آشنایی با خط تولید خمیر کاغذ و کاغذ

خمیر ماده خام لیفی شکل است که برای ساختن کاغذ مصرف می شود .از آنجا که محصول مورد بررسی به عنوان یک کالای واسطه ای بوده و بطور مستقیم قابل عرضه به مصرف کنندگان نهائی نمی باشد , لذا مصرف عمده آن در کارخانجات تولید مقوا می باشد که در اینجا خمیر تولیدی حاصل از کاه و کلش ( گندم و جو و برنج و … ) با توجه به خصوصیات ویژه ای که قبلاً مورد اشاره قرار گرفته می تواند به عنوان ماده اولیه مورد استفاده کارخانجات تولید مقوای فلوتینگ قرار گیرد.
همچنین با توجه به اینکه میزان مصرف مقو ا تابعی از میزان تولید کاه های مختلف می باشد و در نهایت جهت بسته بندی از مقوا استفاده می شود و با توجه به اینکه تولید در کشور هنوز به مرحله خودکفائی نرسیده و با توجه به احتیاجات به بسته بندی محصولات توسط مقوا رو به رشد خواهد بود لذا با توجه به رابطه آنها نیاز به مواد اولیه برای تولید مقوا نیز افزایش می یابد.
ایران یک کشور رو به توسعه محسوب می گردد و لذا توسعه صنعتی یکی از ارکان اساس ی آن میباشد. یکی از معیارهای موفقیت هر کشور در توسعه تولید صنعتی خود، توانائی آن در ساخت ماشین آلات و کالاهای سرمایه ای و مصرفی می باشد.
طبق بررسی ها ی انجام شده , دولت در سالها ی اخیر توزیع کاغذ با توجه به اهمیت آموزشی و فرهنگی آن , در کشور به عهده گرفته و پس از اعمال یک سری سوبسید به تعرفه کاغذ, کاغذ را در بین مصرف کنندگان توزیع می کند , لذا اهمیت خمیر کاغذ نیز به عنوان یک کالای واسطه ای در تهیه کاغذ و مقوا معلوم می شود . با این حال باز هم نمی توان خمیر کاغذ را جزء کالاها ی استراتژیک محسوب نمود و اهمیت آن تنها در زمینه تولید یک کالای پر مصرف می باشد.

فرآیند تولید خمیر کاغذ از ضایعات کشاورزی

در بسیاری از کشور های اروپایی روش استفاده از کاه برای تولید خمیر کاغذ پیشرفت چشمگیری داشته است . برای نمونه در کشور هایی چون دانمارک یونان هلند مجارستان ایتالیا رومانی اسپانیا یوگوسلاوی که منابع تامین چوب در آنها محدود است و بیشتر به واردات اتکا دارد این صنعت رواج بسیاری یافته است هم چنین برخی کشور های در حال توسعه مانند آرژانتین چین مصر هند اندونزی مکزیک پاکستان سریلانکا سوریه و ترکیه به دلیل محدودیت منابع چوبی به استفاده از بقایای محصولات کشاورزی به ویژه کاه روی آورده اند .

تا دهه تنها محدودی کارخانه کوچک با تولید روزانه در حدود تا تن در روز از مواد اولیه غیر چوبی برای تولید خمیر کاغذ استفاده می کردند . ولی پس از جنگ جهانی دوم و رشد صنعت کاغذ سازی و معطوف شدن تحقیقات به سمت استفاده از مواد غیر چوبی برای جلوگیری از تخریب و انهدام جنگل ها این صنعت نیز رشد یافته است.
الیاف گیاهی غیر چوبی به کار رفته در تولید خمیر کاغذ به سه دسته اصلی تقسیم می شوند :
– ضایعات صنعتی کشاورزی و پس مانده های کشاورزی مانند کاه گندم ، برنج و باگاس نیشکر
– گیاهان خودرو شامل بامبو نی اسبر قو
– محصول الیاف گیاهی شامل الیاف برگی مانند کنف درخت صباره و الیاف پوست یا ساقه مانند کنف هندی کنف بنگالی ، الیاف کتان و دیگر محصولات زائد آن ها
از آن جایی که کاه یکی از عمده ترین ضایعات کشاورزی ایران به شمار می رود و واحد های تولیدی خمیر کاغذ بیشتر بر مبنای استفاده از آن به عنوان ماده اولیه طراحی شده اند محور اصلی بحث و بررسی در این نوشتار بر مبنای خمیر کاغذ بدست آمده از کاه خواهد بود .
همان طور که قبلا اشاره شد فرایندهای تولید خمیر کاغذ از الیاف غیر چوبی مشابه تولید این خمیر از چوب است که بر مبنای نوع روش ها به فرایندهای شیمیایی و شیمیایی – مکانیکی دسته بندی می شوند .
انتخاب فرایند خاص برای تولید خمیر کاغذ به شرایط اقلیمی و عوامل فنی – اقتصادی بستگی دارد که این شرایط با جغرافیای منطقه مورد نظر تغییر می کند نوع مواد شیمیایی بکار رفته و میزان انرژی صرف شده برای فراورش خمیر کاغذ مبنای اقتصادی فرایند را تشکیل می دهند .
در این فراورش شیمیایی با سود از نوع نا پیوسته متداول است و اغلب واحد های احداثی بر همین اساس اند.
مراحل مختلف تولید خمیر کاغذ در کارخانه های احداث شده عبارت است از :
خرد کردن
آماده سازی
پخت
آسیاب
انبار کردن خمیر
آبگیری و شکل دهی
خشک کردن

در این جا شرح مختصری از هر یک از مراحل اولیه گفته می شود
*خرد کردن
کاه به صورت عدل از انبار به محل خرد کردن حمل می شود و به کمک تسمه نقاله وارد آن می گردد . خرد کن که معمولا از نوع تیغه ای است کاه را خرد کرده و آن را به طول تا سانتیمتر در می آورد .
سپس کاه خرد شده به وسیله تسمه تقاله به آماده ساز منتقل می شود .

* آماده سازی
در این مرحله کاه با دیگر مواد اولیه مصرفی به مواد شیمیایی آغشته می شود و در واقع عمل پیش پخت در آماده ساز انجام می گیرد در این فرایند بخار خروجی از تانک پخت به هنگم تخلیه به آماده ساز هدایت می گردد و با افزودن آب و مواد شیمیایی عمل آغشته سازی مواد اولیه به مواد شیمیایی و پیش پخت به کمک بخار صورت می گیرد پس از اتمام عمل آماده سازی مواد به وسیله پمپ به تانک پخت انتقال می یابد

*پخت
عمل پخت در تانک پخت که در صنعت خمیر کاغذ به دایجستر موسوم است انجام می شود این عمل به کمک گرما و در فشار تقریبی اتمسفر صورت می گیرد در این مرحله سلولز و همی سلولز های موجود در کاه و لیگنین نیز تا حد زیادی جدا سازی می شود دایجستر مجهز به همزن سوپاپ های اطمینان ورودی و خروجی مواد است . عمل پخت در اولین مرحله به علت سرد بودن تانک معمولا در حدود ساعت و لی پخت های بعدی بین / تا ساعت به طول می انجامد . پس از اتمام عمل پخت مواد به بخش آسیاب تخلیه می شود .

* آسیاب
آسیاب یک تانک مجهز به صفحه ای مشبک که در نزدیکی کف آن قرار گرفته است و پره توربینی که با سرعت روی آن می چرخد تشکیل شده است در این دستگاه الیاف پخت شده خرد و با مکش پمپ از صفحه مشبک می گذرد پس از آن به مخزن فرستاده می شود سوراخ های صفحه مشبک به نحوی است که کاه کاملا پخته نشده از آن عبور نمی کند .

*انبار کردن خمیر
خمیر در تانکی مجهز به همزن انبار می شود خمیر آماده شده در این تانک مرتبا هم می خورد تا خمیر یکنواختی حاصل شود خمیر کاغذ یکنواخت شده از مخزن به بخش آبگیری منتقل می شود .

