارای خصوصیات بی نظیر به عنوان یک کاتالیزور اسیدی است . محلول این گاز در آب یک اسید ضعیف می باشد که پس از واکنش با لیگنین به یک اسید آلی سولفونیک مبدل می شود هم از نظر قدرت قابل مقایسه با اسیدهای معدنی است . خصوصیات مقاومتی این خمیرها با خمیرهای مشابه رنگبری شده کرافت برابر می باشد .
ب ـ فرایندهای تولید خمیر کاغذ با کاتالیزو قلیایی :
پتانسیل تولید خمیر کاغذ به روش سودابه همراه متال رقیق 40% ، به عنوان روش تولید خمیر کاغذ بدون استفاده از سولفور در ژاپن به وسیله Kobayashi ( 1987 ) ، Nakano ( 1981 ) و Marton ( 1982 ) مورد مطالعه قرار گرفت . با قلیائیت فعال 16% بر مبنای اکسید سدیم سرعت تولید این خمیر کاغذ ، کمی آهسته تر از تولید خمیر کاغذ به روش کرافت می باشد ولی راندمان خمیر کاغذ غربال شده آن 2% بیشتر و عدد کاپای آن بین 25 ـ 20 و خصوصیات مقاومتی آن تقریباً مشابه خمیر کاغذ کرافت می باشد . نتایج تولید خمیر کاغذ اتانل ـ قلیا نیز به همین صورت می باشد . از بین این فرآیندها دو فرآیند تولید خمیر کاغذ که در مراحل توسعه تجاری می باشند ، فرآیندهای ASAM 6 وارگانوسل ـ ام دی 7 می باشند .
فرآیند ASAM :
فرآیند تولید خمیر کاغذ سولفیت قلیائی بود که در آن افزودن آنتراکینون و متانول به منظور لیگنین زدائی بیشتر صورت می گیرد . بنابراین فرآیند فوق به عنوان یک فرایند سولفیت قلیایی اصلاح شده مطرح است . هر چند در فرآیند ASAM و کرافت در شیمی تولید خمیر کاغذ از آنها می باشد .
در حالیکه در فرایند کرافت مواد شیمیایی مورد استفاده در پخت شامل هیدروکسید سدیم ، سولفید سدیم و کربنات سدیم می باشند در فرایند ASAM از سولفیت سدیم به همراه هیدروکسید سدیم ، کربنات سدیم و نیر از متانل و مقدار کمی آنتراکینون استفاده می شود .
جزئیات شرایط پخت شاخص فرآیند ASAM در زیر آمده است :
– مقدار مواد شیمیای بر مبنای وزن خشک چوب ( بر مبنای NaOH ) : 25 ـ 15 گرم

– نسبت قلیای ( )
– آنتراکینون ( AQ ) بر مبنای وزن خشک چوب : 1/0 – 50/5 گرم
– مقدار منانول در مایع پخت ( بر اساس درصد حجمی ) : 30 ـ 15
– نسبت مایع پخت به چوب : 1 : 5 ، 3
– درجه حرات پخت ( درجه سانتیگراد ) : 180 ـ 170
– زمان پخت در درجه حرارت حداکثر ( دقیقه ) : 150 ـ 60
آنتراکینون به عنوان کاتالیزو سرعت واکنش را افزایش می دهد .
متانل برای کمک به حل کردن لیگنین و مواد استخراجی و واکنشهای تراکمی لیگنین و تخریب کربوهیدراتها اضافه می شود . این ماده همچنین حلالیت آنتراکینون را افزایش می دهد . چرخه بازیابی مایع پخت در فرآیند ASAM با چرخه فرآیند کرافت به غیر از دو استثناء قابل توجه ، مشابه می باشد ( شکل 3 ) . فرآیند ASAM به یک مخزن متانل و یک سیستم بازیابی یک واحد تبدیل سولفید به سولفیت نیازمند است . عملیات آزمایشگاهی نیمه صنعتی نشان دادند که فرآیند ASAM برای تولید خمیر کاغذ از گونه های پهن برگ و سوزنی برگ موفق است . خصوصیات مقاومتی خمیر کاغذ تهیه شده بدین روش مشابه فرآیند کرافت ارزیابی شد و این در حالی است که راندمان خمیر کاغذ این فرایند بالاتر از فرآیند کرافت و مقدار لیگنین باقیمانده در خمیر آن از فرآیند کرافت کمتراست .
سایر مزایای فرایند ASAM نسبت به فرآیند کرافت بی خطر بودن آن است که علت آن آزاد شدن ترکیبات سولفوردار به مقدار حداقل می باشد . خمیر کاغذ رنگبری نشده ASAM دارای شفافیت اولیه بیشتری نسبت به خمیر کاغذ کرافت می باشد بنایراین بدون ایجاد اشکالی می توان توجه خود را به استفاده از مراحل رنگبری فاقد ترکیبات کلر معطوف کرد .
فرآیند ارگانوسل ـ ام دی :
در این فرایند از هیدروکسید سدیم ، متانل و مقادیری آنتراکینون به عنوان کاتالیزور استفاده می شود ، این فرایند دو مرحله ایست . در اولین مرحله خرده چوبها در محلول متانل ( آب با نسبت 50 به 50 در درجه حرارت 195 درجه سانتیگراد و به مدت 20 تا 50 دقیقه قرار می گیرند . این مرحله در شرایط ملایم اسیدی به علت دی استیله کردن چوب صورت می گیرد .
مرحله دوم شامل افزودن هیدروکسید سدیم با غلظت 18 تا 22 درصد در درجه حرارت 170 ـ 160 درجه سانتیگراد می باشد . البته در این فرایند اولین مرحله پخت می تواند حذف شده و فرآیند تک مرحله ای فوق به وسیله هیدروکسید سدیم ، متانل و آنتراکینون انجام شود .
شریط شاخص پخت فرآیند ارگانوسل ـ ام دی در زیر آمده است :
– هیدروکسید سدیم بر مبنای وزن خشک چوب : 22 ـ 17 گرم
– آنتراکینون بر مبنای وزن خشک چوب : 1/0 گرن
– مقدار متانل در مایع پخت ( درصد حجمی ) : 30 ـ 25
– نسبت مایع پخت به چوب : 1 : 2/4
– درجه حرارت پخت ( درجه سانتیگراد ) : 170 ـ 155
زمان پخت در درجه حرارت حداکثر ( دقیقه ) : 120 ـ 60
متانل به وسیله تخلیص و هیدروکسید سدیم به وسیله فرایند بازیابی متداول کرافت ، بازیابی می شوند . خمیر کاغذ تولید شده از چوب نوئل و کاج به وسیله فرایند فوق دارای خصوصیات مقاومت در حد خمیر کاغذ کرافت می باشد ( Sxhroeter ، 1991 ) . خمیر ارگانوسل به راحتی رنگبری می شود . شنگ 8 معتقد است که این فرایند هم برای پهن برگان و هم سوزنی برگان مناسب بوده و نسبت به فرایندهای متداول کرافت و سولفیت کاملاً عاری از آلودگی ترکیبات سولفوردار ، است . در سال 1992 اولین کارخانه
تولید خمیر کاغذ به این روش با ظرفیت 150000 تن در شهر کلهیم 9 آلمان شروع به کار کرد . کارخانه مزبور برای تولید خمیر کاغذ رنگبری شده تجاری از صد در صد چوب نوئل از یک دپگ پخت پیوسته کامیر 10 استفاده می کند . رنگبری خمیر کاغذ شامل مراحل O(EP)WP ( لیگنین زدائی با اکسیژن ، شستشو با اسید ، پراکسید ) می باشد . هدف از رنگبری ، رسیدن به درجه شفافیت 80% درجه ISO می باشد .
شیمی حلال های مورد استفاده در فرآیند های حلال آلی :
حلالها :
حلالهای آلی که برای لیگنین زدائی با این فرایند به کار می روند یا به صورت خالص و یا به صورت مخلوط با آب استفاده می شوند . ( جدول 5 ـ 3 ) همه آنها حلالهای خوبی برای لیگنین هستند . حلالهای لیگنین به وسیله مقدار پارامتر حلالیت هیلد برانت 11 ( محدوده 5/12 ـ 10 ) و نیر ظرفیت مطلوب پیوند هیدروژنی مشخص می شوند . در حلالهایی که محتوی آب هستن این خصوصیت فقط تا محدوده مشخصی از غلظت آنها اعتبار دارد .
برای قابلیت انحلال خوب لیگنین باید حجم متانل در مخلوط ، بالغ بر 6/0 باشد ( 60% حجمی ) . در هر نسبتی از مخلوط حلال با آب ، افزایش درجه حرارت ، موجب بهبود حلالیت لیگنین می شود .
استفاده از حلالهای آلی مثل متانل با اتانل معمولاً فشار زیادی را در دیگ پخت تولید می کند که حدود آن بین 400 تا 500 psi می باشد .
(Dahlmann & Schroeter , 1990 )
لیگنین زدائی به کمک حلالهایی که نقطه جوش بالا دارند ، مثل تری اتیلن گلیکول ، فنل و هگزامتیلن دی آمین در فشار معمولی می تواند انجام شود . گر چه این مورد یک مزیت بارز محسوب می شود لیکن مشکلات ناشی از بازیابی حلال را نمی تواند جبران کند و نتیجتاً حلالهایی با نقطه جوش پائین تر از آب مثل الکل ها و استات اتیل در روشهای
2 ـ 4 ـ 3 ـ کاتالیزورها :
برای جواب به این سوال که در فرآیند های حلال آلی باید از کاتالیزر ها استفاده کرد یا نه ، به بررسی اثر این عوامل بر روی سرعت لیگنین زدائی نیاز می باشد . الگوی سینتیک لیگنین زدائی فرآیند حلال های مشابه فرآیند کرافت است . قسمت عمده لیگنین زدایی در مرحله لیگنین زدائی توده ای انجام شده و پس از آن واکنش به صورت سینتیک شبه درجه اول ادامه می یابد و در نهایت به مرحله اول ادامه می یابد و در نهایت به مرحله لیگنین زدائی لیگنین باقیمانده که کند است ، ختم می شود .
در مقایسه ، لیگنین زدائی بدون استفاده از کاتالیزور سریعتر به مرحله کند لیگنین زدائی لیگنین باقیمانده انتقال می یابد و با افزایش زمان پخت حتی در درجه حرارت پخت 180 درجه سلسیوس مقدار قابل ملاحظه ای لیگنین در خمیر کاغذ باقی می ماند . در فرآیند بدون کاتالیزو . لیگنین زدائی تا نقطه انتقال مرحله لیگنین زدائی توده ای به مرحله کند لیگنین زدائی ( مرحله نهائی ) در حدود 86% است ، در حالی که در فرآیند با کاتالیزور قبل از اینکه واکنش کند شود لیگنین زدائی تا 93% می تواند انجام شود .
این نتیجه نشان می دهد که استفاده از کاتالیزور اسید سولفوریک امکان پائین آوردن درجه حرارت پخت را به مقدار 30 درجه سانتیگراد مسیر ساخته و علاوه بر این لیگنین زدائی به صورت کاملتری انجام می شود .
3 ـ 4 ـ 3 ـ اثر متقابل حلال آلی و کاتالیزور :
برای تعیین اثر متقابل اتانل و هیدروکسید سیدم در فرآیند تولید خمیر کاغذ Marton و Granzow ( 1981 ) به طور مجزا آزمایشاتی با اتانل ، هیدورکسید سدیم و نیر مخلوطی که از این دو بر روی چوب نوئل 12 انجام دادند . نتایج به دست آمده نشان داد که به کارگیریی جداگانه هر یک از این مواد در پخت نسبتاً موثر بوده لیکن زمانی که با هم استفاده شوند دارای تاثیر سیرنجیک می باشند . اضافه کردن اتانل به یک پخت قلیائی ، لیگنین زدائی انتخاب را انفرای می دهد . وجود هیدورکسید سدیم به مقدار زیادی توانایی لیگنین زدائی اتانل را افزایش می دهد . لیگنین خمیر کاغذ تهیه شده با فرآیند اتانل هیدروکسید سدیم لیگنین خمیر کاغذ تهیه شده با فرایند اتانل می باشد و راندمان خمیر کاغذ اتانل 05/0 بیشتر از خمیر کاغذ اتانل هیدورکسید سدیم می باشد . هیدروکسید سدیم علاوه بر تبدیل لیگنین به مشتقات با حلالیت بیشتر ، ترکیبات هیدارت کربن با وزن مولکولی کم را از داخل دیواره سلول خارج کرده و در نتیجه باعث باز شدن منافذ و بهبود قابلیت دسترسی به مواد شیمیایی می گردد .
الیاف خرده چوبهای پخته شده با مایع پخت اتانل ـ هیدورکسید سدیم نسبت به خرده چوبهای پخته شه به روش کرافت و سودا آسانتر از هم جدا می شوند . خصوصیات فیزیکی خمیر کاغذ اتانل ـ هیدروکسید سدیم هر چند به اندازه خمیر کاغذ کرافت با همان راندمان نمی باشد ، اما خوب است . شفافیت خمیر کاغذ اتانل ـ هیدورکسید سدیم فوق 05/0 از خمیر کاغذ کرافت بیشتر است خمیر کاغذ اتانل هیدروکسیدسدیم نسبت به خمیر کاغذ سودا نیز دارای چند مزیت است . خمیر کاغذ تهیه شده با فرایند اتانل ـ هیدروکسید سدیم در درجه حرارت 160 درجه سانیگراد با راندمان 3/55% ، دارای مقاومت به کشش و پارگی بیشتری نسبت به فرآیند سودا می باشد . اطلاعات موجود حاکی از آن است که با زمان پخت کمتر می توان به وسیله اتانل ـ قلیا ، خمیر کاغذی با خصوصیات مقاومتی و راندمان مشابه با خمیر کاغذ تهیه شده به روش سودا تهیه کرد .
خمیر کاغذ اتانل هیدورکسید سدیم ( در راندمان کمتر از 70% ) نسبت به خمیر کاغذ سودا به انرژی پالایش کمتری نیاز داشته ، مقاومت و شفافیت بیشتر در راندمان های مشابه دارد .
4ـ 4 ـ 3 ـ مکانیزم شیمیایی واکنش لیگنین زدائی :
در فرآیندهای حلال آلی ، برای انحلال لیگنین از طریق شکستن اتصالهای اتری مثل بتا ـ آریل اثر انرژی خیلی بیشتری ( 36 کیلو کالری بر مول )نیاز است . واکنش پایدار لیگنین زدایی صنوبر با استفاده از کاتالیزور اسید سولفوریک با انرژی واکنش 2/9 کیلو کالری بر مول صورت می گیرد . این مقدار قویاً اشاره بر این موضوع دارد که سرعت فرآیند به وسیله شکستن اتصالات آلفا ـ اتر در مولکول لیگنین کنترل می شود . اگر نیاز باشد که لیگنین زدایی در فرآیند حلالهای آلی به وسیله هیدرولیز آلفا اتر کنترل شود ، ضرایب سرعت لیگنین زدایی نیز باید با غلظت یون هیدرونیم رابطه خطی نشان دهد ، ولی این حالت به خوب مشاهده نشده است .
آزمایشاتی که در چندین آزمایشگاه در مورد لیگنین زدائی گونه های پهن برگ مثل صنوبر ، عنبر سائل و توس صورت گرفته نشان می دهد که لیگنین زائی این گونه کاملاً آسان بوده در حالیکه گونه هایی مثل اوکالیپتوس ، توسکا و بلوط در مقابل لیگنین زدایی مقاومت بیشتر از خود نشان می دهند . در مقابل تهیه خمیر کاغذ با درصد لیگنین پایین از سوزنی برگ و گیاهان یک ساله توسط فرایندهای حلال آلی با کاتالیزو اسیدی ، کار مشکل است .
لذا توجه بیشتر بر تولید خمیر کاغذ از سوزنی برگان و گیاهان یکساله با اعمال فرآیندهای حلال آلی به کمک کاتالیزور قلیائی معطوف شده است .
خصوصیات مقاومتی کاغذ ساخته شده از خمیر کاغذ تهیه شده با مخلوط متانل ـ آب کیفیتی کاملاً قابل قبول برای ساخت کاغذ نشان می دهد . مقاومت به پارگی این خمیر کاغذ بهتر از خمیر کاغذهای قلیایی بوده در حالیکه طول پاره شد و فاکتور ترکیدن به طور قابل توجهی پائین تر بودند . ضعیف بودن مقاومتهای خمیر کاغذ حلالهای آلی به سبب اتصال کمتر الیاف می باشد . در درجه روانی یکسان دانسیته خمیر کاغذ تولید شده به وسیله متانل ، از خمیر کاغذهای قلیائی کمتر است . خمیر کاغذهای با دانسیته کمتر در درجه روانی یکسان معمولاً آبگیری بهتری بر روی ماشین کاغذ نشان می دهند این موارد می تواند توجه بیشتری را بر روی خمیر کاغذ از کاه معطوف کند .
اطلاعات نشان می دهد که خمیر کاغذ متانل ـ آب می تواند تا درجه شفافیت 88% به سهولت با مراحل PDED رنگبری شود .
خمیر کاغذهای تهیه شده به روش حلالهای آلی در مقایسه با خمیر کاغذهای کربنات و کرافت به مقدار کمتر از عوامل رنگبری نیاز دارند که علت آن واکنشهای تراکمی کمتر لیگنین در طول تولید خمیر کاغذ به روش حلالهای آلی است ، بنابراین قابلیت انحلال لیگنین در محیط قلیائی طول رنگبری خمیر کاغذ خیلی خوب بوده و عدد کاپا به مقدار زیادی طی مرحله p کاهش می یابد .
فرایند خمیر کاغذ از الیاف ثانویه
بیش از 20 درصد کاغذ تولید شده در آمریکا از خمیر سازی مجدد کاغذهای باطله به دست می آید . درجات متفاوتی در کیفیت این کاغذها وجود دارد معمولاً از فرایندهای ناپیوسته استفاده می شود . مواد جمع آوری شده را با خمیر و از لکه یا ذارت تیره کاغذ و آلودگیها تمیز می شوند .آن گاه با مواد قلیایی Na2CO3 , NaoH و Na2O(siO2) جوهر زدایی ، شسته و با مواد قلیایی ملایم کمی پخته می شود . سپس رنگبری و صاف می شود .
و مانند هر خمیر کاغذ دیگر فراورش می شود . الیاف ثانویه در حدود 5 برابر کاغذ باطله ارزش دارند بزرگترین مصرف آن به تنهایی در ساخت مقوای استوانه ای چند لایه ای ، در اینجا از تلفیق چند صفحه ای که روی ماشین استوانه ای تشکیل می شود کاغذهای سنگین تولید می شود . لایه های بیرونی این کاغذ سنگین ممکن است از مواد بکر و لایه های درونی از الیاف ثانویه باشد . شش نوع اصلی معمولاً از خمیر کاغذ ثانویه به دست می آید : مقوای خرده چوب ، مقوای کنگره دار، مقوای جعبه ای تاشو ، مقوای زردرنگ ترکیبی ، مقوای جعبه ، جعبه های تانشو ، از فرایند پخت پیوسته نیز استفاده می شود .

