بخشی از مقاله
بررسی تولید کاغذ روزنامه از خمیرکاغذ شیمیائی
چکیده
کاغذ روزنامه بطور معمول از مخلوطی از خمیر کاغذ مکانیکی و پر بازده سوزنی برگان (برای تأمین ویژگیهایی مانند بالک، ماتی و چاﭖ پذیری) و خمیر شیمیایی الیاف بلند رنگبری شده یا نیمه رنگبری شده (برای تأمین مقاومتها ی لازم) تولید میگردد. در کشورهای فاقد چوب سوزنی برگان، کاغذ روزنامه عمدتاﹰ بر پایه تولید خمیرکاغذ پربازده CMP و CTMP چوب پهن برگان بومی و واردات خمیر شیمیایی الیاف بلند ساخته میشود که به عنوان مثال میتوان به تولید کاغذ روزنامه در صنایع چوب و کاغذ مازندران که تنها تولید کننده کاغذ روزنامه در کشورما است، اشاره نمود. علیهذا در این کشورها تأمین چوب مورد نیاز بدلیل تخریب و کاهش سطح جنگلها و عدم توسعه جنگلکاریها و نیز تأمین ارز مورد نیاز برای واردات خمیر کاغذ شیمیائی الیاف بلند، با محدودیتهایی مواجه است.
با عنایت به توسعه کشت نیشکر در جنوب ایران و با توجه به نتایج مطالعات انجام شده در مقیاس جهانی در خصوص استفاده از باگاس در تولید کاغذ روزنامه، در این تحقیق که برای اولین بار در ایران انجام شده است، امکان استفاده از خمیر شیمیایی باگاس در ترکیب خمیر کاغذ CMP چوب پهن برگان برای تولید کاغذ روزنامه در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت.
خمیر کاغذ شیمیائی سودای باگاس با بازده حدود ٤٧% (تهیه شده در شرایط بهینه تولید در آزمایشگاه) تا شفافیت حدود ٦٠% با یک مرحله پراکسید هیدروﮊن رنگبری گردید و تاثیر درجات مختلف اختلاط تا ٣٠% آن در ترکیب خمیر CMP تولید شده در صنایع چوب و کاغذ مازندران (با و بدون استفاده از خمیر الیاف بلند وارداتی) بر روی ویژگیهای کاغذ حاصله بررسی شد. نتایج حاصله نشان داده است که کاغذ حاصل از اختلاط تا ٣٠% خمیر کاغذ شیمیایی باگاس در ترکیب با خمیر کاغذ CMP پهن برگان در محدوده قابل قبول خصوصیات فیزیکی و نوری، دارای ویژگیهای مقاومتی بهتر و مطلوبتر از ترکیب اصلی کارخانه (٨٣% خمیر کاغذ CMP پهن برگان و ١٧% خمیر الیاف بلند وارداتی) بوده است.
به عبارت دیگر، در صورت استفاده از خمیر شیمیایی باگاس در ترکیب خمیر CMP پهن برگان، ضمن تولید کاغذ روزنامه قابل قبول، در مصرف خمیر کاغذ CMP و در نتیجه مصرف چوب پهن برگان و نیز در مصرف خمیر کاغذ شیمیایی الیاف بلند وارداتی کاهش و صرفه جوئی قابل توجهی ایجاد خواهد شد.