* آبگیری و شکل دهی
در صنعت خمیر و کاغذ دستگاهی که آبگیری و شکل دهی خمیر را بعهده دارد فوردینر نام دارد فوردینر از چند غلتک و یک نوار توری شکل که به دور آن ها می چرخد تشکیل شده است خمیر کاغذ از مخزن وارد هدباکس می شود .
هد باکس مخزنی کوچکی است که خمیر پیش از ورود به فوردینر به آن منتقل می شود خمیر کاغذ از هد باکس به حالت سرریز روی نوار توری می ریزد . در این مرحله خمیر ضمن آبگیری به حالت نوار ورقه ای در می آید از جا که میزان رطوبت این نوار بسیار زیاد است پس از این مرحله وارد خشک کن می شود

* خشک کردن
خشک کن خمیر کاغذ اغلب از نوع غلتکی و چرخان است که حداقل دارای استوانه است اغلب استوانه ها به وسیله مشعل گرم می شود
نوار ورقه ای خمیر در تماس با سطوح استوانه های گرم آب خود را از دست داده و خشک می گردد پس از خشک شدن نوار ورقه ای خمیر از اتو عبور کرده صاف می شود . سپس به کمک دستگاه به صورت رول جمع می شود
لیست ماشین آلات و تجهیزات تولید خمیر کاغذ
آسیاب یا خرد کن کاه سیکلونی
کانوایر مارپیچی تخلیه
کانوایر انتقال کاه خرد شده
جدا کننده ذرات مغناطیسی
سیستم پخت پیوسته ( دایجستر)
پمپ سیر کولاسیون لیکور سیاه
تانک پخش یا تغلیظ
پمپ پخش یا تغلیظ
کانوایر مارپیچی متراکم
پرس آبگیری مارپیچی
تانک لیکور آبگیری شده
کانوایر مارپیچی پخش یا توزیع
کانوایر تغذیه کننده مارپیچی
تصفیه کننده Spica دینابراتور
کانوایر مارپیچی متراکم کننده
غلطک خمیر چست
پمپ سانتریفوژ آبگیری
پمپ سانتریفوژ خمیر تصفیه نشده
سرند یا الک مقدماتی
هدباکس
سرند ثانویه
غلطک میانی خمیر
پمپ سیر کولاسیون لیکور حاصل از آبگیری
کانوایر مارپیچی متراکم کننده
کانوایر مارپیچی انتقال مواد
خمیرگیر
پمپ تخلیه خمیر
پاک کننده با ظرفیت بالا
مارپیچ آبگیری
پرس دوقلو آبگیری
پمپ سانتریفوژ خمیر نهایی
برج ذخیره خمیره چست
پمپ انتقال خمیر به بسته بندی
پمپ لیکور سیاه
مخزن ذخیره سود به همراه پمپ های تغذیه و تخلیه
کانوایر متحرک
باسکول
دستگاه بسته بندی و دوخت

کاغذ به طور سنتی از محلول آبی الیاف سلولز طبیعی که ساختمان فیزیکی آن به طور قابل ملاحظه ای توسط فرایند مکانیکی پالایش تغییر یافته تشکیل دشه است. این محلول از میان یک توری بافته شده تحت شرایط دینامیکی آبگیری شده است، تا (حتی المکان به طور یکنواخت) بتواند شبکه پیوسته الیاف تری را شکل دهد.
پس از آنکه از لایه خمیر بر روی جعبه شکل گیری آبگیری شد، به قسمت مشبک نمد پرس منتقل می گردد تا توسط نمدها، لایه مزبور را از میان خط تماس (NIP) پرس های مختلف جهت آب گیری و مستحکم کردن شبکه الیاف حمل کنند. لایه فیبری سپس توسط نمدهای خشک کن به اطراف سیلندرهای چدنی گرم شده برده می شود تا باقیمانده آب همراه با الیاف را تبخیر کند. ثانیا لایه خشک شده کاغذ را از میان غلطک های نرم و صاف فولادی عبور داده به روی ریل می پیچند تا جائیکه عملیات پیوسته ساخت، همزمان با تولید توپ های کاغذ که قطر خاصی پیدا کرده اند جهت فرایند بعدی متوقف گردد. انواع مختلف الیاف از نظر خصوصیات فیزیکی شیمیایی متفاوت هستند. اگر چه ساختار آن ها پیچیده است، اما همه الیاف سلولزی طبیعی دارای خصوصیاتی عمومی از نوع تراکئید سوزنی برگان (سافت وود) می باشند. علاوه بر الیاف سلولزی، مواد اولیه سلولزی دیگری نظیر اشعه چوبی، واکوئل و یا حفره های مختلف که اغلب کوچکتر از الیاف هستند در حین خمیر سازی تولید می شوند که در طی عملیات غربال کردن، شستشو تمایل به هدر رفتن دارند و معمولاً اجزای قابل توجه و معنی داری در فرنیش کاغذ نیستند. ان ها قسمتی از ذرات ریز اصطلاحا (Fines) که بخشی از خمیر پالایش شده هستند را تشکیل می دهند. در برخی خمیرها سلول های غیر لیفی می توانند موجب اشکالاتی نظیر چسبندگی ضعیف لایه فیبری و آبگیری آرامتر را موجب شوند.
اگر الیاف خمیرسازی هرگز خشک نشده باشند، میزان نفوذ هوا واندازه حفره ها بسیار بزرگ ترند (حدودا %) در نتیجه این پدیده، ابعاد الیاف بر حسب میزان رطوبت آن تغییر می کند، حفره ها بزرگتر شده و پهنای الیاف و ضخامت آن ها و نیز ضخامت دیواره سلولی با افزایش میزان رطوبت زیادتر می شود.
دیواره تراکئید معمولی یا یک لیف متشکل از چند لایه است. یک لایه غنی از لیگنین دو تراکئید مجاور را از هم جدا می کند. هر تراکئید دارای یک دیواره اولیه و یک دیواره ثانویه سه لایه ای است که در هر کدام، لیفچه ها جهت گیری ویژه ای دارند. لیفچه ها یا همان فیبریل ها مجتمع هایی از ملکول های سلولز هستند و جهت گیری آن ها می تواند بر خواص لیف (فیبر) در خمیر کاغذ اثر عمده ای داشته باشد.

آماده سازی
هدف از عملیات آماده سازی خمیر، آماده کردن مواد لیفی(خمیر) و اجزا غیر لیفی( افزودنی ها) سپس مخلوط کردن آن ها و یکنواخت نمودن مخلوط است. این مخلوط آماده ورود به فرایند کاغذ سازی است. بدین منظور عملیات زیر در این بخش انجام می شود.
الف- پخش خمیر خشک در آب و تبدیل آن به دوغاب این عمل را می توان به صورت پیوسته یا نا پیوسته انجام داد.
ب- زدن خمیر یا پالایش که بایک سلسله عملیات مکانیکی خواص مخلوط برای تبدیل به کاغذ بهینه می شود. این عمل معمولاً به صورت پیوسته انجام می گیرد اما برای برخی خمیرهای ویژه فرایند نا پیوسته نیز بکار می رود.
ج- استفاده از افزودنی ها در پایانه تر، برای ایجاد خواص ویژه در کاغذ و یا به دلائل اقتصادی، انواع افزودنی های معدنی به خمیر کاغذ اضافه می شوند. این عمل، معمولاً به صورت پیوسته یا ناپیوسته است.به طور همزمان و همراه با یکنواخت کردن مخلوط با این عمل اجرایی مواد لیفی و غیر لیفی گوناگونی به طور پیوسته و به مقداری های مشخص با هم آمیخته می شوند، تا خمیر آماده ورود به ماشین کاغذ شود. از دستگاه های عمده در این بخش بایستی از پالاینده ها ، تمیز کننده ها ، و انواع غربال ه نام برد.

