چگونه خمیر کاغذ را تولید می کنید؟

مقدمه

تولید خمیر یک فرآیند حیاتی در صنعت تولید کاغذ است که پایه و اساس تولید محصولات مختلف کاغذ و مقوا را تشکیل می دهد. درک نحوه تولید خمیر کاغذ برای صاحبان کارخانه، توزیع کنندگان و شرکای کانال که عمیقاً در زنجیره تامین صنعت خمیر و کاغذ درگیر هستند، ضروری است. فرآیند ساخت خمیر کاغذ شامل چندین مرحله است که هر کدام در تعیین کیفیت و ویژگی های محصول نهایی بسیار مهم هستند. این مقاله به پیچیدگی های تولید خمیر کاغذ می پردازد، روش های مختلف مورد استفاده، ماشین آلات درگیر و پیامدهای زیست محیطی مرتبط با این صنعت را بررسی می کند.

در این مطالعه جامع، انواع مختلف آن را بررسی خواهیم کرد ماشین آلات خمیر سازی، کاربردهای آنها و اینکه چگونه پیشرفت های تکنولوژیکی باعث افزایش کارایی در تولید خمیر می شود. با درک این عناصر، ذینفعان می توانند تصمیمات آگاهانه ای اتخاذ کنند که کارایی عملیاتی را افزایش می دهد، هزینه ها را کاهش می دهد و اثرات زیست محیطی را به حداقل می رساند.

مروری بر تولید خمیر کاغذ

تولید خمیر در درجه اول شامل تبدیل مواد خام مانند چوب، کاغذ بازیافت شده و سایر مواد غنی از سلولز به خمیر کاغذ است. سپس خمیر کاغذ بیشتر برای تولید کاغذ و مقوا پردازش می شود. انتخاب ماده خام نقش بسزایی در تعیین خواص محصول نهایی خمیر دارد. به طور کلی، دو دسته اولیه از خمیر کاغذ وجود دارد: خمیر شیمیایی و خمیر مکانیکی.

خمیر شیمیایی با استفاده از فرآیندهای شیمیایی برای تجزیه لیگنین که الیاف سلولزی را به یکدیگر متصل می کند، تولید می شود. این نوع خمیر به دلیل استحکام و درخشندگی آن شناخته شده است که آن را برای محصولات کاغذی با کیفیت بالا مانند کاغذهای چاپ و تحریر ایده آل می کند. از طرف دیگر، خمیر مکانیکی شامل آسیاب فیزیکی مواد خام برای جداسازی الیاف است. این روش هزینه کمتری دارد اما منجر به خمیر کاغذ با کیفیت پایین تر می شود که معمولاً در محصولاتی مانند کاغذ روزنامه و مواد بسته بندی استفاده می شود.

انواع ماشین آلات خمیر سازی

ماشین آلات خمیرسازی شیمیایی

ماشین‌های خمیر کاغذ شیمیایی برای تسهیل فرآیندهای شیمیایی مورد نیاز برای تولید خمیر کاغذ با کیفیت بالا طراحی شده‌اند. رایج ترین انواع فرآیندهای خمیرسازی شیمیایی عبارتند از خمیرسازی کرافت و خمیرسازی سولفیت. در خمیرسازی کرافت، تراشه‌های چوب در مخلوطی از هیدروکسید سدیم و سولفید سدیم پخته می‌شوند که لیگنین را حل کرده و الیاف سلولزی را جدا می‌کند. خمیر حاصل قوی است و می توان آن را برای تولید محصولات کاغذ سفید سفید کرد.

خمیر سولفیت، در حالی که امروزه به دلیل نگرانی های زیست محیطی کمتر رایج است، از اسید گوگرد مخلوط با سنگ آهک برای تجزیه لیگنین استفاده می کند. این فرآیند خمیر نرم تری تولید می کند که برای ساخت کاغذهای ظریف و محصولات دستمال کاغذی ایده آل است.

ماشین آلات خمیرسازی مکانیکی

ماشین‌های خمیرسازی مکانیکی از انرژی مکانیکی برای خرد کردن چوب یا سایر مواد فیبری به خمیر استفاده می‌کنند. متداول‌ترین روش‌های خمیرسازی مکانیکی، خمیرسازی چوب زمینی و خمیرسازی ترمومکانیکی (TMP) است. خمیرسازی چوب زمینی شامل آسیاب کردن کنده ها در برابر یک سنگ در حال چرخش برای شکستن چوب به الیاف است. این روش بازده بالایی از خمیر را تولید می کند اما منجر به الیاف ضعیف تر می شود.

