بررسی تاثیر فاینهای خمیر CMP و خمیر بروک بر آهار زنی داخلی کاغذ چاپ

در ساخت کاغذ، آهارزنی داخلی به مقاومت کاغذ و مقوا در مقابل نفوذ و جذب آب کمک می‌کند. مواد شیمیایی آهارزنی رایج استفاده شده شامل آهار روزین، آلکیل کتن دایمر (AKD)، انیدرید ساکسینیک آلکنیل (ASA)، نشاسته و مشتقات سلولزی هستند. در بین این مواد شیمیایی آهار زنی آهارهای روزین مهمترین مواد آهارزنی مهمترین مواد آهار زنی داخلی هستند. بسیاری از کارخانجات شرایط کاغذ سازی خودشان را از اسیدی به خنثی – قلیایی تغییر داده اند تا بتوانند از پرکننده های کربنات کلسیم در کاغذ چاپ استفاده بکنند و مقاومت کاغذ را افزایش دهند و از فرسودگی ماشین کاغذ جلوگیری نمایند. یکی از تکنولوژیهای کارآمد، ساده و مفید فرآیند پیش مخلوط کردن است. در این روش روزین و آلوم را قبل از اضافه کردن به خمیر با هم مخلوط می‌کنند. دما، غلظت و نسبت آلوم به روزین در مخلوط آهارزنی (روزین‌– آلوم) بر درجه آهارزنی و میزان جذب آب تاثیر می گذارد.

با افزایش دمای مخلوط آهارزنی (روزین- آلوم) بارگذاری کاهش یافته و کارآیی روزین- آلوم کاهش می‌یابد. همچنین تیمار آهارزنی در غلظت پایین مخلوط (روزین- آلوم) ترجیح داده می‌شود. غلظت پایین‌تر، بارگذاری محلول را بیشتر می کند که برای آهار روزین- آلوم مساعد است البته هنگامی که غلظت بیش از حد پایین است (نزدیک صفر) بارگذاری منفی می شود و برای آهار روزین- آلوم نا مساعد است. همچنین به نظر می رسد یک نسبت بهینه آلوم به روزین برای مخلوط آهار زنی روزین- آلوم وجود دارد [2و1].

فاین در اغلب موارد به معنی مواد سلولزی ریزی به کار می رود که به اندازه کافی برای عبور از توری ورقه ساز ماشین کاغد کوچک می باشند. فاینها موادی هستند که به قدری کوچک هستند که قادرند از یک الک با مش 200 عبور کنند. وقتی کاغذ سازان در مورد فاینها صحبت می کنند ممکن است منظور آنها الیاف ریز یا همه مواد جامد ریزی باشد که در مخلوط خمیر کاغذ وجود دارد و می تواند از توری ورقه ساز ماشین کاغذ عبور کند. ولی بعضی از کاغذ سازان و پژوهشگران ذراتی چون پرکننده ها مثل خاک رس و کربنات

کلسیم و دیگر مواد سوسپانسیونی را هم جزو فاینها رده بندی می کنند. آنچه در این تحقیق مورد نظر است الیاف ریزی است که می توانند از الک با مش 200 و یا از توری ورقه ماشین کاغذ عبور کند. فاینها دو دسته اند: فاینهای اولیه و فاینهای ثانویه. فاینهای اولیه شامل سلول های پارانشیمی و سلولهای ریزی هستند که در چوب وجود دارند، این نوع فاینها سبب حجیم شدن و کدر شدن ورقه کاغذ می شود. فاینهای ثانویه در اثر پالایش خمیر کاغذ تولید می‌شوند که بیشتر در اثر ورقه ورقه شدن لایه های خارجی الیاف ایجاد می‌گردند. این نوع فاینها نرم، بلند و باریک هستند و برای تشکیل پیوند داخلی بین الیاف مناسب می باشند. مطالعات نشان داده که فاینها در مقایسه با الیاف معمولی دارای 3 تا 5 برابر سطح ویژه بیشتری هستند و به طور کلی هر دو نوع فاینها سبب کند شدن فرآیند آبگیری در کاغذ می شوند.