پالایش خمیر
پالایش عملی است که در پالاینده های مخروطی یا دیسکی انجام می شود. در این وسائل الیاف به طور موازی با شبکه ای از تیغه ها در تماس قرار می گیرند. در تمام موارد، هدف به سازی یا تغییر دادن الیاف خمیر به شیوه های بهینه و متناسب با نوع کاغذ مورد نظر است.
تاثیرات عمده پالایش بر روی فیبر ها در زیر مشخص شده است.
خروج دیواره اولیه و تشکیل خرده لیف ها یا نرمه ها
نفوذ آب به درون دیواره سلول (واکشیدگی و یا کوبیدن الیاف)
شکستن بعضی از پیوندها هیدروژنی درون فیبری و جایگزین شدن آن ها با پیوندهای هیدروژنی بین آب و فیبر (آبدار شدن)
افزایش انعطاف پذیری الیاف
لیفچه یی شدن سلول از بیرون
کوتاه شدن الیاف
انواع پالاینده ها به صورت زیر دسته بندی می شوند
الف- پالاینده ها مخروطی که شامل قطعه چرخان و جایگاه ثابت آن بوده و در طول خود دارای برامدگی های فلزی هم جهت هستند. الیاف، موازی با این برامدگی ها جریان می یابند. موقعیت روتور فاصله بین برامدگی ها را مشخص می کند و مقدار کار انجام شده روی الیاف را تنظیم می نماید.
ب- پالاینده دیسکی، که جدیدترین و در طرح های زیر عرضه می شوند.

دیسک چرخان روی یک دیسک ثابت
دو دیسک چرخان در جهت های مخالف روبروی یکدیگر
دیسک دو طرفه چرخان، در میان (در مقابل) دو دیسک ثابت
میز تشکیل ورق
از زمان لوئی رابرت به بعد ، ماشین کاغذ بتدریج تغییر و تکامل یافت و از سرعت بیشتری برخوردار شد. اجزای اصلی یک ماشین کاغذ امروزیاز نوع فوردرینیر عبارتند از:
پخش کننده های خمیر و هدباکس
هدف این سیستم توزیع یکواخت جریان مواد در تمام طول ماشین ( از عقب به جلو ) می باشد. در زمان ورود بر روی میز تشکیل ورق مایع فیبری بر روی یک سطح مستطیلی کشیده شده در جهت طولی، از طریق لایه نازکی به صورت افشان خمیر (Jet) که دارای سرعتی در حدود سرعت ماشین است، تشکیل می شود. این افشان خمیر می بایست یکنواخت، نرم و پایدار بوده و در یک محلول فیبری کاملا جدا از هم تشکیل شده باشد. این کار در جعبه تغذیه خمیر صورت می گیرد که وظایف آن را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:
تنظیم و پخش الیاف در زمان و در طول
جداسازی ذرات و الیاف و تداوم در جدا ساختن آن ها
تشکیل شکل هندسی و تنظیم سرعت ورود خمیر بر روی توری
در طی سال ها، هد باکس ها تحولاتی را طی کرده اند و متناسب با افزایش سرعت ماشین کاغذ، از هد باکس های اولیه روزباز بدون فشار هوا آغاز شده، تا به هد باکس های نیمه هیدرولیک و تمام هیدرولیک امروزی رسیده اند.
مهمترین وظیفه هد باکس ها یکنواخت نمودن خمیر و جلوگیری از ایجاد و لخته شدن الیاف می باشد، که عمدتا به کمک استوان های سوراخ دار ، لوله های پخش کننده ورقه های نازک پلاستیکی برای جذب شوک واز بین بردن ارتعاشات استفاده می شود. مهمترین بخش هد باکس ها دریچه خروجی خمیر می باشد، که معمولاً شکل هندسی آن به شکل همگرا بوده و از قسمت های زیر، شامل نوک منقاری، خط کش تنظیم فوقانی و خط کش تحتانی تشکیل شده است.