خمیرسازی ترمومکانیکی (TMP) با استفاده از بخار برای نرم کردن چوب قبل از آسیاب، فرآیند چوب زمینی را بهبود می بخشد. این منجر به الیاف قوی تر و خمیر با کیفیت بالاتر در مقایسه با خمیرسازی سنتی چوب زمینی می شود.

ماشین آلات خمیرسازی بازیافتی

ماشین‌های خمیرسازی بازیافتی در چشم‌انداز تولید آگاهانه محیط‌زیست امروزی، که در آن پایداری یک نگرانی کلیدی است، بسیار مهم هستند. این ماشین ها کاغذ بازیافت شده را برای تولید خمیر بازیافتی پردازش می کنند که می تواند برای تولید محصولات کاغذی جدید استفاده شود. فرآیند بازیافت معمولاً شامل تمیز کردن کاغذ بازیافت شده برای حذف آلاینده‌ها و سپس در صورت لزوم جوهرزدایی می‌شود.

جوهرزدایی به ویژه هنگام تولید کاغذ بازیافتی با کیفیت بالا اهمیت دارد، زیرا جوهر و سایر ناخالصی هایی را که می توانند بر ظاهر و استحکام محصول نهایی تأثیر بگذارند، پاک می کند. الیاف موجود در خمیر بازیافتی بسته به کیفیت آنها و نیاز محصول نهایی می توانند چندین بار مورد استفاده مجدد قرار گیرند.

فرآیندهای تولید خمیر کاغذ

فرآیند پالپینگ کرافت

فرآیند خمیرسازی کرافت یکی از پرکاربردترین روش ها برای تولید خمیر شیمیایی است. با پختن تراشه های چوب در هاضم با مخلوط شیمیایی معروف به 'مشروبات الکلی سفید' که از هیدروکسید سدیم (NaOH) و سولفید سدیم (Na2S) تشکیل شده است، شروع می شود. این فرآیند پخت، لیگنین را که الیاف سلولز را به هم متصل می کند، تجزیه می کند و در نتیجه خمیر قوی مناسب برای محصولات کاغذی مختلف ایجاد می شود.

پس از پختن، مخلوط شسته می شود تا مواد شیمیایی و لیگنین باقیمانده از بین برود، و چیزی به نام 'استاک قهوه ای' تولید می شود. فرآیند سفید کردن معمولاً شامل چندین مرحله با استفاده از مواد شیمیایی مانند دی اکسید کلر یا پراکسید هیدروژن است.

فرآیند خمیر سولفیت

فرآیند خمیر سولفیت یکی دیگر از روش های شیمیایی است که در تولید خمیر کاغذ استفاده می شود، اگرچه امروزه به دلیل اثرات زیست محیطی آن کمتر رایج است. در این فرآیند، تراشه‌های چوب در محلول اسید سولفوره (H2SO3) همراه با سنگ آهک (CaCO3) یا سایر پایه‌ها برای ایجاد بی سولفیت کلسیم (Ca(HSO3)2) پخته می‌شوند. این محلول با حفظ الیاف سلولزی لیگنین را حل می کند.

خمیر حاصل نرم تر از خمیر کرافت است و اغلب برای محصولاتی که نیاز به روشنایی و صافی بالا دارند، مانند کاغذها و دستمال کاغذی های ظریف استفاده می شود. با این حال، روند سولفیت به دلیل پتانسیل انتشار ترکیبات گوگرد مضر در محیط، محبوبیت خود را کاهش داده است.

فرآیند خمیرسازی مکانیکی

فرآیندهای خمیرسازی مکانیکی برای جداسازی الیاف سلولزی از چوب به جای مواد شیمیایی به نیروی فیزیکی متکی هستند. در خمیرسازی چوب زیرزمینی، کنده ها بر روی یک سنگ در حال چرخش تحت شرایط اسپری آب فشار داده می شوند تا خمیر تولید شود. این روش از نظر بازده الیاف بسیار کارآمد است، اما منجر به خمیر با کیفیت پایین‌تر با طول الیاف کوتاه‌تر می‌شود.

خمیرسازی ترمومکانیکی (TMP)، بهبود خمیرسازی چوب زمینی، از عملیات بخار قبل از آسیاب برای نرم کردن خرده‌های چوب استفاده می‌کند که در نتیجه الیاف قوی‌تر و خمیر با کیفیت بهتر در مقایسه با روش‌های مکانیکی سنتی ایجاد می‌شود.