کلمات کلیدی: خمیر کاغذ شیمیائی باگاس، خمیر کاغذ الیاف بلند وارداتی، خمیر کاغذ CMP پهن برگان، کاغذ روزنامه
مقدمه
نیازمندیهای مربوط به کیفیت کاغذ روزنامه و ملاحظات اقتصادی آن سبب شده است کـه در ترکیـب نهـائی خمیرکاغذ مورد استفاده تغییراتی در طول زمان بوجود آید. ترکیـب خمیرکاغـذ مکـانیکی گرانـدوود سـوزنی برگان و خمیر شیمیایی سوزنی برگان به عنوان استاندارد و تنها ترکیب فیبری در ابتـدا مـورد اسـتفاده بـوده است. امروزه کاغذ روزنامه نه تنها از این ترکیب فیبری بلکـه از ١٠٠ درصـد خمیرکاغـذ ترمومکـانیکی، ١٠٠ درصد خمیرکاغذ شیمیایی ترمومکانیکی، و نیز مخلوطی از ٢ نوع خمیرکاغـذ و یـا بیـشتر از خمیرکاغـذهای گراندوود، گراندوود فشاری، ترمومکانیکی، شیمیایی ترمومکانیکی، خمیرکاغذ شیمیایی مکانیکی سولفونه شده با درجه روانی بالا .(CMP) و خمیرکاغذ شیمیایی تولید میگردد]٤ و ٥.[ هر یک از خمیرکاغذهای فوق الذکر با ویژگی هایی که در یک محدوده گسترده متغیر است در مقیـاس صـنعتی تولیـد مـیگـردد. بـا عنایـت بـه جنبههای مختلف تولید شامل تأمین و دسترسی به مواد اولیه سلولزی و پارامترهای اقتصادی، زیست محیطی و کیفیت محصول نهائی، پرواضح است که انتخاب ترکیب خمیرکاغذ و ویژگیهای خمیرکاغذ تشکیل دهنـده که نیازمندیهای کاغذ روزنامه را به عنوان محصول نهائی به بهتـرین وجـه تـامین نمایـد در سـالهای آتـی در مقایسه با سنوات گذشته، چالش به مراتب بزرگتری خواهد بود.
اگر چه در خیلی از کشورها و از جمله در ایران مواد اولیه سلولزی مناسب بـرای تولیـد خمیرکاغـذ مکـانیکی گراندوود و یا ترمومکانیکی مورد نیاز برای ساخت کاغـذ روزنامـه وجـود نـدارد ولـی توسـعه تکنولـوﮊیهـای شیمیایی مکانیکی (مثل CMP و (CTMP این امکان را فراهم ساخته است تا این کشورها با استفاده از چوﭖ پهن برگان بومی جنگلی و یا دست کاشت خود خمیـر شـیمیایی مکـانیکی بـا پروفیـل کیفیتـی نزدیـک بـه خمیرکاغذ گراندوود سوزنی برگان را تولید نمایند و با استفاده از ترکیب خمیرکاغذ شیمیایی مکانیکی حاصله و خمیرکاغذ شیمیایی مناسب نسبت به تهیه کاغذ روزنامه اقدام نمایند. در ایـن ارتبـاط بـه عنـوان مثـال در کشور ما میتوان از شرکت صنایع چوب و کاغذ مازندران به عنوان تنها تولید کننده کاغذ روزنامه در کشور نام برد که در این شرکت کاغذ روزنامه با استفاده از ترکیب فیبـری ٨٣% خمیرکاغـذ CMP چـوب پهـن برگـان (عمدتاﹰ ممرز و راش) و ١٧% خمیر شیمیایی الیاف بلند وارداتی تولید میگردد. این شرکت با محدودیت تأمین چوب مناسب و مورد نیاز خود برای تولید کاغذ روزنامه مواجه بوده و با صـرف هزینـه نـسبتاﹰ سـنگین ارزی و ریالی خمیر شیمیایی الیاف بلند مورد نیاز خود را همه ساله از خارج وارد میکند.
با عنایت به مشکلات و محدودیتهای تامین مواد اولیه و خمیرکاغذ مورد نیاز بـرای تولیـد کاغـذ روزنامـه در کشور و با توجه به توسعه کشت نیشکر در جنوب ایران و قابلیت دسترسی مناسب به باگاس (تفاله نیـشکر) و بر اساس مطالعات و تجربیات جهانی در خصوص استفاده از باگاس در تولید کاغذ روزنامه ]٦،٣،٢،١و٧[ در این تحقیق که برای اولین بار در ایران انجام شده است قابلیت استفاده از خمیرکاغذشیمیایی باگاس در ترکیب بـا خمیرکاغذ CMP چوب پهن برگان تولید شده در خط تولید صنایع چوب و کاغذ مازندران، برای ساخت کاغذ روزنامه مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق که در مقیاس آزمایشگاهی انجـام شـده اسـت اهـدافی ماننـدکاهش احتمالی مصرف خمیرکاغذ الیاف بلند وارداتی و کاهش مصرف خمیرکاغذ CMP و در نتیجـه کـاهش مصرف چوب آلات مورد نیاز برای ساخت کاغذ روزنامه در صنایع چوب و کاغذ مازندران مورد نظر بوده است.