فصل ششم

شستشو ، غربال کردن ، رنگبری و پالایش خمیر کاغذ
شستشو خمیر (pulp washing)
مقصود از شستشوی خمیر ، تمیز کردن آن از مواد شیممیایی باقیمانده و مصرف مجدد آنها در سیستم است . در عملیات شستشو گروههای موجود در خمیر کاغذ که به علت فشرده بودن در هنگام خمیر سازی به خمیر کاغذ تبدیل نشد اند و هم چنین سایر مواد زاید که همراه خمیر وجود دارند ، جدا می گردند .
شرح فرآیند :
خمیر خروجی از سیستم پخت که اصطلاحاً آنرا خمیر قهوه ای Brown srock می نامند توسط پمپ به سیستم شستشو منتقل می گردد . عمل شستشو به روش جریان همسو و توسط استوانه ای شستشوی خلاء و در خمیر کنن میانی صورت می گیرد . هر استوانه شستشو دارای تانک ذخیره آب مجزا میباشد که در موارد مختلف از آن استفاده می شود .
با توجه باینکه آب فیلتر اولین تانک که همان لیکور سیاه است تولید کف می نماید لذا بایستی تانک مجهز به سیستم کف زدائی باشد .
قسمتی از آب فیلتر شده اولین مرحله شستشو دهنده جهت سرد کردن تخلیه به استوانه پخت و برای تنظیم درصد خشکی خمیر داخل تانک تخلیه و نیز جهت مسیر انتقال خمیر قهوه ای به سیستم شستشو مصرف خواهد شد . قسمت اعظم آب فیلتر شده مرحله اول که اصطلاحاً آنرا لیکور سیاه می گویند پس از عبور از صافی و جدا شدن الیاف موجود در آن بقسمت بازیابی مواد شیمیائی منتقل می شود .
آب فیلتر شده مرحله دوم جهت شستشوی خمیر در مرحله اول و آب فیلتر شده مرحله سوم جهت شستشوی خمیر در مرحله دوم بمصرف می رسد . بمنظور افزایش راندمان شستشوی خمیر در مرحله سوم شستشو از آب داغ تمیز اسنفاده می شود . در این مرحله برای افزایش درجه حرارت آب از مبدل حرارتی عبور می نمایند . لایه ای از خمیر شستشو شده در مرحله سوم شستشو که شباهت زیادی به نمود دارد به درون نقاله ریخته شده از آنجا پس از مخلوط شدن به درون تانک ذخیره خمیر قهوه ای منتقل می شود .
غربال کردن :
خمیر شستشو شده درون تانک ذخیره خمیر قهوه ای پس از رقیق شدن و مخلوط شدن با آب ، به صافی با نیروی محرکه گریز از مرکز پخت می شد . در این صافی الیاف از توری عبور کرده و قعطات درشت باقیمانده Regects به تانک مخصوص ضایعات انتقال داده می شود . سپس خمیر رقیق به سیستم صافی های گریز از مرکز قیفی شکل پمپ و در این صای ها که عمل جدا سازی در اثر اختلاف وزن مخصوص صورت می گیرد ذرات سنگین تر مانند شن ، ماسه و فلزات از زیر قیف خارج شده و پس از بازیابی الیاف آن به فاضلاب فرستاده می شود . الیاف خمیر که دارای وزن مخصوص کمتری نسبت به دیگر ذرات خمیر ورودی است . از بالای قیف به دستگاه تغلیظ کننده خمیر منتقل می شود .
دستگاه تغلیظ کننده خمیر درصد خشکی آنرا مجدداً به ده درصد رسانه و سپس توسط پمپ به برجهای خمیر غلیظ منتقل می گردد .
رنگبری و سفید کردن
پس ار پخت جوب در سیستم ، خمیر حاصله که مقداری از لیگنین آن از سلولز جدا شده برای تهیه خمیر سفید در معرض فرآیند دیگری به نام رنگ زدائی قرار می گیرد . اساس این فرایند سفید کردن لیگنین باقیمانده در خمیر قهوه ای است و باید خاطر نشان ساخت که در این عمل الزامی نیست لیگنین کاملاً مضمحل شود بلکه کافی است که رنگ آن سفید گردد . درجه سفیدی خمیر معیاریست برای تعیین پارامترهای فرآیند رنگ زدائی . همانطور که درجه پخت معیاری برای مقدار پخت و یا در واقع جدا شدن لیگنین از سلولز است . درجه سفیدی خمیر حاصله به طریق اسپکتروفتومتری قابل اندازه گیری است .
سالیان متمادی کلروهیپوکلریت ها به عنوان مواد رنگ زدا مصرف می شوند تا اینکه به مرو زمان و بروز مشکلات زیست محیطی ، لازم شد که روشهای جاری رنگ زدایی بهبود یافته و مواد سفیدکننده دیگر جایگزین کردند .
طی دو دهه اخیر استفاده از کلر در رنگ زدایی خمیر کاغذ به شدت کاهش یافت و به موازات آن استفاده از اکسیژن ، ئیدروژن پراکسید ، دی اکسید کلر و … افزایش چشمگیری پیدا کرد . به طوری که احتمال می رود حداکثر تا یک دهه دیگر استفاده از کلر به صفر برسد .

از اوایل دهه 1970 ، کلرات سدیم به علت توانایی ترکیب با لیگنین که اثر مخربی بر سلولز ندارد ، مورد توجه قرار گرفت و به موازات آن در آمریکای شمالی و اروپای غربی قوانین حفاظت از محیط زیست ، بسیاری از کارخانجات خمیر سازی را مجبور ساخت تا کلر را از سیستم رنگ زدایی حذف کنند . در نتیجه اکثر کارخانجات ، کلرین دی اکسید را جایگزین کلر کردند و مصرف ئیدورژن پر اکسید را افزایش دادند .
به عبارت دیگر در بیست سال گذاشته مورد رنگ زدایی دیگری نظیر اکسیژن ، پراکسید ها ، ئیدروژن پراکسید ، اوزون ، آنزیمها و … مورد بررسی و استفاده قرار گرفتند و همزمان با آن تغییر روش ، لیگنین زدایی با اکسیژن قبل از مرحله رنگ زدایی به سرعت در اکثر نقاط جهان و بویژه در اروپای غربی افزایش یافت .
نیاز جهانی به مواد شیمیائی و رنگ زدا در سال 1997 به 2/3 بیلیون دلار ( 14 درصد بیشتر از 1995 ) رسید که این رقم در سال 2000 حدود 17 درصد افزایش داشته و پیش بینی می شود که در سال 2005 به رقم 2/3 بیلیون دلار ( 14 درصد بیشتر از 1995 ) رسید که این رقم ر سال 2000 حدود 17 درصد افرایش داشته و پیش بینی می شود که در سال 2005 به رقم 34 بیلیون دلار برسد .