میز تشکیل ورق یا فورد رینیر
توری شکل دهنده کاغذ از یک تسمه با بافتی ظریف درست شده است. تا همین اواخر فقط از توری های فلزی (معمولاً برونز فسفردار) استفاده می شد، اما امروزه از بافت های پلاستکی منفذ دار استفاده می شود، چون دوام آن ها ده برابر بیشتر می باشد. توری بین دو استوانه بزرگ امتداد یافته است. استوانه اولی، استوانه سینه ابتدای زیر هد باکس و استوانه آخری، کوچ رول در انتهای میز قرار دارد. برست رول جامد و توپر و صرفا به منظور نگهدارنده توری عمل می کند، اما کوچ رول توخالی و مشبک بوده و مجهز به پمپ های مکنده است و از ورقه کاغذ آبگیری می نماید.
عناصر آبگیری
عناصر آبگیری بر روی فوردرینیر در چهار ناحیه زیر بتدریج با آبگیری خمیر، غلظت آن را از حدود یک درصد (خروجی هد باکس) به حدود درصد پس از کوچ رول می رساند.
الف-ناحیه ورودی
در این قسمت بایستی از فورمینگ برد نام برد، که نقش آن تحمل و نگهداری توری ماشین، فرصت دادن به موج های دریافتی ناشی از هد باکس برای منهدم شدن، پخش شدن محلول خمیر و بالاخره ممانعت از وارد شدن حباب های هوا به داخل کیک فیبری می باشد. این قسمت از یک تیغه مسطح به طول سانتی متر و از تا تیغه کوچکتر به طول سانتی متر و با فضای سانتی متر بین تیغه ها تشکیل شده است. ساختمان فورمینگ برد باید به نحوی باشد که:
در مقابل وزن خمیر لرزشی پیدا نکند، ثابت باشد.
سطح آن طوری باشد که موجب استهلاک و فرسایش توری نشود.
تیغه های آن طوری باشد که موجب استهلاک و فرسایش توری نشود.
تیغه های آن به طور هماهنگ فرسوده شوند.
ساختمان آن به نحوی باشد که تعمیر و نگهداری آن به راحتی انجام شود.
حداقل آبگیری را نماید تا فرصت کافی به موج های نامنظم خمیر برای پخش شدن و محو شدن خمیر بدهد و مقاومت در مقابل مختصر و کم باشد.
ب- ناحیه تشکیل ورق
در این ناحیه که الیاف بیشتر حالت معلق دارند و تدریجا کیک فیبری در حال تشکیل شدن است، قسمت اعظم آب همراه خمیر از توری خارج می شود. عناصر این ناحیه عبارتند از:
استوانه میز
انواع تیغه های زاویه دار
لرزاننده
تیبل رول و فویل ها هر دو از عناصر آبگیری هستند که با استفاده از نیروی هایدرو دینامیک آبگیر را محقق می کنند. تفاوت عمده این دو عنصر به این صورت است که تیبل رول، خلائی شدید در یک مدت کوتاه و یک مکش واقعی و شدید را ارائه می دهد. بالعکس در مورد فویل، خلا، تدریجا افزایش می یابد تا به یک حداقل برسد، ولی خلاء در زمان طولانی تری ادامه پیدا می کند. از نقطه نظر مقدار آب استخراج شده، فویل راندمان بهتری نسبت به استوانه میز ارائه می دهد، زیر عملا در تمام عرض آبگیری می نماید. در عین حال با توجه به فشار کمتر، خلاء توری بهتر نگهداری می شودو از طرف دیگر با تغییر و تنظیم زاویه فویل نسبت به توری، می توان میزان آبگیر را تغییر داد. از محاسن دیگر فویل ها، لرزش کمتر، کاهش هدر رفته الیاف ریز، کاهش مارک و علامت توری، کنترل بیشتر کاغذ از نظر میزان الیاف ریز به صورت متعادل تر و بهبود، میزان کدری می باشد. در ماشین های با سرعت زیاد از تیبل رول استفاده نمی شود. فویل ها به صورت ساده، مورب، با خلاء و لبه دار وجود دارند.
ج-عناصر ناحیه آبگیر
جعبه مکش
دندی رول
در این ناحیه شبکه الیاف که به صورت اسفنجی در آمده، حالت فیلتر اسیون دارد. در این جا همه عناصر ناحیه به استثنای و به همراه دندی رول وجود دارند.
جعبه مکش، یکی از عناصر همه این ناحیه می باشد. آبگیری در این جعبه ها با استفاده از خلاء خارجی صورت می گیرد. وجود این جعبه ها موجب افزایش ظرفیت آبگیری، بهبود فرمیشن، افزایش غلظت هد باکس و نهایتا بالا بردن سرعت ماشین می گردد.
استوانه ایست فلزی که معمولاً از جنس چدن زنگ نزن با سینی های سیمی نازکی پوشانیده شده است. این رول بر روی سطح فوقانی کیک فیبری حرکت می کند. هر چه سرعت ماشین کاغذ بیشتر باشد، قطر استوانه بزرگتر است. ضمن آنکه سرعت آن کمی بیشتر از سرعت ماشین است و محل قرار گرفتن آن معمولاً بین دو جعبه مکشی در فاصله / از جعبه قبلی و / از جعبه بعدی می باشد. نقش این رول صرف نظر از کمک در آبگیری، ایجاد علامت و مارک (توسط نقش توری بافته شده) بر روی کیک خمیر در انتهای فوردرینیر می باشد. که پس از پرس شدن و خشک شدن کاغذ این نقش و علامت در متن کاغذ حک می شود. نظیر عکس و علامات حک شده داخل اسکناس ها و اوراق بهادار
د- عناصر ناحیه بهم فشردگی
در این ناحیه کیک فیبری کاملا شکل گرفته و الیاف هیچ گونه حرکتی ندارند و مهم ترین وظیفه عناصر آبگیری در این ناحیه جداسازی هر چه موثرتر آب باقیمانده همراه با الیاف است. غلظت ورودی خمیر در این ناحیه درصد و قسمت خروجی آن حدود – درصد می باشد. عناصر این ناحیه شامل جعبه های مکشی، افشان بخار، کلوخه شکن و کوچ رول می باشند. مهم ترین عنصر همان کوچ رول است که تشکیل شده از یک استوانه برنزی سوراخ دار که در داخل، دارای جعبه های مکنده با اطاقک های مختلف می باشد. میزان خلاء داخل جعبه حدود تا سانیتی متر جیوه و میزان فضای باز آن حدود درصد است فاکتورهایی که باعث افزایش راندمان کوچ رول می شوند عبارتند از:
کیفیت کیک فیبری
مدت آبگیری
سطح ایجاد شده خلاء
جریان هوا
موقعیت جعبه های خلاء داخلی
زاویه بلند شدن ورق کاغذ از کوچ رول ( جدود درجه )
ورقه سازهای دو توری
تا سال فرآورده های کاغذی، جز دستمال کاغذی، روی ماشین های فورد رینیر و یا سیلندرهای عادی تولید می شد. با توجه به معایب این دستگاه ها از نظر کیفیت محصول و محدودیت افزایش سرعت ماشین (خصوصا در مورد مقوای چند لایه)، تحقیقاتی انجام شد که نتایج آن منجر به اختراع ورقه سازی ها با دو توری توسط وبستر در سال گردید. از آن زمان تا کنون انواع و اقسام مدل های فورمرهای دوبل با نام ها و مشخصات و موارد مصرف مختلفی طراحی، ساخته و ارائه شده اند که آن ها را در چهار گروه زیر می توان تقسیم بندی کرد.
الف- فورمرهای بسته یا شکافدار
ب- فورمرهای پیوندی یا ترکیبی
ج- فورمرهای مقوای چند لایه
د- فورمرهای کاغذ بهداشتی (Tissu Formers)
فورمرهای بسته و پیوندی هر کدام خود به سه دسته تقسیم می شوند:
فورمرهای بسته استوانه ای
فورمرهای بسته تیغه ای
فورمرهای بسته استوانه ای / تیغه ای
در ارتباط با محدودیت های فوردرینیر بایستی از محدودیت آبگیری، محدودیت سرعت و تولید کاغذ با گراماژ بالا نام برد. در عین حال هر یک از انواع ورقه سازهای با دو توری نیز دارای اشکالات زیر می باشند.
اپریشن پیچیده تر
تعمیر و نگهداری دشوارتر
نیازمند تخلیه هوای بیشتر
تغییرات وزن در عرض کاغذ
میزان نگهداری پایین تر الیاف
دورویه بودن و پرزدادن کاغذ
شکل پذیر ناهمگن و ابلغ کاغذ
هر یک از انواع گروه های فورمرها برای نوعی کاغذ با سرعت و گراماژ معینی مناسب هستند. فرضا شکل دهنده استوانه ای، آبگیری بیشتری حاصل می شود، اما شکل پذیری کاغذ چندان مطلوب نیست. بالعکس در مورد شکل دهنده های تیغه ای که در آن ها، وجود دفلکتورها و کفشک ها، آبگیری را محقق می کنند، آبگیری آرام و تدریجی صورت گرفته و نهایتاً شکل پذیری خوبی را ارائه می دهند. شکل دهنده های پیوندی، از یک فوردینیر قدیمی که بر روی آن یک فورمر نصب شده تشکیل شده اند. لذا بیشتر به منظور افزایش سرعت و میزان تولید ماشین های فوردرینیری موجود و در حال کار مورد استفاده قرار می گیرند.

استوانه های پرس
قسمت پرس دو وظیفه اصلی را به عهده دارد. یکی انتقال ورق کاغذ از فوردینیر به پرس و دوم، حداکثر آبگیری به منظور کاهش هزینه خشک کردن. اولین قسمت پرس استوانه پیک آپ ، یا منتقل کننده ورق از توری به پرس ها می باشد. که این کار به کمک خلاء اعمال شده در درون استوانه صورت می گیرد.
مفهوم پیک آپ مکشی کاربرد انتقال ورق کاغذ از طریق نمنود با خلاء برای ماشین های تولید کاغذ روزنامه و کرافت یک پیشرفت جدید می باشد. ضمن آنکه آبگیری برای تولید کاغذ دستمال نیز سال ها قبل مورد استفاده قرار گرفته است.
مفهوم اصلی آبگیری در پرس تر عبارتست از جداسازی آب از طریق فشار دادن ورق کاغذ و نمد پرس در بین دو استوانه محکم، استفاده از رول های صاف بدون سوراخ وشکاف، هنوز هم در ماشین های قدیمی وجود دارد. اما برای ماشین های با سرعت بالا است که محدودیت پرس های صاف ظاهر می شود. زیرا آبی که بایست خارج شود بیش از آن مقداریست که نمد ظرفیت دریافت آن را داشته باشد. در نتیجه کاغذ تر درون پرس له و مچاله شده و موجب اشکالاتی در اپریشن و غیر قابل فروش شدن آن می گردد. ماشین های مدرن برای تمام انواع کاغذها مجهز به پرس ها مکشی می باشند. رول بالایی پرس های مکشی دارای پوشش لاستیکی و یکنواخت اما سطح رول پائینی سوراخدار و یا شکاف دار می باشد و در زیر آن در محل خط تماس دو رول خلاء اعمال می شود. نیپ پرس مکشی از نظر مهندسی شامل دو مرحله (فاز) می باشد. فاز اول مرحله ایست که رول ها نمد و کاغذ را می فشارند. در حالی که در فاز دوم نمد و کاغذ هر دو منبسط می شوند.

عوامل تاثیر گذار بر جداسازی آب در پرس ها به صورت زیر خلاصه شده اند.
فشار نیپ
سرعت ماشین
فاکتورهای مربوط به رول نظیر قطر رول و سختی لاستیک روی آن
کیفیت کاغذ
میزان عبور هوا از نمد
رطوبت خروجی از کوچ رول
کارکرد و عمر نمد
خشک کردن و قسمت خشک کن
طرز عمل: قسمت خشک صفحه کاغذ مرطوب را از قسمت پرس (با مقدار رطوبت معمولاً بین تا درصد) دریافت میکند و این فرایند جداسازی آب تا هنگامی که ورقه دارای سطح رطوبت مورد نیاز برای عملیات تکمیلی و تبدیلی (که معمولاً در محدوده . تا درصد بسته به نوع کاغذ) گردد، ادامه پیدا می کند. لزوم تبخیر تقریباً . کیلوگرم آب برای هر کیلو کاغذ، خشک کردن را هزینه برترین قسمت فرایند کاغذ سازی نموده است.
در سیستم خشک کردن کاغذ، اصولا دو پدیده فیزیکی، یکی انتقال حرارت و دیگری انتقال جرم مطرح است. انتقال حرارت از طریق منبعی نظیر بخار به ورق مرطوب به منظور تعبیه انرژی لازم جهت خروج رطوبت از کاغذ و انتقال جرم از طریق انتقال بخار آب حاصل از تبخیر آب همراه الیاف به هوای محیط اطراف عملی می گردد. با توجه به هدف اقتصادی بودن تولید در کاغذ سازی مدرن، می بایست تبخیر با حداکثر سرعت ممکن صورت گیرد تا کیفیت محصول را تضمین کند. لذا از حرارت در درجه بالای (بخار) به منظور تهیه انرژی کافی برای تبخیر سریع استفاده می شود. ضمن آنکه هوایی که به آن رطوبت (بخار آب) منتقل می گردد، عملاً به عنوان دریافت کننده یی است که در خود حداقل فشار جزئی بخار آب با انرژی مناسب (دمیدن هوای گرم و خشک) و مورد نیاز را حفظ می نماید.