مواد و روشها
تهیه نمونه
مخلوطی از باگاس حاصل از کارخانه شـکر سـرخ بابلـسر و کارخانجـات سـنتی تهیـه شـکر منطقـه بهنمیـر شهرستان بابلسر (به نسبت مساوی) به عنوان ماده اولیه تهیه خمیرکاغذ استفاده شده است. با استفاده از بهـم زن آزمایشگاهی استاندارد، شستشو، تمیز سازی و مغززدایی باگاس تا بازده حدود ٧٠ درصد انجام شد.
تولید خمیرکاغذ شیمیایی باگاس
با استفاده از فرایند سودا و تحت شرایط فرایندی مختلف شامل درجه حرارت ماکزیمم پخت 1600 C ، قلیای فعال ١٥، ٥/١٧ و ٢٠% و زمان پخت ٦٠، ٩٠ و ١٢٠ دقیقه پختهای متعددی با استفاده از یک دیـگ پخـت ناپیوسته چرخان به گنجایش ١٠ لیتر انجام شد و با عنایت به رابطه بین بازده خمیرکاغذ و عـدد کاپـا، پخـت بهینه انتخاب شد. بـازده خمیرکاغـذ بـصورت وزنـی و عـدد کاپـای خمیرکاغـذ بـر طبـق اسـتاندارد شـماره T236om 85 آئین نامه TAPPI تعیین گردید. خمیر شیمیایی باگاس تولید شده در شرایط بهینـه پخـت بـا استفاده از یک مرحله رنگبری با پراکسید هیدروﮊن تا شفافیت حدود ٦٠% رنگبری شد (درجه حرارت 700 C ، درصد خشکی ١٢% پراکسید هیدروﮊن ١%، سودآور ٥/١% سیلیکات سدیم ٢% ، DTPA ٣/٠% و زمان تیمار ٢ ساعت).
ارزیابی ویژگیهای خمیرکاغذ و کاغذ حاصله
بر اساس استانداردهای مشروحه زیر خمیرکاغذ شـیمیایی رنگبـری شـده باگـاس توسـط دسـتگاه پالایـشگر آزمایشگاهی PFI به درجات روانی مختلف حدود ٣٠٠، ٣٥٠ و ٤٠٠ (ml , CSF) و خمیر CMP کارخانه بـه درجه روانی متداول ٣٠٠ (mlCSF) پالایش شد. از خمیرکاغذهای پالایش شـده بـصورت خـالص و درجـات مختلف اختلاط کاغذ دستساز استانداردتهیه و خصوصیات فیزیکی، مقاومتی و نوری آنها تعیین گردید:
-پالایش خمیرکاغذ بر اساس استاندارد شماره T 248om 85 آئین نامه TAPPI -درجه روانی خمیرکاغذ بر اساس استاندارد شماره T 227om 85 آئین نامه TAPPI
-تهیه کاغذ دست ساز استاندارد بر اساس استاندارد شماره T205om 88 آئین نامه TAPPI -بالک کاغذ بر اساس استاندارد شماره T426os 46 آدین نامه TAPPI
-پروزیته یا مقاومت نسبت به عبور هوا بر اساس استاندارد شماره T547OM 88 آئین نامه TAPPI -طول پارگی و اندیس مقاومت کششی بر اساس استاندارد شماره T404CM 92 آئین نامه TAPPI -اندیس مقاومت به ترکیدن بر اساس استاندارد شماره T403OM 81 آئین نامه TAPPI
-مقاومت در برابر تا شدن بر اساس استاندارد شماره T423OM 89 آئین نامه TAPPI -اندیس مقاومت به پارگی بر اساس استاندارد شماره P11:73 آئین نامه SCAN
-ماتی کاغذ بر اساس استاندارد شماره T525OM 92 آئین نامه TAPPI -شفافیت کاغذ بر اساس استاندارد شماره T519OM 91 آئین نامه TAPPI