به کار گیری اکسیژن و ئیدوژن پر اکسید
طرز تهیه اکسیژن
اکسیژن به دو روش تهیه می گردد :
الف ) ابتدا هوا را تحت فشار قرار می دهند و پس از آن آب ، CO2 و ناخالصی های دیگر را جدا می سازند . سپس برای تهیه اکسیژن مایع ، هوا را سرد می کنند . در پایان هوای مایع را تقطیر می کنند تا اکسیژن ، نیتروژن و سایر محصولات جنبی به دست می آید . این روش در مورد کارخانجاتی که مصرف اکسیژن آنها در محل زیاد است ( t/d 80 یا بیشتر ) و یا اکسیژن را با تانکر با نقاط مختلف حمل می کنند ، مورد استفاده قرار می گیرد .
ب ) روش دوم بر اساس جذب است که فقط گاز اکسیژن تولید می شود و اکثراً برای تولید در محل مناسب است .
طرز تهیه ئیدروژن پراکسید
برای تولید ئیدروژن پراکسید روشهای اقتصادی مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند . مهمترین روش بر اساس اتو کسیداسیون قرار می گیرند . مهمترین روش بر اساس اتوکسیداسیون کوئینون است .
الف ) در روش اتوکسیداسیون کوئینون ، به کمک کاتالیزور ، کوئینو ئیدروژنه شده و به ئیدروکینون تبدیل می شود و سپس با یک مرحله هوادهی ، H2O2 و کوئینون حاصل می شود .
ب ) در روش الکترولیتیکی ، سود را در آند که اکسیژن از آن به دست می آید ، وارد می کنندکه این در حالت ئیدورژن پراکسید با غلظت 30 تا g/L 80 تولید خواهد شد .
ج ) در روش شرکت dupont : ( درجه حرارت پایین و فشار بالا ) اکسیژن و ئیدروژن مستقیماً از محیط مایع شامل ذغال فعال آغشته به پالادیم عبور کرده و با یکدیگر ترکیب می شوند . در این عمل راندمان 13 درصد است .
لیگنین زدایی با اکسیژن
لیگنین زدایی اولیه با اکسیژن در اوایل دهه 1970 در سوئد و آفریقای جنوبی مورد استفاده قرار گرفت و بعهده نیز مشخص شود که منیزیم می تواند تا درجه معینی از لیگنین زدایی از تخریب سلولز جلوگیری کند . امروز کارخانجات آمریکای شمالی علاقه زیادی به این روش نشان می دهند ، زیرا علاوه بر نداشتن مشکلات زیست محیطی در تجهیزات مربوط به خمیر با غلظت متوسط عملکرد خوبی دارد .
اصولاً در اولین مرحله لیگنین زدایی با اکسیژن حداکثر 50 درصد لیگنین جدا می شود و جداسازی بیشتر باعث خرابی سلولز خواهند شد . در بازیابی پساب آلاینده نیز ، جامدات حل شده در استوک لیگنین زدایی شده را به وسیله اکسیژن می شویند و مجدداً به سیستم بازیابی کارخانه خمیر انتقال می دهند . در نتیجه تمامی بار جامدات ورودی به ریکاوری بویلر در مورد الیاف نرم چوب 4 درصد و در مورد الیاف سخت چوب 3 درصد افزایش می یابد . نظریه اینکه این جامدات تا اندازه ای اکسید شده اند ، تولید بخار نیز 1 تا 2 درصد افزایش خواهند یافت .
بیشتر کارخانجات کرافت که از روش لیگنین زدایی با اکسیژن استفاده می کنند ، لیکور اکسید شده را به عنوان منبع قلیایی استفاده می کنند تا نسبت سدیم به گوگرد در سیکل شیمیایی به تعادل برسد . اکثراً برای اکسید کردن لیکورسفید از روش هوادهی که بسیار اقتصادی است استفاده می کند ، زیرا به کارگیری لیکورسفید اکسید شده میزان بار کارخانه بازیابی سود و کوره آهک را 3 تا 5 درصد افزایش می دند . لییگنین زدایی با اکسیژن به صورت زیر انجام پذیر است :
الف ) لیگنین زدایی خمیر با درصد خشکی زیاد ( یک مرحله اکسیژن ) .
در این روش ، درصد خشکی خیر به کمک پرس به حدود 30 درصد می رسد ( شکل 6 ـ 2 ) . در قسمت خروجی پرس سود تازه و با آب سفید شده همراه با منیزیم محافظ اضافه می شوند ، سپس از طریق لوله تغذیه وارد راکتور تحت فشار می شود که در آنجا اکسیژن مایع با خیر ترکیب خواهد شد .
در بعضی از راکتورها که خمیر با درصد خشکی زیاد در آنها جریان دارد ، قسمتهای سینی شکلی وجود دارند که در هنگام سرازیر شدن خمیر به طرف پایین برج از فشرده شدن آن جلوگیری نماید . برای ثابت نگاهداشتن درجه حرارت بین 90 تا C ْ 130 بخار از بالای برج و برای ثابت نگاهداشتن فشار جزئی در 90 تا PSI 130 گاز اکسیژن از بالا یا پایین اضافه می گردد . در قسمت پایین راکتور ، خمیر رقیق با درصد خشکی 6 درصد به Blow tank انتقال می یابد .
ب ) لیگنین زدایی با یک مرحله اکسیژن برای خمیر با درصد خشکی متوسط
خمیر شسته شده قهوه ای با درصد خشکی 1 تا 14 درصد همراه با سود یا آب سفید اکسید شده مقدمتاً گرم شده و سپس از طریق تعدادی مخلوط کن به طرف بالای راکتور پمپ خواهد شد . بخار و اکسیژن نیز به سمت بالا وارد مخلوط کن می شوند . کف راکتور مخروطی و یا کروی شکل است و در بالای آن دستگاه تخلیه قرار دارد و برای تخلیه بهتر در بالای راکتور ، فیلتر اکسیژن قرار گرفته است . در بعضی از سیستم ها با درصد خشکی متوسط با درصد خشکی متوسط ، قسمت فوقانی راکتور در فشار اتمسفر کار می کند .
هر چند که هر دو روش دارای نتایج خوبی هستند ، ولیکن روش خمیر با درصد خشکی متوسط به خاطر سرمایه گذاری کمتر و ایمنی بیشتر مورد استقبال قرار گرفته ( شکل 6 ـ 3 ) است .
اخیراً نیز لیگنین زدایی با دو مرحله افزایش اکسیژن برای خمیرها با درصد خشکی زیاد یا کم ، در بعضی از کارخانجات خمیر رایج شده که نسبت به افزایش یک مرحله ای دارای مزایای زیر می باشد .
1 ) راکتورهای کوچکتر برای ظرفیت های بیشتر
2 ) به تعادل رسیدن شرایط آسان در هر مرحله
3 ) مصرف کمتر مواد شیمیایی رنگ زدا
4 ) عدد کاپای کوچکتر بدون از بین رفتن سلولز
5 ) ثابت بودن راندمان عملیات
6) آلودگی کمتر در پسابهای کارخانه رنگ زدایی
روش CEH
معمولترین طریق برای رنگ زدائی از مراحل زیر تشکیل شده است :
1 ـ کلر زنی ( C )
2 ـ شستشوی قلیایی ( E )
3 ـ سفید کردن با هیپوکلریت ( H )
این سیستم را مختصراً C.E.H. می نامند .
مرحله کلره کردن : مرحله کلره کردن در بیشتر کارخانجات تولید خمیر سفید جزء اولین مرحله سفید کردن محسوب می شود . در این مرحله خمیر نرم ( مقدار لیگنین کم و عدد کاپا پائین تر از 20 ) را با محلول گاز کلر ( PH تقریباً 2 ) در یک تانک مخلوط می کنند بمحض شروع واکنش کلره کردن اسید کلریدریک بوجود آمده و موجب کاهش PH بمقدار مورد نظر می شود . بعد از اتمام واکنش ، بین 50 تا 70 % کلر بصورت اسید کلریدریک ظاهر می شود . از آنجائیکه واکنش گاز کلر با لیگنین و سایر مواد رنگی خمیر ، حرارت را می باشد . در ابتدای این مرحله دمای واکنش نبایستی بالا باشد زیرا با پیشرفت واکنش ، سرعت آن افزایش یافته و کنترل عملیات سفید کردن غیر ممکن می گردد . معمولاً در شروع مرحله کلره کردن از درجه حرارت بین 20 تا 30 درجه سلسیوس ( C ) استفاده می شود . در این درجه حرارت سرعت واکنش به اندازه کافی کند و کنترل واکنش آسان تر بوده و بعلاوه از اثر تخریبی واکنش کاسته می شود .
علاوه بر تنظیم دمای ابتدای واکنش ، تنظیم درصد خشکی خمیر در یک حد پائین نیز از اهمیت خاص برخوردار است ، زیرا اگر درصد خشکی خمیر بالا باشد بدلیل عدم وجود آب کافی در محیط واکنش حرارت تولید شده بخوبی در تمام قسمتهای خمیر موجود در تانک جذب نمی گردد و باعث حرارت دیدن غیر یکنواخت خمیر و در نتیجه موجب واکنش بیشتر در یک ناحیه از خمیر گشته و عمل سفید کردن بخوبی

انجام نمی گیرد . در این مرحله درصد خشکی خمیر معمولاً باید بین 3 تا 4% باشد . در این مقدار درصد خشکی ، اثر حرارت حاصل از واکنش با افزایش درجه حرارت به حداقل خود رسید ( در این شرایط 500 کیلو کالری حرارت به ازای هر گرم کلر موجود تولید می شود ) . فقط افزایش معادل 3 درجه سلسیوس خواهیم داشت .
عمل سفید کردن در مرحله کلره کردن خمیر بایستی قبل از آنکه تمامی گاز کلر موجود در مایع سفید کننده مصرف گردد متوقف شود زیرا با تمام شدن گاز کلر PH محلول شروع به بالا رفتن نموده و اسید هیپوکلریت تولید خواهد شد .
این مرحله از اصلی ترین مراحل خالص سازی سلولز و سفید کردن خمیر است . در پایان این مرحله به دلیل حل شدن مواد ناخالص الیاف در محلول کلرو ترکیبات کلردار رنگ خمیر به زدی می زند . بهمین منظور برای جدا نمودن این ترکیبات از خمیر مرحله تکمیلی دیگری مورد نیاز است .
مرحله استخراج قلیائی : در عملیات سفید کردن خمیرهای شیمیائی . از مرحله کلره برای خارج کردن حداکثر مقدار ممکن لیگنین استفاده می کنند . در اثر شستشوی خمیر بعد از مرحله کلره کردن ، فقط حدود نیمی از لیگنین کلره شده خارج می شود و لیگنین باقی مانده که در محلول اسیدی تشکیل شده است قابل حل در آب سرد نبوده و بمقدار خیلی کم در آب گرم حل می شود . برای موثرتر نمودن مرحله اکسیداسیون بعدی ( مرحله ین هیپوکلریت ) جدا کردن حداکثر ممکن لیگنین ضروری می باشد . زیرا در غیر این صورت لیگنین های کلره شده نیز اکسیده شده و مقداری از مواد اکسیداسیون را بمصرف می رساند .
معمولترین مرحله بعد از مرحله کلره کردن استخراج مواد ناخالص جدا شده از سلولز با استفاده از مواد قلیائی است . زیرا اکثر مواد باقی مانده بر روی الیاف سلولز در محلولهای قلیائی ملایم نسبتاً حل می شود ، آزمایشاتی نیز بر روی قلیائی هائی نظیر کربنات متاسیلیکات و سولفید سدیم انجام شده است . همچنین سعی در استفاده از هیدروکسید کلسیم نیز شد است که بدلیل ته نشین شدن لیگنین های کلره در آن ، از این ماده استفاده نمی شود .
در مرحله استخراج قلیائی ، خمیر با درصد خشکی بالا ( درصد خشکی خمیر برای انواع خمیر متفاوت است و به این 10 تا 18% متغیر می باشد ) بمدت حدود یکساعت و نیم در مجاورت محلول هیدوراکسید سدیم در یک تانک قرار می گیرد . خمیر حاصله از این مرحله تیره بنظر می رسد که برای سفید کردن کامل آن یک مرحله دیگر مورد نیاز می باشد . مرحله استخراج قلیایی معمولاً در PH بین 11 الی 5/11 و در درجه حرارت 60 تا 80 درجه سلسیوس انجام می گیرد .
برای سفید کردن خمیرهای شیمیائی تا درجه خصوص بالا که موارد استفاده آنها در تولید مشتقات سلولز است از استخراج قلیائی گرم است استفاده می شود . این خمیرها دارای مقدار همی سلولز خیلی پائین بوده و شرایط استخرج آنها با خمیر های شیمیائی تولید کاغذ متفاوت است .
مرحله ین هیپوکلریت H :
مرحله سوم که مرحله هیپوکلریت است یکی از معمول ترین مراحل در عملیات سفیدی کردن خمیر می باشد . پس از شستن وس پی بالا بردن درصد خشکی خمیر در غلیظ کننده (Thickner) خمیر را به تانک دیگری برای اختلاط با هیپوکلریت وارد می کنند از محلولهای هیپوکلریت سدیم و یا کلسیم همراه با مواد شیمیائی دیگر در سفید کردن چند مرحله ای استفاده می شود . بدلیل اینکه هیپوکلریت ها دارای اثر ترجیحی بر لیگنین و دیگر مواد ناخالص نیستند شرایط باید طوری تنظیم شود که اثر تخریبی هیپو کلریت ها بر این ممواد افزایش و بر سلولز کاهش یابد . با توجه به اینکه اسید هیپوکلریت در PH معین تشکیل می شود از مهمترین نکات قابل توجه در این مرحله کنترل PH است . اگر PH در این مرحله به پائین تر از 9 برسد اسید هیپوکلریت تشکیل می گردد که برای سلولز فوق العاده خطرناک بوده و باعث تخریب آن می شود . در صورتیکه محلول دارای PH قلیائی باشد اکسیداسیون قلیائی انجام گرفته و باعث تشکیل گروه های کربونیل و کرپوکسل می شود که می توانند بدون کاهش قابل ملاحظه ای در طول زنجیر سلولز بآن اضافه شوند .
واکنش هیپو کلریت ها با مواد ناخالص سلولز حرات زا نبوده و از این رو می توان در دما و درصد خشکی بالا ( % 35 ـ 30 ) این عملیات را انجام داد . البته در این مورد درجه حرارت و درصد خشکی رابطه معکوس دارند بطوریکه اگر درصد خشکی خمیر پائین باشد می توان از درجه حرارت بالاتری استفاده کرد و برعکس ، مقدار مواد شیمیائی افزوده شده با توجه به تعداد مراحل متفاوت است . اگر سفید کردن بایُن هیپوکلریت دریک مرحله انجام گیرد مقدار مواد شیمیائی افزودنی بیش از مقداری است که در مورد چند مرحله ای استفاده می شود . خمیر حاصله بعد از این مرحله بایستی بخوبی شسته شود زیرا در غیر اینصورت مواد موجود در خمیر سفید شده تحت تاثیر تابش نور تغییر رنگ داده و باعث زایل شدن رنگ سفید خمیر می شوند .

مرحله دی اکسید (CLO2) :
مدت زمان طولانی است که محققین بقدرت فوق العاده دی اکسید کلر در سفید کردن خمیر پی برده اند ولی بدلیل بالا بودن قیمت ، طبیعت خورندگی و دارا بودن خاصیت انفجاری استفاده تجارتی از آن محدود بوده است . ولی با توسعه روش تولید مداوم این گاز و ساخت مواد مقاومت در برابر رنگ زدگی استفاده از آن متداول شده است . از دی اکسیدکلر می توان بصورت یک مرحله سفید کردن اضافی و یا بعنوان جایگزین مرحله بین هیپوکلریت استفاده کرد . با استفاده از این ماده درجه شفافیت خمیر به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می یابد . در حال حاضر مکانیسم دقیق افزایش شفافیت در اثر استفاده ای دی اکسید کلر کاملاً مشخص نمی باشد . بطور کلی دی اکسید کلر دارای اثر اکسیداسیون قابل ملاحظه ای بر لیگنین و اثر ناچیزی بر سلولز است . در عملیات سفید کردن خمیر این ماده دو کار افزایش شفافیت و خالص سازی ( عصاره گیری ) را همزمان انجام می دهد . خطر تشکیل اسید هیپوکلریت در این مرحله وجود ندارد . و بدلیل حرارت زا نبودن واکنش دی اکسید کلر با مواد ناخالص الیاف سلولز ، عملیات سفید کردن می تواند در دما و درصد خشکی بالا انجام گیرد .
درجه حرارت 60 تا 80 درجه سلسیوس و درصد خشکی 12 الی 17 متداول است . در طی عملیات تجارتی سفید کردن بادی اکسید کلرو لزوم به کنترل و خنثی کردن PH احساس نمی شود . در PH پائین تر از 8 اثر تخریبی دی اکسید کلر بر سلولز ناچیز بوده و بهترین نتایج در مورد خواص کیفی خمیر در PH بین 3 الی 5/5 بدست می آید .
اگر از دی اکسید کلر بصورت یک مرحله ای در ابتدای سفید کردن خمیر استفاده شود مرسوم است که پس از آن عمل استخراج قلیائی انجام می گیرد . شکل 3 یک سیستم سفید کردن چند مرحله ای با استفاده از دی اکسید کلر را نشان می دهد .
پایین بودن سرمایه گذاری از مزایای این روش و آلودگی شدید پساب ، ممنوعیت استفاده از کلر و هزنیه بالای تصفیه پساب از معایب آن است .
روش DED :
این روش در کارخانجات تولید خمیر از چوب به کار می رود و به جای کلر از کلرین دی اکساید استفاده می شود . در این روش هزینه بهره برداری بالاست و کمیت و کیفیت پساب نوسان دارد .
روش CEOH :
همانند روش CEH است که قبل از مرحله هیپوکلریت ، یک مرحله اکسیداسیون به آن اضافه شده است و اکسیداسیون لیگنین با بهره وری بهتری انجام می گیرد .
روش H-H :
اکثراً برای کارخانجات با ظرفیت کم به کار می رود و عمده محصولات آن در کاغذ روزنامه مصرف می شود . در این روش دو مرحله هیپوکلیت به خمیر اضافه
می شود .