انواع و اشکال اصلی خشک کن ها
در واقع همه درجات کاغذ و مقوا حداقل توسط پوشاندن یک سری از استوانه ها (سیلندر) های بخار که در آن از طریق هدایت گرما صفحهکاغذ مرطوب گرم می شود خشک می شوند. یک نمد قابل نفوذ صفحه کاغذ را بطور محکم در مقابل سطح گرم سیلندر قرار می دهد. این فرایند اغلب توسط رسانش هنگامی که هوای گرم بر روی صفحه و یا در مورد دستمال کاغذی از میان صفحه دمیده می شود افزایش پیدا می کند. برخی اوقات نیز، فرایند خشک کردن به صورت تشعشع توسط اشعه مادون فرمز برای کنترل پروفایل رطوبتی در عرض کاغذ و یا پرهیز از برخورد سیستم ورق کاغذ دوباره مرطوب شده با سیلندر خشک کن انجام می شود. در طراحی سیستم خشک کننده های با سیلندر متعدد که اکثریت خشک کنن های کاغذ سازی های موجود از آن استفاده می کنند در دو سه دهه اخیر تحولات چشمگیری ایجاد شده است. از آن جمله از طراحی های Uno-Run که برای سیلندرهای بالایی و پائینی تنها از یک نمد استفاده می کنند و یا طراحی Single-tire که تنها از یک ردیف سیلندر و یک سری فلت رول که هوای گرم را به کاغذ می دمند استفاده می شود
یانکی سیلندر و ام جی سیلندر:در سیستم خشک کردن با یانکی سیلندر و ام – جی صفحه کاغذ با یک سطح گرم سیلندر به مدت نسبتا طولانی در تماس قرار می گیرد و متناسب با کار و انتظار خاصی که از یانکی می رود قسمت اعظم و یا حتی تمامی مرحله خشک کردن در روی همین یک سیلندر ( که از سیلندرهای متعدد به مراتب قطورتر است) صورت می گیرد. تماس نزدیک سطح سیلندر از طریق پرس فوق العاده ورق کاغذ که با فشار زیاد روی آن اعمال می گردد، نیاز به نمد را منتفی می نماید. یانکی سیلندر برای خشک کردن دستمال کاغذی و مورد ام – جی سیلندر برای خشک کردن کاغذهای سفید نشده و یک رو براق مورد استفاده قرار می گیرند.
خشک کردن با هو:در خشک کردن با هوا تمامی حرارت مورد نیاز توسط هوای گرم تامین می شود. نظیر خشک کردن بسته های خمیر یا برخی از انواع مقواها، در اینجا تنها تغییرات در انتقال حرارت و انتقال جرم که به دلیل برخورد موضعی هوا و یکنواخت نبودن شرایط هوا ایجاد می شود تولید نوسانات و تغییراتی را می نماید. در این سیستم انتقال حرارت به روش رسانش صورت می گیرد.
خشک کردن با اشعه مادون قرمز :این نوع خشک کردن که با استفاده از اشعه مادون قرمز (IR) صورت می گیرد. به عنوان خشک کردن تکمیلی در میان برخی از انواع خشک کن های سیلندر متعدد و یا در اغلب خشک کردن کاغذهای اندود شده مورد استفاده قرار میگیرد.
سیلندرهای خشک کن متعدد:در شکل سطح عرضی یک سیلندر خشک کن نشان داده شده است. این نوع سیلندر دارای قطری برابر – فوت، ضخامت اینچ و دارای طولی حداثر فوت می باشند. این سیلندرها، توخالی و از جنس چدن یا فولاد ساخته شده اند، که حرارت حاصل از تقطیر (کندانس) بخار ورودی را به سطح سیلندر و از آنجا به ورق کاغذی که قسمتی از آن به دور سیلندر پیچیده شده است منتقل می نمایند، به نحوی که هیچگونه حرکتی بین سیلندر و کاغذ (عدم ایجاد چروک) بوجود نمی آید.انتقال حرارت از لایه های مختلف به دلیل مقاومت هر یک از لایه ها که مبتنی بر جنس و ماهیت آن ها می باشد، درجه حرارت را پایین آورده، که در نتیجه درجه حرارت نهایی منتقل شده به کاغذ را کاهش می دهند. از این رو درجه حرارت اولیه بخار ورودی (t.) بایستی به نحوی بالا باشد که درجه حرارت نهایی منتقل شده به کاغذ (Ts) حتما به بیش از درجه برسد تا بتواند موجب تبخیر آب همراه با الیاف کاغذ گردد. حرارت منتقل شده به سطح کاغذ موجب تبخیر آب همراه با الیاف شده، این بخار حاصله با هوای اطراف سیلندر مخلوط شده گرمای خود را به هوای گرم دمیده شده از pocket ventilation منتقل می کند. در نتیجه انتقال جرم صورت گرفته و تدریجا از فشار بخار آب حاصله از تبخیر کاسته شده و به فشار جزئی هوای خشک وارده اضافه می شود تا فشار هوای مرطوب کاسته شده و به حداقل خود برسد.
سیستم تامین بخار:سیلندرهای خشک کن به صورت گروهی بوده و هر گروهی دارای یک منبع تغذیه بخار مشترک با فشار ودرجه حرارت خاص خود دارد. تعداد این گروه ها بستگی به نوع کاغذد و تعداد نقاطی را که رطوبت ورق کاغذ بایستی کنترل گردد دارد. برای هر گروه می بایست اختلاف فشار کافی بین بخار داخل سیلندر و خروجی کندانس وجود داشته باشد، که هم بتواند کندانس حاصل را از سیلندر خارج نماید و هم بتواند خروج بخار و تصفیه گازهای غیر قابل کندانس را ممکن سازد.
دو دیدگاه اصولی مربوط به طراحی سیستم یکی چرخاندن و تخلیه بیشتر کندانس و دیگری سیستمی برای فرستادن بخار با فشار زیاد به عنان تامین کننده بخار به قسمت بخار با فشار کم است که ساده تر و ارزان تر بوده و طبق برخی نظرات برای خروج گازهای غیر قابل کندانس موثر تر می باشد.

سیستم هوای خشک کننده
استفاده از هوای (خشک) برای ساخت کاغذ و مقوا یک اصل مهم است. سیستم هوای خشک اساسا برای خارج کردن بخار آب آزاد شده و از ورق کاغذ طراحی شده است. هدف دوم ممانعت از صدمه زدن رطوبت ایجاد شده به کیفیت ورق کاغذ، دستگاه ها، ساختمان ها و نهایتا ایجاد شرایط منطقی و مناسب برای افرادی که در این منطقه کار می کنند می باشد. برای خارج کردن بخار آب فوق العاده زیاد ناشی از خشک کردن کاغذ، نیاز به استفاده از حجم زیادی هوا می باشد. با توجه به ایکه حرارت دادن هوا، هزینه دار و حرارت دادن و گرم کردن آن به مراتب گران تر تمام می شود، لذا تمام تلاش ها می بایست در جهت کاهش حجم هوایمصرفی، خصوصا هوای تازه که به حرارتزیادتری نیاز دارد باشد. این امر موجب استفاده از هواکش هایی در اطراف خشک کننده ها و سیستم های بازگرداندن حرارت شده که با هوای تازه مخلوط می گردد و نیز سیستم بازیابی حرارت نظیر آبگرم کن ها، پیش گرم کن ها و بالا خره آکونومایزرها شده است.
همیشه سیستم هوایی که برای خشک کردن کاغذ طراحی می شود به طور کم و بیش با تهویه عمومی و دیگر سیستم های هوای مورد استفاده خشک کن ها تامین شده است. حتی در کنترل شده ترین و بسته ترین سیستم ها، نشت (Leak) هوا می تواند تاثیر بسزایی در خشک کردن کاغذ بگذارد. درب ها اکثرا باز گداشته می شود و هواکش های بسته، نمی بایست در موقع پاره شدن کاغذ باز شوند. به همین ترتیب شرایط هوا و عکس العمل افراد در باز و بسته کردن درب ها و پنجره ها بر پروسه خشک کردن اثر دارد.