بطور کلی فاینها باعث افزایش ماتی می شوند و خواص مقاومتی کاغذ را بهبود می بخشند [3]. از جمله اثرات فاینها می توان به تاثیر آنها در رنگبری [5و4]، نگهداری الیاف روی توری، بارهای الکتریکی خمیر کاغذ، واکشیدگی و همکشیدگی الیاف و غیره اشاره کرد البته مقدار و میزان سطح ویژه فاینها در خمیر های مختلف اثرات گوناگونی خواهد داشت.

در این تحقیق تاثیر فاینهای خمیر CMP و خمیر بروک بر آهارزنی داخلی کاغذ چاپ مورد بررسی قرار می گیرد. به هر حال تنها مقالات کمی در مورد این فرآیند یعنی تاثیر فاینها بر آهارزنی بحث می کنند و مطالب منتشر شده در این مورد کمیاب است. Li و همکارانش [6] به بررسی فاینهای خمیر BCTMP (Bleached Chemi Thermo Mechanical Pulp) و اثرات آنها بر بازده آهارزنی پرداختند. آنها با استفاده از دو روش تصویر برداری SEM و XPS تفاوت های فاین BCTMP و خمیر BKP (Bleached Kraft Pulp) را بررسی کردند و دریافتند که فاینهای خمیر BCTMP سطح ویژه بزرگتر و بار منفی بیشتری از فاینهای خمیر BKP دارند و همچنین بطور موثری کارآیی رزین استر و AKD را کاهش می دهند. ولی بطور کلی در این تحقیق مشخص شد که اثرات منفی این دو نوع فاین با هم مشابه هستند. وجود فاین خمیر BCTMP ماندگاری آنها را افزایش می دهد اگر چه شدیداً درجه آهارزنی در کاغذ های دست ساز را در هر دوی آهارزنی AKD و رزین استر کاهش می دهد. نتایج نشان می دهند که وجود فاینها سبب دسترسی کمتر الیاف به آهار می شود و تحت شرایط مشابه خمیر BCTMP درجه آهارزنی بیشتری نسبت به خمیر BKP دارد و مخصوصاً الیاف بدون فاین BCTMP نسبت به الیاف بدون فاین خمیر BKP راحت تر آهارزنی می‌شوند.

1. Zou Y, Hsieh J.S, Wang T.S, Mehnert E and Kokoska J (2004) “The mechanism of premixing rosin Sizes for neutral alkaline papermaking.” -TAPPI Journal , Sep 2004, Vol.3, No.9, P16-18
2. Zou Y,Hsieh J.S, Wang T.S,Mehnert E and Kokoska J (2004) “Rosin sizing under neutral – alkaline papermaking conditious”-TAPPI Journal, July 2004, Vol.3,No.7
3. Krogerus B(2003)-“Fines Charactrisation , Iinteraction and Effects in The Papermaking Stock”-Scandinavian Paper Symposium Quality Improvement and Management in the Pulp and Paper Industry, Stockholm, Sweden, 9-10 Sep 2003 , Paper 11,9 pp,[stockholm , Sweden:The Chnical Conference Management , KEG,2003,165pp]
4. Lappierre L (Paprican), Pitre D,Bouchard J (2003)-“Fines from Deinked Pulp:Effect of Contaminants on their Bleachability and on the Pulp Final Brightness”-Pulp and Paper Canada,Vol.104,No.8, Aug 2003, P 36-39”
5. Panula – Ontto S, Fuhramann A, Robertson (2002)-“Effect of  Cell –Wall Thickness and Fines on Bleaching” – KCL, 2002 , International Pulp Bleaching Conference Portland , OR, USA, 19-23 May 2002 , pp161-169 [Atlanta, GA,USA:TAPPI Press, 2002, 324 pp].
6. Li H,Ni Y, Sain M (2002)-“Characterisation of BCTMP Fines and Their Effect on Sizing, Solutions”-TAPPI Journal , Sep 2002, vol.1 (7).