روش CEHH :
برای افزایش درجه سفید خمیر در قسمت نهایی روش CEH یک مرحله هیپوکلریت اضافه می شود .
روش CEHD :
برای افزایش درجه سفید خمیر در قسمت نهایی روش CEH یک مرحله دی اکسید کلر اضافه می شود .
روش OEHH :
یک مرحله لیگنین زدایی با اکسیژن ، شستشو و دو مرحله هیپوکلریت .
روش (TCF)HP :
در این روش به کمک ئیدروژن و ئیدروژن پراکسید خمیر را سفید می کنند و آلودگی محیط زیستی به طور کلی وجود ندارد .
روش OOP :
در این روش قبل از عملیات رنگ زدایی یک مرحله لیگنین زدایی انجام می گیرد و سپس به کمک DTPA ، سود و ئیدوروژن پراکسید عملیات رنگ زدایی انجام می شود . به طور کلی استفاده از پراکسیدها ( عموماً ئیدروژن پراکسید ) برای سفید کردن خمیرهای شیمیایی و مکانیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است . ئیدروژن پراکسید ماده رنگ زدایی موثری است که درخشندگی خمیرهای مکانیکی و شیمایی ـ مکانیکی در 60 درجه سانتی گراد را بدون کاهش بهره وری بهبود می بخشد و در درجات کمی بالاتر ( 70 تا 80 درجه سانتی گراد ) این ماده ثبات درخشندگی خمیرهای شیمیایی را افزایش خواهد داد .
شیمی ئیدوروژن پراکسید (H2O2) : PH یکی از عوامل مهمی است که به شدت بر رنگ زدایی با ئیدروژن اثر می گذارد و برای کسب نتایج بهتر باید در 5/10 تثبیت شود . غلظت یون پرئید روکسیل فعال بر اساس واکنش زیر با افزایش PH نیز افزایش می یابد .

برای کنترل PH معمولاً از ئیدورکسید سدیم و سیلیکات سدیم استفاده می کنند . سیلیکات ( معمولاً همراه با سولفات منیزیم اضافی ) هم به عنوان تثبیت کننده و هم به عنوان عامل محافظ عمل می کند .
اگر چه درجه حرارتهای بالاتر واکنش رنگ زدایی ئیدروژن پراکسید را تسریع می کند ولی همزمان سرعت واکنشهای ناخواسته را نیز افزایش میدهد و ثبات پراکسید کاهش می یابد . در نتیجه با بکارگیری یک مرحله مقدماتی رنگزدایی با اسید و استفاده از dtPA واکنش ها در مقابل یونهای فلزی محافظت می شوند .
در این روش DO اولین مرحله رنگ زدایی است که در آن دی اکسید کلر ( ماده شیمیایی بسیار فعال ) در مدت زمان کوتاهی با باقیمانده لیگنین موجود در الیاف ترکیب می شود . واکنش بین Co2 و لیگنین بسیار وابسته به زمان ، درجه حرارت غلظت و ‍PH است . مثلاً با افزایش PH ، ویسکوزیته کاهش یافته و در نتیجه درخشندگی نیز کاهش می باید . مهمترین عامل در این مرحله در خلال 30 دقیقه اول PH است که باید در 2 تا 5/2 ثابت بماند .
خمیر ارسالی از واحد لیگنین زدایی در مخلوط کن مرحله DO با دی اکسید کلر مخلوط می شود و سپس وارد لوله مانندگاری شده و 20 دقیقه در آنجا می ماند تا از بالای برج سرازیر شود .

قدرت اکسیدکنندگی CLO2 دو و نیم برابر قدرت اکسیدکنندگی کلر است .
زمان ماندگاری در برج حدود 1 ساعت است . پس از آن که سود ، ph بین 5/10 تا 11 ثابت ماند به کمک بخار درجه حرارت خمیر را به 80 درجه سانتی گراد می رسانند و خمیر سفید شده do را به مرحله EO انتقال می دهند . در مرحله استخراج ، گاز خالص اکسیژن یبا لیگنین ترکیب شده و جدا شدن خود را از لیگنین آسان تر می کند . استفاده اکسیژن در این مرحله مقدار دی اکسید کلر لازم در مرحله بعد از کاهش می دهد .
خمیر اکسیژنه شده پس از عبور از مخلوط کن و برج EO به طرف پایین سرازیر می شود تا درصد خشکی 3 درصد رقیق می شود . سپس در دستگاههای شستشو با سود یا اسید سولفوریک مخلوط می شود تا ph آن بین 5/4 تا 5 ثابت بماند .
مرحله D1 مرحله نهایی است که در آن درخشندگی محصول نهایی کنترل می شود . زمان ماندگاری در برج 4 ساعت است و پس از آن خمیر با آب سفید یا آب داغ شسته می شود .
مقایسه میزان آلودگی پساب در روشهای مختلف رنگ زدایی
قدرت آلوده سازی پساب کارخانجات خمیر و کاغذ و به عبارت دیگر قدرت آلوده سازی محیط زیست در روشهای مختلف رنگ زدای در جدول زیر مشخص شده است . در این جدول میزان مواد هالوژن دارد که در پسابهای واحدهای رنگ زدایی وجود دارند و بسیار خطرناک هستند با یکدیگر مقایسه شده اند .
مقایسه مواد سفید کننده کلر و دی اکسید کلر گاز کلر به شدت فعال است و با مواد واکنش های جایگزینی انجام می دهد ( اکثر مواد سمی و گازهای کشنده شیمیایی ، ترکیبات آلی و معدنی کلردار هستند و در زنجیره مواد غذایی ذخیره می شوند . اگر به جای کلر ، دی اکسید کلر مصرف شود به جای واکنشهای جایگزینی واکنشهای اکسیداسیون انجام می گیرد و در نتیجه مواد کلرینه کمتری ایجاد می شوند .
برای اندازه گیری مواد آلی کلردار ، مقدار هالوژنهای جذب شده در مواد آلی اندازه گیری می شود (AOX) (Adsorbable organic hiaogen) یعنی مقدار مواد آلی کارینه شده در یک تن خمیر کاغذ ( کلرهای جذب شده در کربن فعال ) .
به عنوان مثال یک ملکول پنتاکلروفنل همان مقدار AOX تولید می کند که پنج ملکول منوکلروفنل تولید می کند ولیکن سمینت پنتاکلروفنل 50 برابر از منوکلروفنل بیشتر
است .
اگر مقدار کلر زیاد واکنشها پیشرفت می کنند و به طرف تشکیل فن ها با کلر بیشتر پیش می روند ( نپتاکلروفنل ) .
با توجه به موارد فوق مشخص می شود که چرا CLO2 پسابهای بدون ترکیبات سمی به وجود می آورد و چرا مقدار AOX آن پنج برابر از کلر کمتر است . به عبارت دیگر می توان 50 کیلوگرم گاز کلر را با همان تعداد CLO2 ( که کلر فعال آن 10 کیلو گرم است جایگزین کرد . پساب حاصل از سفیدگری خمیر با CLO2 دارای 1 کیلو گرم AOX به ازاء یک تن خمیر است که برای ماهیان هیچ گونه خطری ندارد . ضمناً در این پساب ترکیبات پنتاکلروفنل ، دی بنزودی اکسین پلی کلراید (PCDD) و دی بنزوفیوران پلی کلراید (PCDF) دیده نشده است .
اخیراً در صنایع کاغذ ( سه ـ آر ) (3 -Rs) (Reyele , Reuse , Reduce) مطرح شده است و در نتیجه (MIM)(Minimum – impact mill) یا (MDM)(Minimum – discharge mill از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است . هر دو روش ECF و TCF برای MIM اقتصادی است لیکن تولید به روش ECF در MIM نسبت به روش TCF سخت تر ولی دارای هزینه عملیاتی کمتری است .
با این توضیح مختصر می توان مطمئن بودکه جدای از مسئله اقتصادی و بازار ، مصرف کننده باید برای محصولی که پیاب کارخانه آن محیط زیست را آلوده می کند بهای بیشتر بپردازد .
پالایش خمیر کاغذ
خمیرهای گوناگون حتی اگر اغلب در تولید ورقهای زیر استفاده شود ، هنوز آن خواص بسیار مطلوبی را که در یک کاغذ کامل شده است ، مانند سطوح صاف ، کدری ، استحکام و نرمی ندارد . موجودی خمیر کاغذ برای تشکیل کاغذ را با دو فرایند عمومی تهیه می شود ، اختلاط و پالایش . هیچ وجه تمایز مشخصی میان این دو عملیات وجود ندارد . کارخانه ها یا از هر کدام به تنهایی با یکدیگر استفاده می کنند . هر چند که فرایند مخلوطی از اهمیت کمتر برخوردار است . استفاده بیشتر از پالایش پیوسته در حلا افزایش است . لاعمل پالایش الیاف خواص بهتری پیدا می کنند . پالایش ترکیبی است از پدیده های تورم الیاف ، افزایش سطح تماس الیاف و کوتاه شدن کنترل شده طول الیاف .
عمومی ترین نوع مخلوط کنهایی که مصرف می شود ( همچنین به نام هولندر . شکل 7 ـ 8 ) شامل یک مخزن چوبی یا فلزی با انتهای گرد و بخشی جدا شده در مرکز آن هستند . بدین ترتیب مجرایی فراهم می شود که خمیر کاغذ را به طور پیوسته گردش می دهند . در یک طرف ، غلتکی مجهز به تیغه یا میله قرار دارد و مستقیماً در زیر است صفحه بستری شامل میله هی ساکن است . در عملیات ، خمیر کاغذ گردشی میان میله ها روی غلتک چرخان و میله های ساکن صفحه بستری جریان می یابد . غلتک را می توان بالاتر یا پایینتر آورد تا نتیجه مطلوب به دست آید . اختلاط ، الیاف کاغذ را قویتر و یکنواخت تر ، متراکم تر ، کدرتر و با تخلخل کمتر می سازد پیوند میان الیاف با اختلاط افزایش می یابد .
بیشتر کارخانه ها از نوعی دستگاه پالایش مخروطی ، یا موتور جردن ( شکلهای 7 ـ 9
) استفاده می کنند . میله های ساکن فلزی یا سنگی درون محفظه مخروطی قرار داده می شود . روتور با میله های فلزی در فاصله نزدیک به پوسته قرار داده می شود . روتور با میله های فلزی در فاصله نزدیک به پوسته قرار داده می شود خمیر کاغذ از سر کوچک مخلوط وارد و از انتهای دیگر خارج می شود . خمیر کاغذ تغییر شکل می دهد و الیاف زدایی . و پخش می شود . ولی با وسیله بریده نمی شود .

دستگاههای پالایش صفحه ای با گذراندن خمیر کاغذ میان صفحات شیار دارد چرخان کار مشابهی انجام می دهد .
علاوه بر الیاف ، همچنین کاغذ حاوی پرکنها و آهار و اغلب رنگینه است این مواد عموماً در مدت فرایند پالایش افزوده می شوند . انواع گوناگونی از خمیرهای کاغذ مخلوط می شوند تا خواص مورد نظر به دست آید ، آن گاه پرکن و رنگ به مخلوط افزوده می شوند و با ارائه هم زدن ، یکنواختی به دست می آید . سپس زاج افزوده می شود تا الیاف را بپوشاند و مواد موجود را لخته کند . تمام کاغذ بجز کاغذهای جاذب ( دستمال کاغذی . دستمال حوله ای ، صافی ) به مواد پرکن برای به وجود آوردن سطحی صافتر ، سفیدی درخشان تر ، نرمی بهتر و قابلیت چاپ و کدری بهتر نیاز دارند . پرکنها همواره مواد معدنی آسیاب شده ریزی هستند که معمولاً به طور طبیعی به وجود می آیند ، مانند طلق یا خاک رس ویژه یا مواد ساخته شده مانند تیتانیم دیوکسید ، رسوب کلسیم کربینات یا سیلیکو ـ آلومیناتهای معین .
آهار به کاغذ افزوده می شود تا مقاومت آن را نسبت به نفوذ مایعات بهبود بخشند آهار را می توان به خمیر آماده افزود ( خمیر کاغذ مخلوط رقیق شده و آماده برای افزودن به ماشین کاغذ ) با به سطح کاغذ کامل شده به کار برد . آهار زنی شامل افزودن آهار به دستگاه مخلوط کن است . آنگاه آن را با زاج کاغذ سازی ، H2O 18 . Al2SO3 رسوب می دهند . متداول ترین عامل آهار زنی صابون کلوفان ساخته شده از روغن کاج است : همچنین از موم امولسیونی استفاده می شود . آهار زنی ، لایه ای ژلاتینی روی الیاف تشکیل می دهد که آب ناشی از آبدار شدن آنرا می گیرد تا صفحه ای سخت به دست آید . برای آهار زدن در وان محلولهای مناسب به کار می رود که به کاغذ خشک اضافه و غلتک ( اتو ) می شود و سطحی نا متخلخل مقاوم تولید می کند ، وان آهار متداول ، نشاسته تغییر یافته و مواد پلاستیکی است چنین آهار زنی معمولاً روی انتهای خشک ماشین کاغذ سازی انجام می گیرد . ولی از پرسهای جدای آهار زنی نیز استفاده می شود . توانایی برداشت جوهر ، جوهر زنی مناسب ، مقاومت در برابر نم ، و جلوگیری از پاک شدگی همه با این فرایند به طور چششمگیری بهبود یافته است .
کاغذهای متدوال مقاومت تری کمتر از 10 درصد نسبت به مقاومت خشک دارند . مشاهده شده است که رزینهای سنتزی آمینو ـ آلدهید مقاومت تری را افزایش می دهد بدون آنکه موجب دفع آب شوند و این موجب مصارف مهم بیشتری برای کاغذ شده است .