فرآیند خمیرسازی بازیافتی

خمیر بازیافتی شامل پردازش کاغذهای باطله به الیاف خمیر قابل استفاده مجدد از طریق روش های مختلف مکانیکی و شیمیایی است. این فرآیند با جمع‌آوری و دسته‌بندی کاغذهای باطله مختلف شروع می‌شود. سپس کاغذ مرتب شده به قطعات کوچک خرد شده و با آب مخلوط می شود تا دوغابی به نام 'استوک' تشکیل شود.

این استوک تحت فرآیندهای غربالگری قرار می گیرد تا آلاینده هایی مانند منگنه، پلاستیک یا شیشه را که ممکن است در مواد بازیافتی وجود داشته باشد، حذف کند. در صورت لزوم، مواد شیمیایی جوهر زدایی برای حذف جوهر از روی کاغذهای چاپ شده قبل از شستن دوغاب اضافه می شود تا ناخالصی های باقی مانده حذف شود.

اثرات زیست محیطی تولید خمیر کاغذ

تولید خمیر کاغذ به دلیل مصرف انرژی، استفاده از مواد شیمیایی و انتشار گازهای گلخانه ای در طول فرآیندهای تولید به طور قابل توجهی بر محیط زیست تأثیر می گذارد. روش‌های خمیرسازی شیمیایی مانند کرافت و سولفیت به‌خاطر پیامدهای زیست‌محیطی‌شان مورد توجه قرار می‌گیرند، زیرا شامل استفاده از مواد شیمیایی خطرناکی می‌شوند که در صورت عدم مدیریت صحیح می‌توانند هوا و منابع آب را آلوده کنند.

تأثیر محیطی خمیرسازی مکانیکی معمولاً کمتر است زیرا برای جداسازی الیاف به مواد شیمیایی نیاز ندارد. با این حال، به دلیل فرآیندهای مکانیکی درگیر، مقادیر زیادی انرژی مصرف می کند. خمیر بازیافتی اغلب دوستدار محیط زیست تلقی می شود زیرا زباله های وارد شده به محل های دفن زباله را کاهش می دهد و نیاز به مواد خام بکر را به حداقل می رساند.

با این حال، بازیافت همچنین دارای چالش‌های زیست‌محیطی مرتبط با استفاده از انرژی در طول فرآیندهای جوهرزدایی و مدیریت آلاینده‌هایی است که نمی‌توان آنها را از جریان کاغذ باطله حذف کرد.

پیشرفت های تکنولوژیک در تولید خمیر کاغذ

نوآوری های تکنولوژیک نقش مهمی در بهبود کارایی و پایداری فرآیندهای تولید خمیر کاغذ ایفا کرده است. به عنوان مثال، مدرن ماشین آلات خمیر سازی مجهز به سیستم‌های خودکاری هستند که پارامترهای مختلف مانند دما، فشار و غلظت‌های شیمیایی را در حین تولید نظارت و کنترل می‌کنند.

این پیشرفت ها خطای انسانی را کاهش می دهد و استفاده از منابع را بهینه می کند، که منجر به تولید خمیر کاغذ با کیفیت بالاتر با اثرات زیست محیطی کمتر می شود. علاوه بر این، نوآوری‌ها در سیستم‌های بازیابی مواد شیمیایی، استفاده مجدد کارآمدتر از مواد شیمیایی را در فرآیندهای خمیرسازی شیمیایی مانند خمیر خمیر کرافت امکان‌پذیر کرده است و به طور قابل‌توجهی تخلیه زباله‌های شیمیایی در محیط را کاهش می‌دهد.

فن آوری های خمیرسازی کارآمد انرژی

مصرف انرژی به دلیل سطوح بالای مورد نیاز برای عملیات سنگ زنی یا پالایش در این سیستم ها همواره یکی از نگرانی های اصلی در فرآیندهای خمیرسازی مکانیکی بوده است. با این حال، پیشرفت‌های تکنولوژیکی اخیر، تکنیک‌های خمیرسازی کارآمد مانند فناوری پالایش کم قوام (LCR) را معرفی کرده‌اند که ضمن حفظ یا حتی بهبود استانداردهای کیفیت محصول، نیازهای انرژی را کاهش می‌دهد.