سیستم تامین هوای ورودی
تامین هوای مورد نیاز ساده نمی باشد. راه های زیادی برای تامین هوا به نحوی که برای فرایند خشک کردن مفید باشند وجود دارد. هر یک از روش ها در شرایط گوناگون متاثر از متغیر های زیادی می باشد اولین محلی که هوای ورودی با آن برخورد می کند، زیر سقف کارخنه است. هوای گرم و خشک می بایست به سمنت این سطوح جریان پیدا کند تا از تقطیر یا بخار و یا عرق کردن که می توان موجب ریزش قطرات آب بر روی کاغذ و دیگر دستگاه های خارج از هواکش گردد، جلوگیری نماید. قسمت دوم از هوا می بایست به سمت نمدها در حین برگشت آن ها ارسال شود تا به خشک شدن آن ها قبل از شروع دور بعدی کمک نماید.
هوایی کهبدین ترتیب برای فلت های پائینی بعدی تعبیه شده از اطراف ماشین بالا آمده و می بایست از طریق رقیق کردن هوای مرطوب باقیمانه از Dryer Pockets به فرایند خشک کردن کمک نماید و نهایتا آن هوا را به سیستم تخلیه بفرستد، که این امر موجب خشک شدن زیاده از حد لبه کاغذ می گردد. هوای ورودی باقی مانده اغلب به صورت تهویه چیبی دسته بندی می شود این قسمت می بایست به عنوان مهمترین قسمت تامین هوا به منظور یکنواختی خشک کردن تلقی گردد. تهویه جیبی توزیع و پخش آن در عرض کاغذ می باشد. سیستم های اولیه جذب بخار از این نوع، بدین ترتیب بود که تهویه جیبی از یک لوله به طول کامل تشکیل شده بود. هوای گرم وارده به این لوله از یک مخزن هوای گرم که در یک طرف ماشین بود، در تمامی طول ماشین با سرعت خروجی تا پوند در دقیقه از طریق یک سری سوراخ ها یا نازل هایی در لوله توزیع می شود. سیستم مذکور برای ماشین های با سرعت بالا مناسب نبوده و برای آن ها سیستم تزریقی توسعه داده شده است. هوای گرم از درون نازل هایی کهدر کنار مشاین قرارداده شده و با مرکز تهویه جیبی تنظیم شده اند، دمیده شده و از طرف دیگر ماشین خارج مش ود. به عنوان مثال هوای کلیه پاکت های خشک کننده پائینی از قسمت جلو و پاکت های خشک کننده بالایی از قسمت عقب ماشین تامین می گردد.

غلتک زنی
غلتک زنی یک اصطلاح کلی است که معنی آن پرس کردن کاغذ با یک چند استوانه فولادی است. هدف اصلی از غلتک زنی کاهش ضخامت ورق کاغذ تا حد مطلوب و یکنواخت کردن ضخامت آن است. بدین ترتیب ناصافی ایجاد شده در فوردینیر و پرسن ها در این مرحله از بین مرود. امروزه در اغلب غلتک زن ها از استوانه هایی که شعاع متغیر دارند به عنوان استوانه اصلی استقاده می شود. استوانه دوم که قطر آن از اولی کمتر است نیز، ممکن است دارای سطح متغیر باشد. در غلتک زنی دما متغیر مهمی است و بسیاری از غلتک ها از یک یا دو استوانه با دمای کنترل شده استفاده می نمایند. قبلا از بخار برای گرم کردن غلتک ها استفاده می شد اما امروزه از آب داغ به ترتیب نسبتا پیچیده ای استفاده می شود. در این حال هوای خنگ کننده در هر سری از غلتک ها بوسیله یک لوله چند شاخه هوا پاش و با کنترل های مستقلی وارد می شود.

دستگاه های تکمیلی ماشین کاغذ
آهاردهی سطحی
عملیات آهار دهی سطحی عمدتا به منظور مقام ساختن کاغذ در برابر نفوذ آب و محلول های آبی انجام می شود. با این عملیات ویژگی های سطح کاغذ نیز بهبود می یابد و برخی از خواص فیزیکی آن بهتر می شود. در روش های مهم آهار دهی درونی که در آن را زین سایز یا سایر مواد شیمیایی استفاده می شود، سرعت نفوذ آب از طریق تغییر زاویه تماس کاهش می یابد. برای آهاردهی سطحی از ذرات نشاسته استفاده می شود، تا نقاط خالی و حفره های روی ورق را پر کند. با این عمل شعاع حفره کوچک می گردد تا سرعت نفوذ آب کاسته شود.

مزایا و معایب آهاردهی سطحی در مقایسه با آهار دهی درونی
الف-مزایا
اثر مشخص تر و کنترل بهتر
غیر حساستر نسبت به تغییر شرایط و عملیات پایانه مرطوب
ماندگاری و نگهداری افزودنی ها به میزان درصد
کاهش رسوبات در پایانه تر
افزایش عمر تسمه های پرس
بهبود کیفیت
ب- معایب
سرمایه گذاری بیشتر برای تجهیزات آهار دهی و خشک کردن
نیاز به انرژی بیشتر
سایز پرس های سنتی
به طور سنتی هدف از آهار دهی سنتی تامین مقاومت نسبت به نفوذ مایع بوده تا مشخصات فیزیکی ورق کاغذ نظیر مقاومت سطحی و چسبندگی داخلی را بهبود بخشد. در عملیات آهار دهی سطحی به طور معمول از فیلم نشاسته برای پر کردن فضای خالی درون ورق کاغذ استفاده می شود. تا سوراخ شعاعی و نیز میزان نفوذ جوهر چاپ به درون کاغذ کاهش یابد. در طی دهه های گذشته میزان تنوع و پیچیدگی های عملیات آهار دهی سطحی رشد نموده، که این رشد به خاطر عوامل مختلف زیر حاصل شده است.
کاغذهای اندود شده اهمیت بیشتر پیدا کرده اند. آهار دهی سطحی به عنوان عنصر کلیدی ایجاد بهبود در این زمینه مطح می باشند.
کاغذهای مخصوص نیازمند مشخصات جدید و غیر معمولی می باشند. برای سال ها هرگاه یک مشخصه جدیدی مورد نیاز بوده این امر از طریق تغییر فرنیش و یا مواد افزودنی انجام می شده است. در حال حاضر کاغذ سازان آهار دهی سطحی را زمانی مورد استفاده قرار میدهند که توسعه و تداوم درجه کیفیت کاغذ مطرح باشد. در این رابطه مواد افزودنی زیادی به همراه اصلاعات فنی توسط فروشندگان به صنایع عرضه شده است.
همه از نیاز به عملیاتی مفید تر هم از نظر هزینه و هم از نظر حفظ مواد اولیه آگاه هستند. روش آهر دهی سطحی موجب نگهداری مواد شیمیایی افزوده شده می باشد. این بهبود همچنین باعث کاهش مشکلاتی به صورت ایجاد اشکال در بخش تر می شود و نیز موجب افزایش عمر وسائل پوششی ماشین کاغذ می گردد.
مقررات زیست محیطی محدودیت های جدیدی را بر کاخانجات کاغذ سازی تحمیل کرده است. در مقایسته با افزودنی های قسمت تر، آهار دهی سطحی موجب کاهش و یا حذف مواد شیمیایی درون آب سفید گشته و در جهت بهبود محیط زیست می باشد.