جدول 6 ـ 2 : در عمل پالایش چه اتفاقی رخ می دهد ؟

تاثیرات اولیه :
1 ـ حذف لایه یا دیواره اولیه ( شکل گرفتن خرده الیاف یا الیاف ریز )
2 ـ نفوذ آب به غشاء سلولی ( نرم و آماس شدن )
3 ـ شکستن برخی از پیوندهای هیدروژنی بین الیاف و جایگزین پیوندهای
هیدروژنی آب ـ الیاف ( هیدراسیون )
4 ـ پرز دار بودن سطح خارجی الیاف
5 ـ کوتاه نمودن الیاف

تاثیرات ثانویه :
1 ـ شکستن غشاء سلولی
2 ـ منبسط و یا متراکم نمودن الیاف
3 ـ ژلاتینی شدن بخشی از همی سلولز سطح الیاف
4 ـ صاف و مرتب کردن الیاف ( در غلظت پائین )
5 ـ پیچش و تاب برداشتن (Curling) الیاف ( در غلظت بالا )

جدول 6 ـ 1 : متغیرهای علمیات پالایش
مواد خام :
– گونه های چوب
– روش خمیرسازی
– درجه پخت
– فعل و انفعلات رنگ زدائی
– فرایند های قبلی ( بطور مثال خشکل کردن ـ اعمال مکانیکی )
– توزیع الیاف بر حسب طول و بلندی الیاف
– درستی و زمختی (Coarseness) الیاف ( درشتی و زمختی الیاف مرتبط با پهنای الیاف و ضخامت دیواره می باشد .
چوب آغازین Early wood
– نسبت
چوب پایانی Late Wood
– ترکیبات شیمیائی ( لگنین ، سلولز ، همی سلولز )
مختصات دستگاه ها :
– اندازه و شکل تیغه ها
– سطوح تیغه ها و شیارها
– عمق شیارها
– وجود یا فقدان Dams
– طرز چگونگی سایش (Wear Patterns)
– زاویه تیغه ها
– سرعت دوران
متغیرهای فرآیند :
– درجه حرارت
– PH
– غلظت خمیر
– مواد افزودنی
– عملیات قبلی
– نرخ تولید (Production Rate )
– انرژی بکار گرفته شده
طرحی جدید در ریفانیرهای مخروطی مورد استفاده در کارخانجات کاغذسازی :
به روز درآوردن طرح ریفانیر مخروطی . بازده انرژی بهتر و تعمیرات مناسب تری را بدنبال خواهد داشت . در اوایل قرن بیستم . استفاده از ریفانیر مخلوطی برای جداسازی الیاف بدون استفاده از دستگاه های کوبنده توسعه یافت به همین دلیل هنوز برخی از کارخانه ها . بخش پالایش راه اتاق کوبنده می نامند ریفاینر مخروطی ، با نیاز زمان خود مطابقت می کرد ، زیرا از آن زمان به بعد بود که الیاف طویل غیر چوبی مورد استفاده قرار گرفت و این ریفاینر نیز برای پالایش این الیاف بسیار مناسب بود . در دهه 1960 استفاده از این دستگاه برای پالایش خمیر هنوز مفید بود زیرا درون روز ها همزمان با جایگزن کردن الیاف غیر چوبی به جای الیاف چوبی از الیاف طویل سوزنی برگان نیز استفاده می شد و به این ترتیب برش الیاف هنوز مشکل ساز نبود و مطلوب بنظر می رسید با این وجود بخش پالایش کننده الیاف در ریفانیرهای مخروطی قدیمی تر ، توانمندی این دستگاه را در جدا سازی بدون برش الیاف محدود می کرد . بخصوص با افزودن الیاف کوتاه پهن برگان به خمیر این مسئله حادتر می شد . در واقع الیاف کوتاه تر پهن پرگ ، به جداسازی بدون برش الیاف یا جدا سازی با حداقل برش الیاف نیاز دارند تا به بهترین پتانسیل کاغذ سازی دست یابند . در این مورد ، شدت پالایش کمتر از 3/0 مد نظر است . که معمولاً با ریفاینرهای مخروطی با تکنولوژی قدیمی تر ، این کار تقریبا غیر ممکن است ریفاینرهای مخروطی نیز در عمل مشکلات متعددی دارند این دستگاههای به وان بیشتری نیاز دارند که سبب می شود بازده انرژی آنها کافی نباشد . تعویض قطعات بارگیری 80 . 24 ساعت وقت نیاز دارند که هزینه براست اغلب صورت دارنده ظرفیت پالایش تعیین شده را 30% بیشتر از آنچه که مورد نیاز در نظر بگیرند . تا پایین آمدن میزان پالایش ( راندمان ) بدلیل تعویض قطعات بارگیر ، جبران شود بعد از ریفاینر مخروطی ریفاینر دیسکی به روی کار آمد که با جایگزینی آن فرایند پالایش توسعه یافت . بطور کلی ، دیسک ریفاینرها قادرند که در RMP بالاتری کار کند و مجهز به صفحات پهن هستند که لبه برش در واحد سطح در این صفحات بزرگتر است همین امر سبب می شود تا شدت پالایش کمتر شود که برای پالایش الیاف پهن برگ مناسب است دیسک ریفاینر ها در مقایسه با ریفاینرهای مخروطی به توان کمتری نیاز دارند که باعث می شود قیمت هر تن خمیر کاهش یابد . صفحات سربی ریفاینر دیسکی . به گونه ای است که تعویض آنها آسانتر . نگهداری آنها نیز ساده تر و طرح ( برآمدگیهای ) موجود بر روی آن از تنوع بیشتر برخورد است اما ریفاینرهای دیسکی نیز مشکلات مربوط به خود را دارند هر چه قطر ریفاینر دیسکی بزرگتر شود . سرعت خطی در قسمت های خارجی دستگاه افزایش می یابد .
لذا در دیسک ریفاینرهای با قطرهای بزرگتر که در ماشینهای کاغذسازی با سرعت بالا مورد استفاده قرار می گیرند . بدلیل سرعت محیطی قسمت های بیرونی تر دیسک از نظر rmp عملیاتی محدودیت دارند . در نتیجه قابلیت نهایی دستگاه جهت دستیابی به حداقل شدت پالایش که برای الیاف پهن برگ و خمیرهای مکانیکی مفید است . محدود می شود . بدلیل وجود جریان هی گرمایی جریان خمیر و نیروهای گریر از مرکز ، تمام الیاف موجود در دیسک پالایش نمی شوند چون بخشی از ین الیاف با هدایت از طریق شیارهای موجود روی صفحات دیسک ریفاینر ، از ورودی مستقیماً به سمت خروجی یا محل تخیه منتقل می شوند دانشمندان تخمین زدند که در برخی موارد با اولین عبور از یک دیسک ریفاینر ـ فقط 30% از الیاف مورد پالایش قرار می گیرند در این موارد بازده پالایش و بازده انرژی کاهش می یابد مرکز خمیر و کاغذ دانشگاه بریتش کلمبا در یک مطالعه با وارد کردن الیاف پلاستیکی در یک ریفاینر جریان خمیر نشان داد که بسیاری از الیاف آثاری از ضربه و فشار را نشان نداده اند و الیافی هم که آثار ضربه در آنها مشاهده شده . تغیر شکل شدیدی یافته بودند که بیانگر پالایش بیش از جدا بود بنابراین ، در یک دیسک ریفاینر . الیافی که به شدت تحت فشار و ضربه قرار می گیرد دچار پالایش بیش از اندازه می شود تا بتواند پالایش شدن آن دسته از الیافی را که تحت فشار و ضربه بودند جریان کند و در نهایت خمیر در کل به نقطه مطلوب درجه روانی برسد . این امر به تولید غیر ضروری و اضافی خردهها . ضعیت شدن الیاف پالایش یافته و اتصال ناکافی انرژی به الیاف منتهی می شود . در مطالعه دیگر ، مارتینز و کرکس نشان دادند که در ریفاینر در آزمایشگاهی منفرد Sinule bare فقط 1/0 درصد از انرژی مصرف شده در پالایش منجر به تنش ـ کرنش یک خمیر می شود .
تولید دوباره در ریفاینر مخلوطی
جایلاوار و سپس ساندز ، در دهه 1980 . مجددا ریفاینر مخروطی را در مفهوم جدیدش تحت عنوان CONFLO معرفی کردند که یک ریفاینر دو مخلوطه با زاویه مخروطی کم بود که نسبت به ریفاینر های اجدادی خود یعنی جردن و کلافلاین ، از شدت پالایش کمتری برخوردار بود . دانشمندان نشان دادند که بر حسب قابلیت ایجاد فشار و ضربه روی الیاف نیروی گریز از مرکز و جریانهای گردابی باعث می شوند تا الیاف از داخل فرورفتگیهای موجود در روی قطعات دیسک ( شیارها ) بیرون آمده و در بین درز ما بین برآمدگیهای میله های باز ( پین دو لبه بار ) قرار گیرند .
نتایج اولیه و نتایج دامنه دار در ریفاینر گانفلو نشان دادکه این ریفاینر ها قادرند توسعه الیاف را بهبود بخشند و تیمار کاملتر و یکنواخت تری از الیاف را فراهم سازند و سبب بهبود بازده انرژی شوند . پیشنهاد می شود که ریفاینر مخروطی با زاویه کوچک . احتمالاً کارآمدترین ریفاینر جهت تیمار خمیر کرافت سوزنی برگ است در اواسط دهه 1990 . پاپلو از برزیل . سازنده ریفاینرهای نوع دیسکی ، روی پروژه ای کارکرد که بر اساس آن طرحهای موجود ریفاینرهای مخروطی را اصلاح می کرد در واقع هدف از این پروژه ایجاد یک واحدی بود که بطور همزمان بتواند سبب بهبود کیفیت الیاف شود و هم خصوصیات کاهش انرژی ریفاینرهای جدید را ارایه دهد و هم بتواند با ظرفیت بیشتر و بازده انرژی بالاتری کار کند که در نهایت منجر به ارایه یک ریفاینر مخروطی با سه مخروط پاسایشی شد این سیستم پالایش عبارت است از یک ریفانیر مخروطی واحد جریان دو طرفه با زوایه باز که شامل یک روتور مخروطی و طرفه و دو استاتور مخروطی است . در این ریفاینر . مشابه یک دیسک ریفاینر دوبل روتور نقش سایش الیاف را بازی می کند که با توجه به جریان خمیر و فشار هیدرودینامیک موجود روی دو طرف آن تنظیم می شود بلحاظ تصویر کلی ، می توان تصور کرد که این ریفاینر مانند یک ریفاینر دیسکی دوبل است که به سمت عقب ، بر روی خودش تا خورده باشد . در واقع این طرح را تلفیق مخروطهایی با قطر کوچک اصل می شود که سطح پالایش نسبتا بالایی ار ایجاد می کنند بعنوان مثال ، برای رسیدن به یک سطح پالایش مشابه توسط یک دیسک ریفاینر دبل 134 اینچی طرح جدید نیازمند به مخروطهایی با قطرهای بزرگ ( 12/25 اینج ) است . چون قطر روتور کوچکتر است . شتاب محیطی قسمتهای خارجی موتور . با یک RMP معین . بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد و این سبب می شود تا ماکزیمم RMP مجاز ریفاینر را محدود کند و مانع افزایش آن شده که خود سبب ایجاد شدت های پایین تر پالایش می شود بنابراین در تئوری . ریفاینر مخروطی جدید به لحاظ شدت کمتر پالایش ، باید برای پهن برگان و الیاف بازیافتی بهتر و مناسب تر باشد که این خود سبب جدا سازی بهتر الیاف و برش کمتر آنها می شود . در ضمن مصرف کل انرژی ، با در نظر گرفتن توان مورد نیاز دستگاه در حالت خالی . در یک سطح پالایش مشابه ، کاهش می یابد بمنظور استفاده از طرحهای قبلی موجود شامل بدنه ریفاینر . عناصر چرخنده و ریفاینرهای دیسکی دوبل کمیته اجرایی پروژه ریفاینتر جدید مجدداً برای این ریفاینر ، دری طراحی کردند که با بخش پالایش کننده الیاف سه مخروطه ، مطابقت داشته باشد . نتیجه اینکه این ریفاینر مخروطی با سه مخروط و چهار ناحیه پالایش حاصل شد که عمل کرد آن مشابه ریفاینر دیسکی دوبل بود . همچنین فراهم کردن تسهیلات لازم جهت به کار بستن ریفاینر جدید در محیط کارخانه بصورت یک طرح و پروژه مورد بررسی قرار گرفت بخش پالایش کننده الیاف به این دلیل مجزا ساخته می شود تا آزادی عمل بیشتری در طراحی نقشه برآمدگی های روی صفحه وجود داشته باشد تا بتواند متناسب با کاربردهای مخلتف طراحی شود برآمدگیها ، میله هایی با روکش استیل سود هستند که به یک مخروط استیلی جوش داده می شوند . ( شکل ) لبه هدایتگر هر یک از این برآمدگیها ، از زوایه 90 درجه برخوردار است و به دلیل دارا بودن ریز ساختار یکپارچه در تمام طول عمر قطعات واجد برآمدگی ، این زاویه ثبت باقی می ماند ) برآمدگیهای سربی معمولاً دارای لبه هدایتگری هستند که زاویه ای بزرگتر از 90 درجه دارد و با فرسوده شدن نیز افزایش می یابد . همچنین رابطه ریاضی بین برآمدگیها و فرورفتگیها در سرتا سر عصر قطعات واجد برآمدگی و فرورفتیگها در سرتاسر عمر قطعات واجد برآمدگی . ثابت باقی می ماند در حالیکه رابطه ریاضی ( تناسب ) برآمدگیها و فرورفتگیهای سربی بخش پالایش کننده الیاف با فرسوده شدن برآمدگیها تغییر می کند مخروطها . نسبتا کوچک هستند و از قسمت درب ریفاینر . باز می شوند تعویض قطعات واجد برآمدگی در فاصله بین توقف تولید کارخانه تا شروع به کار آن می تواند به مدت 1 الی 2 ساعت بطور بیانجامد . زمانیکه نیاز به تعمیرات باشد . مجموعه شیفت گردان ( روتور ) بطور کامل ، شامل بلبرینگ ها اتاقکها گیره ها می توانند از قسمت درب باز شوند .
پس از بررسی بر روی اکثر انواع مختلف خمیر و کاغذ می توان نتیجه گرفت که ریفاینر سه مخروطه در مناطق پالایش به اندازه ریفاینر دیسکی دوبل ، نیروهای هیدرودینامیک و یا شتابهای جریانی و ایجاد نمی کند . این موضوع سبب بهبود زمان ماندگاری الیاف در منطقه پالایش شده و و سبب بهبود بازده کل انرژی می شود نظریه اینکه شتابهای جریان در ریفاینرهای مخروطی جدید کاهش می یابد . لذا این دستگاه نسبت به وجود پلاکها در خمیر لذا این دستگاه نسبت به وجود پلاکها در خمیر حساس تر است . وجود یک غربال خوب . بمنظور افزایش طول عمر بخش پالایش کننده الیاف بخصوص در استفاده از الیاف بازیافتی ، ضروری است خصوصیات ریفاینرهای مخروطی بگونه ای است که سبب بهبود جریان خمیر از میان فضای بینابین برآمدگیها می شود ، در واقع بهبود یافتن جداسازی الیاف و کاهش تولید خرده ها شاید نتیجه همین خصوصیات جریانی باشد که سبب می شود تا اکثر الیاف در فضای بینابین برآمدگیها ( بارها ) قرار بگیرند . در کل شدت کمتر پالایش نیز نقش خود را نسبت به جداسازی الیاف نشان می دهند که باید برای پالایش پهن برگان و الیاف بازیافتن مفید باشد قرار گرفتن توده الیاف در بین صفحات بخش پالایش کننده الیاف بیانگر این مطلب است که حضور آنها در میان این صفحات . تماس فلز با فلز را کمتر کرده و سبب می شود تا از میزان اصطکاک در بخش پالایش کننده الیاف بکاهد . دلایل فوق سبب بهبود طول عمر بخش پالایش کننده الیاف در مقایسه با ریفاینرهای دیسکی دوبل می شود .