فناوری LCR در طول مراحل پالایش در غلظت‌های کمتر فیبر در مقایسه با روش‌های سنتی عمل می‌کند - که منجر به کاهش اصطکاک بین الیاف در طول پردازش می‌شود - در نتیجه مصرف انرژی کلی را کاهش می‌دهد و در عین حال کیفیت جداسازی الیاف بهینه را تضمین می‌کند.

روش های سفید کننده سازگار با محیط زیست

سفید کردن یک مرحله ضروری در تولید کاغذهای سفید از خمیرهای شیمیایی یا بازیافتی است. با این حال، روش‌های سفیدکننده سنتی اغلب شامل ترکیبات مضر مبتنی بر کلر می‌شوند که در صورت تخلیه بدون تصفیه در آب‌های نزدیک تأسیسات تولید، خطرات زیست‌محیطی جدی ایجاد می‌کنند.

برای کاهش این خطرات و در عین حال دستیابی به سطوح سفیدی مطلوب برای محصولات نهایی - تکنیک‌های سفیدکننده مدرن سازگار با محیط زیست اکنون از عوامل جایگزین مانند ترکیبات مبتنی بر اکسیژن (به عنوان مثال، پراکسید هیدروژن) به جای ترکیبات مبتنی بر کلر استفاده می‌کنند - بنابراین آسیب‌های محیطی بالقوه مرتبط با سنتی را کاهش می‌دهد. روش های سفید کردن در عملیات کاغذسازی مرسوم در سراسر جهان امروز!

روندهای آتی در تولید خمیر کاغذ

آینده تولید خمیر کاغذ در ایجاد تعادل در افزایش تقاضا برای محصولات کاغذی با کیفیت بالا با اهداف پایداری با هدف کاهش اثرات زیست محیطی در تمام مراحل در چرخه های تولید در سطح جهان امروز نهفته است! چندین روند در حال ظهور که در حال حاضر این صنعت را شکل می دهند عبارتند از:

افزایش استفاده از الیاف بازیافتی

امروزه با افزایش آگاهی مصرف‌کننده در مورد مسائل پایداری همراه با مقررات سخت‌گیرانه‌تر در مورد شیوه‌های مدیریت منابع جنگلی در سرتاسر جهان، تغییر فزاینده‌ای به سمت استفاده از الیاف بازیافتی به‌عنوان ورودی اولیه در عملیات‌های کاغذسازی مدرن در سطح جهان امروزی وجود دارد! با توجه به تلاش‌های مستمر با هدف کاهش وابستگی کلی به منابع چوب بکر در سراسر زنجیره‌های تامین جهانی امروز در سراسر جهان، انتظار می‌رود که این روند طی سال‌های آینده به افزایش خود ادامه دهد.

پذیرش اصول اقتصاد دایره ای در صنایع کاغذ سازی در سراسر جهان امروز!

اصول اقتصاد دایره ای بر به حداکثر رساندن بهره وری منابع با به حداقل رساندن تولید زباله در تمام مراحل چرخه عمر محصول - از استخراج اولیه مواد خام تا مراحل دفع نهایی/بازیافت در سراسر جهان امروز تمرکز می کنند! در چارچوبی که امروزه به طور خاص به صنایع کاغذسازی در سطح جهانی مربوط می شود - این شامل اجرای سیستم های حلقه بسته است که به موجب آن جریان های زباله تولید شده در یک مرحله (مثلاً خاک اره تولید شده در طی پردازش چوب) مجدداً استفاده / بازیافت می شوند و به مراحل بعدی بازمی گردند (مثلاً دیگ های برق منبع سوخت از خاک اره). -در نتیجه ردپای کلی محیطی مرتبط با مدل‌های اقتصادی خطی سنتی که قبلاً در صنایع در سراسر جهان امروز به کار می‌رفتند کاهش می‌یابد!

نتیجه گیری

درک نحوه تولید خمیر کاغذ برای ذینفعان صنعت که هدفشان بهینه سازی عملیات خود در عین رعایت مقررات زیست محیطی و استانداردهای پایداری در سرتاسر جهان امروز است، بسیار مهم است! با بررسی انواع مختلف ماشین آلات خمیر سازی، فرآیندهای تولید مختلف همراه با اثرات بالقوه زیست محیطی مرتبط با هر روش - ذینفعان می توانند تصمیمات آگاهانه ای در مورد بهترین شیوه ها اتخاذ کنند تا اطمینان حاصل شود که چرخه های تولید کارآمد و در عین حال پایدار در سطح جهانی در حال حرکت به جلو هستند!