مشخصات سایزپرس سنتی
در سایز پرس های سنتی، هدف هدایت محلول آهار از بین نیپ ( خط تماس بین دو رول) می باشد. ورق کاغذ بخشی از محلول را جذب نموده و مابقی آن از طریق نیپ برداشته می شود. جریان اضافی محلول آهار زنی توسط تشتکی که در زیر رول ها قرار دارد جمع آوری شده و مجددا به سیستم بازگردانده می شود.
سایز پرس های سنتی معمولاً به صورت عمودی، افقی و یا زاویه دار همانطور دسته بندی می گردند.
نوع عمودی سایز پرس موجب عبور راحت تر ورق کاغذ می گردد. اما این نوع سایز پرس ها میان عمق دریافت محلول در طول نیپ ناهمگن و نابرابر است. نوع افقی سایز پرس مشکل دریافت نا متعادل محلول را از طریق دریافت یکدست محلول در دو طرف کاغذ حل کرده است. نوع زاویه دار سایز پرس محاسن دو مدل بالا را دارست. ضمن آنکه از عبور سخت و پیچدار کاغذ از بین نیپ سایز پرس اجتناب شده است.

میزان دریافت سایز پرس
عملیات سایز پرس می بایست به دقت و به نحوی کنترل گردد تا میزان مورد نظر محلول به طور یکنواخت در عض ماشین توسط ورق کاغذ جذب گردد. در همان حال میزان جذب آب به حداقل خود برسد. تا میزان خشک کردن بعدی در خشک کننده ها، در پایین ترین سطح ممکن عملی گردد.
عوامل اولیه یی که میزان آهار جامد دریافتی (Pick-up) اواسط سایز پرس را تعیین می نمایند. بترتیب زیر می باشند:
الف- مشخصات ورق کاغذ
جنس کاغذ شامل گراماژ، دانسیته و میزان آهار دهی
میزان رطوبت
ب- محلول آهار دهی
درصد جامد آهار
ویسکوزیته
ترکیب شیمیایی آهار شامل نوع نشاسته، استفاده از افزودنی ها

ج-طراحی و عملیات
سرعت ماشین
عمق محلول آهار
فشار نیپ
عرض نیپ که تحت تاثیر سختی و قطر رول سایز پرس می باشد.
برای مشارکت و دخالت محلول نشاسته در سایز پرس دو مکانیسم وجود دارد.
الف- توانایی و قدرت ورق کاغذ در جذب محلول آهار
ب- میزان فیلم آهار که از میان نیپ عبور می کند و نحوه یی که ورق کاغذ و سطح رول تر از هم جدا می شود.

مشخصات نشاسته
نشاسته کربوهیداراتی است که از طریق سنتز ذرت، سیب زمینی، برنج و یا دیگر گیاهان به کمک پلیمریزاسیون واحدهای دکستروز به دست آمده است. پلیمر مربوطه به دو صورت وجود دارد. یکی دارای ساختمان خطی که از حدود واحد و دیگری دارای ساختمان شاخه یی که از چند هزار واحد تشکیل شده است. پلیمردارای حلقه های خطی، به نام آمیلوز است که به میزان درصد نشاسته طبیعی ذرت را شامل می شود. درحالیکه پلیمر شاخه یی بنام آمیلو پکتین درصد بقیه را می سازد. نشاسته های تجزیه شده نیز برای مصارف خاصی موجود می باشد. نشاسته به صورت پودر سفیدی که در آب سرد نامحلول است تهیه می گردد. این امر به دلیل ساختمان پلیمر و پیوند هیدروزنی مابین حلقه های مجاور هم می باشد. معذالک زمانی که سوسپانسیون مایع حرارت داده می شود آب قادر است به درون ذرات نفوذ کدره و موجب متورم شدن آن ها گردد و متناسب با غلظت محلول به صورت ژلاتینی یا خمیر شکل درآید.
نشاسته یی که برای آهاردهی سطحی استفاده می شود به صورت سیستم پیوسته و یا سیستم نا پیوسته پخته می شود. نشاسته خرد شده و تغییر شکل نیافته که نشاسته مرواریدی نامیده می شود. سخت جوش است و در اثر پختن ضخیم شده به حالت ویسکوز در می آید و حتی بدون سرد شدن تمایل به سفت شدن دارد. برای ممانعت از سفت شدن بایستی از درصد آمیلوپکتین استفاده نمود. نشاسته به صورت واکس تشکیل خمیر روشن تری می دهد که ژله یی نمی باشد. معذلک موجب کاهش تاثیر آهارزنی می گردد، زیرا قسمت خطی نشاسته در تشکیل فیلم نشاسته مشارک می نماید. با تغییر نشاسته (به صورت گرمایی و یا اکسید شدن) دو ویزگی آن یعنی گرانروی کم و مقاومت در برابر سفت شدن با استفاده نشاسته یی که به صورت شیمیایی و یا حرارتی تغییر شکل یافته، نظیر نشاسته اکسید شده بدست می آید. نشاسته زود جوش با گرانروی پایین نیز از طریق تغییر آنزیمی بدون آنکه تاثیری بر تشکیل فیلم نشاسته و مقاومت در برابر سفت در آن ایجاد شود تولید می گردد. در عملیات کارخانه کاغذ سازی معمولی، محلول نشاسته نسبتا رقیق از نظر ویسکوزیته با غلضت – درصد جامد در سایز پرس استفاده می شود. به نحوی که بنی – پوند( -کیلو گرم) نشاسته خشک به ازای هر تن کاغذ تولید شده دریافت می گردد.

محدودیت های سایز پرس سنتی
در سایز پرس سنتی محلول آهار در میان یک جفت رول گردان که تشکیل حوضچه در بالای نیپ می دهد و با گردش سریع رول ها و حلکت سریع ورق کاغذ، حوضچه آهار تمایل به جذب انرژی سینتیک حاصل از حرکت رول و ورق را دارد.

مایع اضافی آهار به سمت نیپ جریان پیدا می کند، ولی میزان فشار نیپ، میزان محلول آهار را که از میان نیپ عبور می کند محدود مینماید. همین امر موجب پس زدن باقیمانده محلول آهار به سمت بالا می گردد. اگر نیروی هایدرو دینامیک زیاد باشد، این سرعت پس زدن آهار به بالای محلول آنقدر زیاد م یشود که موجب پاره شدن سطح حوضچه آهار و در نهایت پاشیدن محلول به خارج از نیپ می گردد. آشفتگی حوضچه آهار و پس زدن نیپ باعث در یافت مواد جامد به طور ناهمگن در عرض ماشین می گردد.

برش
پس از آنکه رول های کاغذ با عرض کمتر مورد درخواست مشتری از روی پیچاننده و یا باز پیجننده خارج گردید به قسمت برش بسته بندی هدایت می شود. در دستگاه های جدید برش طول و عرض کاغذ به ابعاد درخواستی مصرف کننده(به عنوان مثال * و * م * یا…) در دستگاهی بنام برش دهنده انجام می شود. یک یا چند رول دارای عرض یکسان باهم روی کاتر می روند و طول مورد نظر برای برش روی دستگاه کاتر تنظیم می شود. سپس تیغه های برش که در جهت عمود بر جهت حرکت رول ها قرار گرفته اند با حرکت دورانی خود به طور منظم رول های قرارداده شده روی کاتر را با هم قطع می کنند. بدین ترتیب رول های با عرض یکسان به ورق های دارای ابعاد معین تبدیل می شوند.

بسته بندی
هر برگ کاغذ دارای ابعاد یکسان و معین که از دستگاه های برش خارج می شوند به صورت دستی به کمک نفر و یا به صورت ماشینی توسط شمارش گر شمارش شده و به کمک دستگاه بسته بند اتوماتیک با کاغذی مناسب (معمولاً کرافت ) بسته بندی می شوند. این بسته ها ریم نامیده می شوند. روی هر بسته کاغذ نوع کاغذ و سایر مشخصات نظیر گاراماژ، ابعاد، تاریخ ساخت و… ثبت می شود و یا به صورت ورق چاپ شده روی آن چسبانده می شود.