فصل هفتم

ساخت کاغذ در ماشین کاغذ
ماشین های کاغذ اولیه مخرنی داشتند که مواد کاغذسازی ( دو غلب خمیر کاغذ ) را روی میز متحرکی بین دو استوانه قرار داشت تخلیه می کردند . سپس ورقه مرطوب را پرس کرده و به صورت ورقه های خشک جمع آوری می کردند . در سالهای بعد تدریجاً طراحی ماشین های کاغذ تغییر کرد تا بتواند کاغذ با عرض بیشتر ، کیفت استاندارد مطلوب تر و در عین حال با سرعت بیشتر تولید کنند . ماشین های کاغذ مدرن با سرعتی بیش از 2000 و عرض استوانه بیش از 10 متر کار می کنند . این گونه ماشین ها به کمک نظارت کامپیوتری و حلقه کنترل های متعدد می توانند کاغذ با کمیت و کیفت مناسب تولید نمایند.
به طور کلی عملیات تهیه کاغذ در ماشین فوردرینر را می توان به مراحل زیر خلاصه کرد .
1 ـ پخش کننده خمیر ، دو غاب ورودی به ماشین را دریافت و در عرض ماشین از قسمت عقب به جلو پخش می کند .
2 ـ هدباکسی ( جعبه جریان ) دو غاب سازنده کاغذ را روی توری شکل دهنده متحرکی تخلیه می کند .
3 ـ در انتهای این قسمت از ماشین ، توری فورودرینر دو غالب الیاف را به صورت ورقه خمیر در می آورد . در سایر ماشین کاغذ ها ، ورقه کاغذ به روشهای دیگری آماده می گردد ، مثلاً بین دو تسمه توری و یا سیلندر با پوشش نمدی و ….
4 ـ ورقه آماده شده از میان یک سری پرس های غلطکی عبور کرده و آب اضافی آن اضافی آن گرفته می شود .
5 ـ ورقه پرس شده از خشک کن دارای سیلندر های داغ ( توسط بخار داغ می شوند ) عبور می کند و آب باقیمانده نیز بخار می گردد و پیوند بین الیاف مستحکم تر
می شود .
6ـ برای کاهش ضخامت و یکنواخت شدن سطح کاغذ ، ورقه کاغذ مجدداً از میان یک سری غلطک های تحت فشار عبور می کند .
7 ـ در پایان ورقه های خشک کاغذ به صورت رول کاغذ به قسمت برش و بسته بندی ارسال می گردد .
فرآیند اصلی تشکیل ورقه کاغذ در پایانه مرطوب
هنگام شکل گیری ورقه مرطوب کاغذ در میز فوردرینر تغییرات متعددی در موارد ذیل صورت می گیرد .
– آبگیری خمیر
– ایجاد و محو آشفتگی
– نگهداری و انتقال ذرات ریز در ورقه خمیر
– فشردگی و تراکم ورقه خمیر
– میزان نیروهای برشی بین ورقه و سوسپانسوین آزاد
– مهمترین اثر آبگیری ، جدا شدن آب از سوسپانسیون آزاد .
– مهمترین اثر آبگیری ، جداشدن آب از سوسپانسیون و تشکیل ورقه است . هنگامی که الیاف آزادنه حرکت کنند ، آبگیری به روش صاف شدن انجام می گیرد و الیاف روی لایه های جدا گانه ای می نشینند و زمانی که الیاف در سوسپانسون از حرکت می افتند به هم چسبیده شبکه هایی را به وجود می آورند . در این حالت ، آبگیری به کمک تغلیظ صورت می گیرد و حاصل آن ورقه ای متراکم با ساختار گونی مانند فشرده است.
برای اندازه گیری میزان حفظ الیاف و مواد افزودنی روی میز ، از دو عامل استفاده می شود :
مقدار مواد باقیمانده در ورقه
= درصد نگهداری کل
مقدار مواد ورودی به مرحله کاغذ سازی

مقدار مواد باقیمانده در ورقه
= درصد نگهداری در یک گذر
مقدار مواد در هر هد باکس
از لحاظ اقتصادی درصد نگهداری کل از اهمیت بیشتری برخودار است ، زیرا قسمتی که در ورقه باقی نمی ماند در آب سفید از سیستم خارج می شود . در طراحیهای جدید ماشین کاغذ ها سعی می شود که سیستم تولید کاملاً بسته باشد با حجم فاضلاب کاهش یابد و افتها به حداقل برسد ولی از لحاظ کیفیت ورقه و عمل ماشین کاغذ ، عامل نگهداری در یک گذر اهمیت دارد . میزان کم نگهداری در یک گذر سبب توزیع نایکنواخت در سطح مقطع ورقه و دو پهلویی آشکار می شود تجمع نرمه ها و افزودنیهای در هد باکس ، خروج آب از ورقه در حال تشکیل را کند می کند .
در هر ماشین کاغذ تجارتی ، سه اثر ابتدایی و مهم رقیق سازی ، آشفتگی و برشی جهت دارد تا حدود متفاوتی به کار گرفته می شوند تا ورقه ای با بهترین کیفیت به دست
آید :
پایانه مرطوب میزفوردرینر
میز شکل دهنده ورقه یک کمربند یا بافت ظریف و توری مانند است . میز بین دو استوانه بزرگ امتداد یافته است . استوانه اول ( استوانه بریست ) جامع و توپر است که به عنوان نگهدارنده توری عمل می کند و در بعضی از سیستمها به عنوان مکنده عمل می کند . استوانه دوم ( استوانه کوچ ) توخالی و مشبک و مجهز به پمپهای مکنده است و از ورقه آبگیری می کند . در بیشتر ماشینهای کاغذ ، نیروی محرکه میز به استوانه دوم و استوانه چرخنده توری اعمال می شود . اجزای مختلف بین استوانه اول و استوانه دوم دو نقش متفاوت نگهداشتن توری و آبگیری را بر عهده دارند . در بین این اجزاء استوانه های کش دهنده و هدایت کننده برای تصحیح کشش و به حرکت در آوردن میز در موقعیت صحیح مورد استفاده قرار می گیرند . بعضی از فوردرینرها مجهز به یک استوانه ای دندی هستند که بالای میز نصب شده است و در بخش جعبه مکش (Suction box) حرکت می کند تا ورقه را متراکم کند و شکل گیری آن را در بخش بالایی میز بهبود بخشد.
A مجرای باریک شونده ورودی
B هدباکس ( جعبه جریان )
C شکاف و مکانزیم تنظیم
D استوانه بریست
D صفحه لاستیکی ( فقط در سرعتهای گرم )
F صفحه شکل دهنده
G فویلهای آبگیری
H استوانه ای های میز
J جعبه های خلاء ( برای کنترل آبگیری قبل از استوانه دندی )
K جعبه های خلاء ( برای حداکثر آبگیری تا حد ممکن )
L استوانه ای دندی ، همراه با دو استوانه کوچک میز در زیر توری که برای بهبود شکل گیری بهتر در رویه بالایی و برای نگهداری .
M استوانه کوچ مکشی
N استوانه قلنبه شکن ( برای بهبود شکل گیری نوار کاغذ و کمک به خروج آب ) .
P استوانه توری گردان همراه با استوانه کوچ بخش کوتاه مایلی را تشکیل می دهد که نقطه برخاست را برای برگیری مکشی کاغذ به وجود می آورد .
R اولین استوانه بگردان توری با آبپاشی و تیغه
S استوانه کشش که بالا و پائین می رود تا کشش و تنش توری را تنظیم نماید .
T استوانه های که تنظیمات حرکتی توری انجام می دهد .
U توری یا پارچه شکل دهنده
تا سال 1960 توریهای بافته شده فلزی مورد استفاده قرار می گرفت ولی امروزه پارچه های بافت شده پلاستیکی به خاطر طول عمر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند . توری بین دو استوانه کوچ و بریست در حرکت است . بریست ، استوانه توپری است که وظیفه نگهداری توری را بر عهده دارد و کوچ استوانه مشبکی است که یک یا دو وسیله مکش در آن وجود دارد تا عمل آبگیری ورقه را انجام دهد . بیشترین نیروی حرکتی توری بر استوانه کوچ و استوانه برگردان توری وارد می شود .
پخش کننده و هد باکس
کار هد باکس ( جعبه جریان ) این است که خمیر را که به وسیله پمپ جا به جا شده است دریافت کرده و آنرا به شکلی یکنواخت و هم اندازه با عرض ماشین درآوده و با سرعتی مناسب وارد میز کاغذ سازی کند .
کارهای عمده ای را که هد باکس انجام می دهد می توان به شرح ذیل خلاصه کرد .
1 ـ توزیع یک دست مواد در عرض ماشین
2 ـ یک دست کردن غلظت در عرض ماشین
3 ـ هم جهت کردن الیاف و یکنواخت کردن سرعت حرکت مواد .
4 ـ ایجاد آشفتگی کنترل شده برای اجتناب از تجمع و قلنبه شدن الیاف
5 ـ تخلیه مواد از دریچه خروجی به روی میز با جهت و زوایه صحیح
دو نوع هد باکس تحت فشار موجود است : جعبه بسته هوا دار با سطح مایع کنترل شده و جعبه هیدرولیک پر . گر چه پخش کننده های جدی جزئی از هد باکس هستند ولی به دلیل اهمیت خاص آنها در ماشینهای با سرعت گاهی آنها را جداگانه بررسی می کند . سطح قطع سر لوله ( هدر ) چند خروجی ممکن است دایره ای یا مستطیلی باشد . غالباً یک صفحه ضخیم روی سر لوله نصب شده است که به دقت سوراخ شده و لوله های کوچک توزیع کننده را روی آن کار گذاشته اند ( اشکال 7 ـ 5 و 7 ـ 6 ) در ماشینهای کاغذ سازی کم سرعت ، موضع توزیع یکنواخت اهمیت کمتر دارد و در این گونه موارد از لوله های چند شاخه به عنوان پخش کننده استفاده می کنند .
توزیع یکنواخت خمیر در هدر برای سرعتهای بالا بسیار مهم است اگر سیستم توزیع مواد خوب عمل نکند ، در نزدیکی دریچه خروجی نوسان فشار پیش می آید که بدین منظور از استوانه های مشبک استفاده می کنند .
دریچه هد باکس یک دهانه یا روزنه کاملاً قابل تنظیم است تا به وسیله آن سرعت جریان مطلوب حاصل شود هر دریچه یک لبه بالایی و یک سینی زیرین دارد . لبه بالایی قابل تنظیم است و سینی زیرین نیز در جهت افقی قابل تنظیم است و با این تنظیم زاویه جهت مواد بامیز اصلاح می شود . طرحهای متختلف دریچه بنامهای کادری ( عمودی یا مستقیم)، همگرا یا ترکیبی ، رده بندی شده اند.
ساز و کار آبگیری
به طور کلی خروج آب از ورقه در طور میز باید نسبتاً یکنواخت باشد ( شکل 7 ـ 10 منحنی آبگیری مطلوب را نشان می دهد ) ، فرایند آبگیری روی میز اساساً به عوامل زیر بستگی دارد .
1 ـ آرایش اجزای آبگیری
2 ـ جنس و مشخصات میز یا پارچه آبگیری
3 ـ کشش میز یا پارچه
4 ـ ویژگیهای خمیر
5 ـ سختی سرعت خمیر
6 ـ دمای خمیر
7 ـ غلظت خمیر
8 ـ حرکت پارچه میز
برای سهولت کار میز را به چهار ناحیه تقسیم می کنند . آبگیری اولیه خوب در مدخل یا ناحیه مخلوط ، از نظر ایجاد خواص خوب در کاغذ اهمیت اساسی دارد و در مرتبه اول تابع زوایه فوران و طرز قرارگیری خمیر روی توری شکل دهنده است ، اساساً آبگیری بر اثر گرانش انجام می گیرد و در نتیجه تدریجی و آرام است ، اما با انتخاب تیغهای مناسب می توان آبگیری را تشدید کرد . آبگیری تدریجی و مثبت همراه با میکروتور بالانس در ناحیه دوم شکل دهی اولیه خوبی ایجاد می کند پس از تشکیل ورقه باید سعی شود که به کمک تعداد فزایندهای اجزای آبگیری نظیر فویلها و عناصر برخوردار از خلاء در قست سوم بدون آسیب رساندن به ورقه هر چه بیشتر آب خارج شود و سرانجام در ناحیه آخر ، خلاء شدید به صورت مرحله ای اعمال شود تا در استوانه ای کوچ ورقه به بیشترین غلظت خود برسد .

شکل 7 ـ 10 : منحنی کاهش آب در طول پایانه مرطوب فوردرینر ( قبل از پرس و خشک کردن )
تعریف خط خشک :
هر گاه از بالا به میز شکل دهنده ماشین کاغذ نگاه کنید روی ورقه میز کاغذ خط جدایی قبل تشخیص است . این خط مربوط به مرحله ای است که دیگر لایه شیشه مانندی از آب روی مواد نیست ( شکل 7 ـ 11 ) از وضعیت و شکل خط خشک می توان به عنوان عامل کنترل در پایانه مرطوب استفاده کرد . هر تغییری در موقعیت خط خشک نشانه ای از تغییر در قابلیت آبگیری مواد است و باید با تغییر غلظت مواد در هد باکس یا تغییر در میرا خلاء آن را اصلاح کرد . بی نظمی خط خشک می تواند ناشی از چند عامل باشد که مهمترین آنها ناهماهنگی در خروج مواد در هدباکسی است که باعث تغییراتی در مشخصات وزنی کاغذ در مراحل دیگر می شود با خارج کردن مقدار کمی از مواد در و سوی جعبه تمایل طبیعی جریان فواره ای فرو می نشیند .
مهمترین متغیرهای عملیاتی در هد باکس عبارتند از غلظت مواد ، دمای مواد و نسبت سرعت فوران مواد به سرعت ؟؟ که معمولاً در حدود یک تنظیم می شوند تا بهترین شکل پذیری کاغذ حاصل می گردد . اگر سرعت فوران کمتر از سرعت میز شود گفته می شود که ورقه کنده شده و اگر سرعت فوران بیشتر از سرعت میز باشد . گویند ورقه شتاب گرفته است .
ورقه ساز های دو قلو
تا سال 1950 تمام محصولات کاغذی توسط ماشین های فورد رینر ساخته می شد تا اینکه در سال 1953 اولین دستگاه ورقه ساز دو قلو ساخته شد و تعدادی از این دستگاهها با طرحهای مختلف به بازار آمد . بر اساس نوع استفاده ورقه سازها به صورت ذیل دسته بندی می شوند .
1 ـ Gap former ( ماشین های جایگزین فوردرینر )
2 ـ Hybrid former ( فوردرینرهای تکمیل شده )
3 ـ multipty former
4 ـ former Tissue
Gap former : در این نوع ماشین ، افشانک شکاف دارد هد باکس ( جعبه جریان ) مواد را به داخل دهانه (GAP) بین دو توری می پاشد . بر اساس نوع طراحی ، آبگیری اولیه در یک یا دو جهت صورت می گیرد . عمل آبگیری با تنظیم فشار توسط کشش دو توری بالا و پائین و عنصر آبگیری خارج از توری صورت می پذیرد . با شکل گیری خمیر کاغذ در دو سوی توری مقاومت در مقابل آبگیری افزایش می یابد و در نتیجه فشار سوسپانسیون الیاف نیز افزایش خواهد یافت . طول منطقه شکل گیری ورقه به سرعت ماشین ، روانی خمیر ، تنش ( کشش ) دو توری و اجزای آبگیری بستگی دارد .
ورقه سازهای از نوع (Gap former) در سه نوعbalde ( تیغه ای ) ، Roll ( غلطکی ) ، و ترکیب تیغه ایی غلطکی وجود دارند . ( اشکال 7 ـ 12 و7 ـ 13 و 7 ـ 14 )
Hybrid former : این ورقه سازها که Prefrmer یا on-top former نیز نامیده می شوند نسبت به G.F ارزانتر بوده و مزیتهای از قبیل ظرفیت آبگیری بیشتر ، شکل دهی بهتر و یکنواختی بیشتر دو سوی کاغذ دارند در این نوع ورقه سازها ، آبگیری توسط سطوح محدب کشش نوری بین دوغلطکها و یا ایجاد خلاء انجام می گیرد .
ورقه ساز Bel – Bond نشان داده شده در شکل 7 ـ 15 از نوع ورقه ساز تحت خلاء می دهد و از آنجا به کمک خلاء آب را خارج می کنند این دستگاه قادر است 40 تا 60 درصد دبی هد باکس را جدا کند .
ورقه ساز Bel Roll نشان داده شده در شکل 7 ـ 16 از نوع غلطکی است که قادر است به کمک آبگیری در هر دو جهت مقادیر زیادی آب را از ورقه جدا سازد .
در Duo former TQ : قسمتهای اصلی و کلیدی بهبود یافته و قبلاً در صنایع مورد استفاده قرار گرفته اند . آبگیری اولیه در غلطک شکل دهنده انجام می گیرد ( قطر غلطک بزرگتر شده است ) پس از غلطک واحد D قرار دارد در این واحد یک جعبه مکشی توری در قسمت فوقانی قرار گرفته و تیغه های شکل دهنده در حلقه توری پایینی جای دارند . پس از واحد D دستگاه یک جعبه مکش مرطوب و پس از عبور از این جعبه های مکش از روی استوانه کوچ که دارای دو مخرن خلاء است ، عبور می کند . اولین مخرن حداکثر آبگیری را انجام می دهد و مخزن دوم آب را به داخل توری پایینی انتقال می دهد و قبل از رسیدن ورقه به پرس جعبه مکشی با خلاء بسیار بالا ، خشک لازم را تامین می کند . در قسمت شکل دهنده ، تجهیزات تمیز کننده ای با کارآیی بالا برای تمیز کردن توری وجود دارد زیرا برای ادامه مناسب کار ، لازم است توریها تمیز شوند تا بتوان توریها را در مدت زمان کوتاهی تعویض کرد .
استوانه شکل دهنده مکشی که در ابتدای فرآیند شکل دهندگی قرار دارد مزیت های زیر را دارد :
1 ـ ظرفیت آبگیری زیاد
2 ـ جلوگیری از پوسیدگی توری
3 ـ وزن پایه ورقه بسیار مناسب در جهت CD
4 ـ حساسیت کمتر در میانگین هندسی خواص کاغذ
5 ـ ماندگاری مناسب
توری فوقانی ، روی سطح غلطک شکل دهنده می پیچد و فشار آبگیری ثابتی به وجود می آورد . هر چقدر قطر غلطک کوچکتر باشد فشار آبگیری بیشتر می شود و همچنین ظرفیت آبگیری خوب به زاویه پیچش مناسب بستگی دارد . هر گاه در ابتدای فرایند شکل دهنی ، فشار آبگیری زیاد باشد بخشی از خصوصیات کاغذ از بین می رود و زمان آبگیری تغییراتی در فشار آبگیری در جهت CD به وجود آید ، در نیروی کشش توری در جهت CD به وجود آید ، در نیروی کشش توری درجهت CD نیز تغییراتی حاصل خواهد شد در نتیجه آبگیری در استوانه شکل دهند ، یکنواخت نخواهد بود ( شکل نتایج تحقیقات نشان داده اند که بهترین قطر غلطک شکل دهنده mm 1635 است . قطر بزرگتر توصیه نمی شد زیرا خمیدگی خیلی زیاد غلطک شکل دهنده ، کیفیت کاغذ را کاهش می دهد غلطک بزرگتر مقاومت خمشی را بیشتر می کند و در نتیجه خمیدگی کمتری را به وجود می آورد .
بخش D در این بخش از پایانه مرطوب ماشین کاغذ ، در حلقه توری پایینی تیغه های شکل دهنده قرار داند تا فرآیند شکل دهی ورقه بهتر انجام شود . با توجه به این طراحی بهترین منحنی وزن پایه ورقه در جهت CD حاصل می گردد و پخش مواد پرکن را می توان به طور موثر و کامل کنترل کرد . برای دستیابی به این مزایا لازم است قبل از ورود ورقه به بخش D مقدار قابل توجهی آب از ورقه خارج گردد فرایند تشکیل ورقه در غلطک شکل دهنده را نشان می دهند .
در قسمتهای بعدی بخش D که پالتهای فشاری ایجاد می شوند به علت قوی بودن بیش از اندازه نیروهای برشی ، ( باز انبوهی الیاف ) Reflocculation نمی تواند اتفاق بیافتند . و نتیجه راندمان شکل دهنی غلطک کاهش می یابد . برای آنکه زاویه پیچش مناسب مشخص گردد ، می باید سرعت ماشین ، نوع کاغذ و وزن پایه را در محاسبات در نظر گرفت . و به منظور جداسازی کافی آب در بخش D باید زاویه پیچش در نظر گرفته شود .
جعبه مکشی توری فوقانی از یک مخزن گف گیری و سه مخزن خلاء تشکیل شده است . در ابتدای فرایند شکل دهنی آبی که از توری فوقانی عبور می کند پس از جمع شدن در کانال کف گیری ، به کمک خذاء واد مخزن کف گیر می شود . آب اضافی موجود در روی توری فوقانی به وسیله اولین تیغه سرامیکی جعبه مکشی که به این تیعه کف گیر نیز گفته می شود . جمع آوری شده ، سپس خلاء مستقیماً روی ورقه اعمال می شود و آب جمع آوری شده به وسیله جعبه در سمت موتور ماشین و به طرف سیلوی آب سفید جریان می یابد .
تیغه های سرامیکی جعبه روی تکیه گاههای بشکل T سوار می شوند و اگر لازم باشد در مدت کوتاهی آنها را می توان جدا کرد . توسط یک سیستم پنوماتیک که در مقابل جعبه مکش توری فوقانی قرار گرفته به تیغه های شکل دهنده مکش توری فوقانی قرار گرفته به تیغه های شکل دهنده که تیغه های ضربدری نیز نامیده می شوند . فشار وارد می شود و با توجه به طراحی ماشین تیغه ها به طور خود کار وضعیت خود را تنظیم می کنند . در زمانیکه ماشین کار می کند ، اگر در روانی خمیر تغییرات صورت گیرد .
تنظیمات مختلف ماشین ، وزن پایه و ارتفاع سوسپانسیون جلوی تیغه ها نیز تغییر می کند و تیغه نیر بر اساس ارتفاع سوسپانسیون خود را تنظیم می کنند . به بیانی ساده تر ، فشار آبگیری همیشه ثابت بوده و تقریباً هیچگاه ورقه خراب و خرد نمی شود .
آب حاصل از تیغه های ضربدری ، پر کن ها و ذرات ریز بلافاصله روی کف سینی آب سفید توری پایینی می ریزد در این قسمت امکان مسدود شدن توسط مواد پرکن ذرات ریز وجود ندارد . تعداد تیغه های جعبه مکش توری بالایی و تعداد تیغه های متقابل آن متعادلند و کلیه تغییرات به منظور افزایش طول عمر توزیها صورت پذیرفته است .

فصل هشتم

تولید خمیر کاغذ از ضایعات کشاورزی
مقدمه
به لحاظ تاریخ ، منابع اصلی الیاف برای تولید خمیر و کاغذ بجز چوب ، منابع گیاهی بوده اند . اگر چه تمدن های چنین و سرخ پوستان آمریکای مرکزی از پوست داخلی درختان موادی شبیه کاغذ ساختند ، لکن این باور وجود دارد که 105 سال پیش از میلاد مسیح Ts'alun در چین برای اولین بار کاغذ را از الیاف گیاه ساخت . این کاغذ ها ترکیبی از شاهدانه و را می خیسانده شده بودند . تولید خمیر و کاغذ از چوب ، پیشرفت نسبتاً جدیدی است . استفاده از چوب در قرن نوزدهم به واسطه موجودی ناکافی مواد خام سنتی نظیر پنبه و البسه کهنه کتانی ضرورت پیدا کرد . امروزه تقریباً 90 درصد خمیر و کاغذ تولید شده در جهان ، از چوب به دست می آید ، به ویژه در کشورهای توسعه یافت . ( جدول 8 ـ 1 )
استفاده گسترده و بیش از حد از منابع چوبی به تخریب جنگلهای طبیعی منجر شده و نه تنها از توانایی این جنگلها در تامین نیازهای رو به رشد انسانها کم کرده ، بلکه شرایط بوم شناختی ( اکولوژیکی ) را از بین برده و بهره برداری از این جنگها را با حد غیر ممکن پیش برده است . منابع ماده اولیه چوبی از بین رفته و صنایع کاغذ با محدودیت منابع ماده اولیه چوبی مواجه شده است .
در شرایطی که منابع الیاف طبیعی در حال نابودی است و محدودیت هایی در تامین ماده اولیه الیافی به وجود آمده است ، کشورهای توسعه یافت و به خصوص کشورهای در حال توسعه در جستجوی منابع دیگر و از آن جمله الیاف مصنوعی قرار گرفتند که باعث به وجود آمدن ضایعات غیر قابل جبران و آلوده کننده و مخرب محیط زیست شدند ، ناچار به منابع الیاف طبیعی غیر متداول و توجه شد که در این بین الیاف طبیعی تولید شده در دوره های بهره برداری کوتاه نظیر ضایعات کشاروزی جایگاه ویژه ای یافته اند . زیرا این الیاف به وفور وجود دارند و هر ساله تولید می شوند .
مصرف الیاف منابع زارعی در کشورهایی که با تقاضای روز افزونی برای خمیر و مواجه اند ، اما منابع چوبی قابل دسترس محدودی دارند ، آشکارتر است .
در سال 1990 تولید جهانی خمیر کاغذ بیش از 160 میلیون تن بود و سال 2000 به 238 میلیون تن رسید و تا سال 2010 ، به 370 میلیون تن یعنی بیش از دو برابر بالغ خواهد شد . کل فیبر اضافی شناخته شده قابل دسترس 65 میلیون تن ( بر پایه وزن خشک ) در هر سال است . بنابراین تا سال 2010 ، جهان با منابع دست نخورده فیبری کمی رو به رو خواهد بود . با ادامه رشد مصرف فعلی نیاز است که تا سال 2010 تقریباً منابع جنگی دو برابر گردند که بدون یک برنامه وسیع جنگل کاری و نهال کاری ، دست نیافتنی به نظر می رسد . این مطلب به اضافه فشارهای زیست محیطی در جهت حفاظت از جنگل ها ، استفاده از منابع فیبر جایگزین را جهت تهیه خمیر و کاغذ اجتناب ناپذیر خواهد کرد .
افزایش ظرفیت در تولید جهانی خمیرهای الیاف منابع زراعی اساساً از سال 1975 آغاز شد و از 9/6 درصد به حدود 6/10 درصد در سال 1993 رسید . میانگین رشد سالیانه در ظرفیت خمیرهای الیاف منابع زراعی اکنون بیش از سه برابر میانگین رشد سالیانه در ظرفیت خمیر چوب است ( 6 درصد در مقابل 2 درصد ) . ظرفیت خمیر منابع زراعی در سال 1993 به 21 میلیون تن رسید و سال 1998 دست کم 23 میلیون تن یا 11 درصد کل ظرفیت تولید خمیر بوده کاه ، باگاس و بامبر الیاف منابع زراعی اصلی هستند که در تهیه خمیر و کاغذ به کار می روند . اما الیاف منابع زراعی دیگر نیز وجود دارند که در تهیه کاغذهای خاص مورد استفاده قرار می گیرند . در بسیاری از کشورها ، تولید خمیر کاغذ به طور کلی بر پایه الیاف منابع زراعی است . بیش از 25 کشور برای تهیه بیش از 50 درصد خمیر کاغذ خود به الیاف منابع زراعی وابسته اند . همان طوری که در جدول 8 ـ 2 نشان داده شده است ، چین و هند کشورهای پیشرو در تولید خمیر کاغذ از الیاف منابع زراعی هستند و چین بیش از 73 درصد ظرفیت جهانی خیمر منابع زراعی را در اختیار دارد . همچنین عمده خمیر تولید شده در هند ، از الیاف منابع زراعی است ( 5/55 درصد ) . در مجموع چین و هند بیش از 80 درصد کل ظرفیت خمیر الیاف منابع زراعی را دارا هستند .
در بین این 24 کشور ، تولید خمیر در 5 کشور کاملاً و 100 درصد بر پایه الیاف منابع زراعی است و 50 درصد ظرفیت تولید خمیر در 11 کشور وابسته به الیاف منابع زراعی می باشد . زمانی که کلیه کشورها را به حساب آوریم ، تولید خمیر 11 کشور 100 درصد از الیاف منابع زراعی است و 20 کشور برای تولید 50 درصد خمیر کاغذ خود ، به الیاف منابع زراعی وابسته اند . در بسیاری از کشورها ، الیاف منابع زراعی تنها درصد کوچکی از ظرفیت خمیر را تشکیل می دهند ، نظیر ایالات متحده که تنها 3/0 درصد ظرفیت خمیر بر اساس این الیاف گیاهی طبیعی است . در ایالات متحده و در بسیاری از کشورها ، به وضوح پتانسیل زیادی جهت استفاده گسترده تر از الیاف منابع زراعی وجود دارد .
مناسب بودن الیاف منابع زراعی برای خمیر و کاغذ
اگر چه زمان و سرمایه قابل توجهی صرف توسعه خمیرهای مصنوعی جهت کاغذسازی شده است ، لکن به دلایل اقتصادی ، صنعت کاغذ برای تهیه مواد اولیه خود تقریباً منحصراً وابسته به سلسله گیاهان باقی مانده است . بیش از 250000 گونه گیاهی عالی نشاخته شده وجود دارند که البته تعداد اندکی از آنها در مقیاس وسیع کشت می گردند و حتی تعداد کمتری از آنها جهت مصرف در کاغذسازی مورد مطالعه قرار گرفته اند .
جامع ترین ارزیابی در خصوص مواد گیاهی جایگزین برای خمیر کاغذ ، توسط دانشمندان اداره کشاورزی ایالات متحده (USDA) در مرکز تحقیقات ناحیه شمالی در peoria صورت پذیرفته است . آنها یک آزمایش وسیع در مورد بیش از 500 گونه گیاهی به عنوان منابع بالقوه الیاف کاغذ سازی به انجام رسانیده و پتانسیل کاشت ، ترکیب شیمیایی ، خواص فیبر و ویژگیهای فیزیکی این گونه ها را مورد ارزیابی قرار دادند . درجات تصریح شده توسط دانشمندان USDA ، در جدول های 8 ـ 3 و 8 ـ 4 ارائه گردیده است .
ارزیابی گیاه شناختی
این گونه ها بر اساس قابلیت سازش و تطابق شان برای رشد در ایالات متحده و محصول احتمالی ماده گیاهی ، به پنچ گروه تقسیم شدند . امید بخش ترین گونه ها 1 و گونه ها با کمترین قابلیت ، 5 ارزیابی گشتند .
تجزیه شیمیایی
نتایج تجزیه شیمیایی برای تعیین درجات عددی بر پایه زیر مورد استفاده قرار گرفتند :

قابل حل در NaoH aـ سلولز % سلولز خام % درجه

32< 34> 50> 1
39 ـ 33 33 ـ 29 49 ـ 44 2
49> 29< 44< 3

میانگین طول فیبر ( میلی متر ) درجه ـ ابعاد فیبر
00/1 > 1
99/0 – 75/0 2
75/0 < 3

حداقل طول فیبر لازم برای تولید کاغذ با خواص مقاومتی قابل قبول ، به عوامل بسیاری بستگی دارد . بعلاوه طول فیبر به طور مستقیم با خواص مقاومتی کاغذ در ارتباط نیست . به طور مثال بامبوهای خاصی شناسایی شده اند که درجه بندی 1 را به خود اختصاص داده اند می توانند خمیرهای خوبی تولید کنند .

بازده خیسانده % در‍جه بازده
% 50> 1
% 50 ـ 40 2
%40< 3
بازرسی کیفی
این درجه بندی بر پایه یک بازرسی کیفی ظاهری و تخمین فیزیکی است که توسط پنج متخصص مقدار مغز ، مقاومت الیاف پوست ، نسبت الیاف پوست به بافت چوبی ( کل ساقه تک لپه ای ها ) و با نظر داشت سختی و طبیعت فیبری آنها صورت پذیرفته است . این نمونه بدین صورت درجه بندی شده اند :
1 ـ امید بخش 2 ـ قابل بحث 3 ـ غیر قابل قبول
نتیجه
با اینکه چوب به حکومت خود به عنوان ماده خام فیبری اصلی ادامه می دهد ، اما مصرف الیاف منابع کشاورزی در قرن بیست و یکم گسترش خواهد یافت . سرعت این گسترش به رشد صنعت کاغذ در جهان ، مقرارت تجارت بین المللی و رشد مصرف الیاف بازیافتی بستگی خواهد داشت . کاه غلات ، باگابین نیشکر و محصولات فیبری یکساله نظیر کنف ، مواد اولیه ای می باشند که برای بیشتر توسعه ها در آینده در نظر گرفته می شوند . مکانیزه شدن کلیه عملیات از توسعه امکانپذیر است و در دیگر کشورهای در حال توسعه بتدریج استفاده از نیروی انسانی در جابه جایی و فرآیند تولید محصولات فیبری و پس مانده های محصول کاهش خواهد یافت .
این نکته نیز باید روش گردد که هر ماده گیاهی می تواند پخته شده و به خمیری جهت استفاده در کاغذ سازی تبدیل . انتخاب ماده گیاهی علاوه بر بازده و مقاومت ، به عوامل بسیار زیادی بستگی خواهد داشت ، از جمله انطباق و مناسب بودن با شرایط آب و هوایی ، نرخ رشد و بهره وری ، هزینه برداشت و جمع آوری ، میزان عدم خلوص و غیره این عوامل نه تنها تعداد گونه های مورد استفاده را محدود کرده اند . بلکه همچنین مقدار الیاف منابع زراعی را که به طور کلی در تولید خمیر و کاغذ مصرف می گردند ، محدود می کنند . گونه های گیاهی که امروزه جهت تولید تجاری خمیر و کاغذ استفاده می شوند ، در جدول 8 ـ 5 ارائه شده اند . همچنین در این جدول معمول ترین فرایند تهیه خمیر ها در تولید خمیر از هر یک از این گونه ها استفاده می گردد ، بازده خمیرهای رنگبری شده و رنگبری نشده و مصرف نهایی معمول محصول کاغذی ذکر شده است .

فصل نهم

منابع فیبر ، برداشت و انبارسازی
منابع فیبری
فیبر از دو منابع تهیه می گردد :
1 ـ محصولات فیبری منابع کشاورزی
2 ـ فیبر حاصل از پس مانده های محصولات

1 ـ محصولات فیبری منابع کشاورزی
گونه های محصول
فهرست محصولاتی که اساساً به سبب فیبر یا دارا بودن اجزای فیبری قابل توجه کشت می شوند ، در جدول 9 ـ 1 آورده شده است . برخی از آنها محصولات دو یا چند منظور از قبیل کتان ( فیبر ، روغن برزک ) ، نیشکر ( شرکت ، سوخت و فیبر ) و بامبو ( مواد اولیه ، فیبر ، پایه و تیر ) هستند . محصولات فیبری ذکر شده نوعاً محصولات قدیمی با تغییرات بسیارند . همچنین میزان بهبود محصول آنها بسیار متفاوت است . بسیاری از مشکلات برداشت ، حمل و نقل و ذخیره سازی مواد اولیه به ویژه در کشورهای پیشرفته مرتفع شده اند . البته در حال حاضر موانع اصلی در توسعه تجاری آنها شامل نیاز نیروی انسانی زیاد ، دوری از کارخانه ، خیس کردن ، غیر قابل اطمینان بودن مقادیر محصول و متغیر بودن کیفیت و ضایعات آنهاست . این گروه از گیاهان تولید کننده فیبر شامل بسیاری از گونه ها می باشند برای این گیاهان دستیابی به تخمین های قابل اطمینان مشکل است . برخی از تخمین ها گونه های مختلف را تفکیک نکرده و موجودی آنها را به صورت یکجا آورده اند .
برداشت و انبار سازی
این عملیات به نیروی انسانی نیاز دارد ، به ویژه برای الیاف برگ و پوست که ممکن است عمل جدا کردن الیاف به صورت دستی انجام گیرد . و همین طور برای نیز که عملیات برداشت در حد وسیع با دست انجام می پذیرد . حتی اغلب بامبو به شکل انتخابی به طور دستی قطع می گردد . فقط با گاس به شکل محصول فرعی از فرایند تولید شکر به سهولت در دسترس است . وسایل جدا کننده پوست از مغز برای بسیاری از محصولات از قبیل جوت ، رامی ، کنف ، roselle ، کنف بنگالی و شاهدانه در دسترسند . در ایالات متحده آمریکا طرحهای برداشت مختلفی به طور آزمایشی در مورد کنف و کنف بنگالی اجرا شده است . جدا کردن الیاف کل ساقه با هوای خشک و به دنبال آن دسته بندی الیاف پوست ، به خوبی عمل کرده است . مشکل عمده رساندن رطوبت ساقه به سطح قابل قبول برای انبار سازی است . از آنجایی که جدا کردن پوست از مغز چوبی بازارهای چندی را برای مغز گشوده ، لازم است روش هایی برای انبار سازی و جمع آوری کارآمد مغز گسترش یابند . در کشورهایی که هزینه کارگر بالاست ، مکانیزه کردن برای موفقیت در استفاده از الیاف کشاورزی ضروری است . برای مثال قطع کشتزارهای بامبو توسط ماشین به رشد مجدد گیاهان و هزینه کارگری پایین ترجیح داده می شود . برای تسهیل انبارسازی این مواد حجیم ، بسته بندی با دانسیته بالا مطلوب است . در مورد باگاس ، روش اقتصادی امروزی با انبارسازی و جابجایی آن به صورت فله مواق مواقف است .
2 ـ فیبر حاصل از پس مانده های محصولات
در حالی که چوب به عنوان ماده اولیه غالب برای تهیه خمیر مطرح است ، الیاف منابع کشاروزی در آینده به طور فزاینده ای به منابعی مهم برای تهیه خمیر تبدیل خواهند شد . در سرتا سر جهان سالیانه حجم انبوهی از پس مانده های محصول وجود دارد که برای تهیه انواع کشاورزی با چوب متداول است ، اما تهیه خمیر با 100 الیاف منابع کشاورزی می تواند قابل انتظار باشد . در کلمبیا ، آرژانتین و اندونزی کاغذهای چاپ و تحریز با کیفیتی بسیار عالی از خمیر حاصل از 100 درصد با گاس تولید می شوند . با توجه به نگرانی های زیست محیطی ، گونه های جانوری و گیاهی در معرض خطر و تخریب اکوسیستم های که ابراز می گردند وضع قوانینی در این زمینه ها ، امروزه منابع تجدید شونده به طور سالیانه ، بسیار محبوب و جذاب هستند .
1 ( Lascaux ) : نام غارهای در جنوب غربی فرانسه ، که بر دیوارهای آن نقاشی های مربوط به دوره پاریند سنگی پیدا شده است .
2 (Altamira ) : نام یک غار آهنگی در شمال اسپانیا است که نخستین بار در سال 1879 نقاشی های مربوط به دور آن پاریند سنگی بر سقف و دیوارهای آن کشف شد .
3 از بذر گیاهی به نام بذرک و کتان که الیاف بسیار نازک دارند ساخته می شود .
4 در اصطلاح سازندگان خمیر کاغذ ، گوگرد دیوکسید " آزاد " مجموع اسیدهای گوگردی و آن بخش است که قلیا باید از یک بی سولفیت به یک سولفیت خنثی تبدیل شود .
5 Absorbance organic haildes .
6 Alali – Sulfite – Anthraquinone , Methanol .
7 Organocell – MD .
8 Schenc
9 Kelheim
10 Kamyr
11 Hildebrandt solubility parameter value
12 Spruce
—————

————————————————————

—————

————————————————————

277