لبه زنی
توسط پرس لبه زن انجام می شود که لبه های مربعی شکل و صاف به ورق کاغذ می دهند. این ها دارای سیستم خودکار تنظیم عقبه هستند که به کمک آن ابعاد کوچکتر مورد نظر ورقه های کاغذ ( نظیر ابعاد کاغذهای فتوکپی و…) تنظیم می شوند.
همانطور که اشاره شد در حال حاضر در کارخانه کاغذ پارس کاغذ چاپ و تحریر و کاغذ نخودی تولید می گردد. چنانچه بخشی از تولیدات به کاغذ گلاسه، کربن لس و رنگی تبدیل شود ارزش افزوده محصولات بیشتر خواهد شد. بنابراین مشاور تولید هزار تن انواع کاغذ گلاسه، کربن لس و رنگی را پیشنهاد نموده است. در ادامه توضیحات بیشتر درخصوص تولید کاغذهای مذکور آمده است.

فرایند تولید کاغذهای گلاسه و کوتینگ دار
پیشرفت تکنولوژی های چاپ و بسته بندی ایجاب نموده سطح کاغذ ویژه گی های برتری داشته باشد. لذا برای دستیابی به ویژه گی های مورد نظر و بهبود براقی، صیقل، رنگ، درخشش و سایر مشخصات چاپی کاغذ، سطح اغلب کاغذها را با مخلوط های مناسب اندود می کنند.
اندود کاری یا در ماشین کاغذ یا خارج از آن انجام می گیرد. معمولاً اندود کاری های سبک در ماشین کاغذ و اندود کاری های سنگین خارج از آن صورت می گیرد. از نظر تکنیکی استعمال هر ماده ای بر سطح کاغذ، اندود کاری محسوب می شود. بعنوان مثال سیستم آهار زنی در حقیقت نوع ساده ای از اندود کننده هایی است که در ماشین کاغذ نصب می شود.
اما امروزه اندود کاری به عمل پوشانیدن سطح کاغذ با لایه ای از پیگمان های ریز معدنی اطلاق می گردد. پیگمان های مورد استقاده در اندود کاری به مواد پر کننده (Filler) شبیه اند اما ذراتشان ریز تر است. پیگمان ها را جهت چسبیدن به سطح کاغذ مقاوم شدن در برابر سایش و پرداخت مناسب با مواد چسبنده و ترکیبات دیگر مخلوط می نمایند.

اندود کاری، حفره های سطح کاغذ را پر می کند و پس از خشک و اتو کردن، سطح ترم و همواری برای چاپ فراهم می سازد. با این وجود زمانی ورق اندود شده مناسبی بدست خواهد آمد که شکل گیری ورق، خوب و عاری از نقص باشد. هیچ یک از شیوه های بهبود سطح کاغذ نمی تواند عیوب ورق کاغذ را جبران نماید. کیفیت کاغذهائی که اندود می گیرند باید برتر از کاغذهائی که اندود نمی شوند باشد. معمولاً برای کنترل پذیرش سطح ورق نسبت به اندودی خاص قبل از اندود کاری ورق کاغذ را آهار می زنند.
مهیا سازی اندود
تنوع ترکیبات مخلوط اندود موجب شگفتی است، لذا اگر مخلوط اندود حاوی بیش از ده یا پانزده ماده مختلف باشد، امری غیر عادی نخواهد بود. در اغلب موارد، پاسخگویی به نیاز ها و ضروریات انواع تجهیزات مورد استفاده برای اندود کاری در ماشین کاغذ سازی عبارتند از:
اندود کننده سیستم آهار زنی
اندود کننده پرینت رول
اندود کننده مجهز به تیغه هو
اندود کننده مجهز به میله سنجشی
اندود کننده تیغه ای
اندود کننده پرینت رول ماسی نخستین وسیله ای بود که برای اندود کاری در ماشین کاغذ بکار گرفته شد. در این دستگاه، استعمال اندود بین دو غلتک بزرگ اپلیکاتور و شکل گیری آن در خط گیرش مانند خط گیرش سیستم آهار زنی عمودی صورت می پذیرد. اندود توسط یک سری غلتک های سنجشی یا انتقال دهنده تامین و بصورت مخلوطی نرم درآمده که به محض رسیدن های اپلیکاتور بطور یکنواخت پخش می گردد. معمولاً یک یا چند تا از غلتک های سنجش دارای نوسانند.
تغذیه مخلوط اندود بین خط گیرش دو غلتک سنجشی نخستین صورت می گیرد و مقدار انتقال آن با تغییر فشار بین غلتک ها کنترل می گردد.
اندود کننده مجهز به تیغه هوا یا اندود کننده مجهز به برس هوا برای اندودکاری یک طرفه (اندود کاری یک سمت کاغذ) بکار گرفته می شود. در این دستگاه استعمال اندود توسط چرخش غلتک اپلیکاتور در ظرف حاوی مخلوط اندود انجام می شود و صاف و یکنواخت شدن و حذف اضافات لایه اندود توسط برخورد فواره باریک از هوا، هنگام عبور ورق از یک غلتک برگشت دهنده صورت می پذیرد.
اندود کننده مجهز به میله سنجشی شبیه به اندود کننده مجهز به تیغه هوا است بجز اینکه صاف کردن و حذف اضافات لایه اندود را غلتکی باریک یا میله ای که عکس جهت حرکت ورق کاغذ می چرخد، انجام می دهد.
امروزه برای اندود کردن کاغذ از انواع اندود کننده های تیغه ای استفاده می شود. این اندود کننده ها علیرغم طرح های متفاوتشان، اساس عملکرد مشابهی دارند. در این تجهیزات، ورق کاغذ بمقدار فراوان با اندود پوشانیده می شود و سپس اضافات لایه اندود با تیغه فلزی باریک نسبتاً تیزی برطرف می گردد.
زاویه و فشار تیغه به روکش فلزی یا لاستیکی غلتک برگشت دهنده، وزن لایه اندود بجا مانده ورق کاغذ را مشخص می کند. اندود کننده تیغه کشاننده یکی از اولین اندود کننده های تیغه ای است.

اندود کننده تیغه ای معکوس
اندود کننده دو تیغه ای اندود کاری هر دو روی کاغذ را بطور همزمان ممکن ساخته اند.
کاربرد اندود کاری خارج از ماشین
معمولاً اندود کاری خارج از ماشین بصورت عملیاتی کاملاً مستقل انجام می گیرد و برای این منظور وسائل متعددی موجود است که کاربرد هر یک بستگی به ضروریات تولید، وزن اندود و سرعت عملیات دارد.
بیشتر وسائل مورد استفاده برای اندود کاری در ماشین کاغذ، برای اندود کاری خارج از ماشین نیز مناسبند.
قدیمی ترین اندود کننده خارج از ماشین، اندود کننده برسی است. در این سیستم اندود به وسیله برس، اسپری یا غلتک استعمال می شود و سپس با عبور ورق زا روی یک غلتک توسط یک سری برس که در عرض ورق کاغذ حرکت می کنند. پخش می گردد. برس های اول زبر و برس های آخر بسیار نرمند.
برای تولید کاغذهای فوق العاده نرم و براق از تکنیک خاصی به نام اندود کاری براق استفاده می شود. در این روش کاغذ اندود شده خیس در مرحله خشک شدن به سیلندر بخار قطور بسیار براقی بنام سیلندر yankee یا سیلندر Machine-glaed فشرده می گردد.

روش های خشک کردن اندود
گاهی اوقات روش سنتی سیلندرهای بخار برای خشک کردن اندود مورد استفاده قرار می گیرد ولی برای اجتناب از آسیب رساندن به لایه اندود، باید روش دیگری بکار رفته شود. غالبا روش های برخورد هوای داغ و اشعه مادون قرمز بکار گرفته می شود.
روش سنتی سیلندرهای بخار در صورت تعبیه دودکش های تخلیه سریع در بالای آنها، برای خشک کردن اندود کاری های یک طرفه، روش مطلوبی می باشد.
خشک کردن تونلی روش دیگری است که برای ورقه های اندود شده یک طرفه و دو طرفه مناسب می باشد. در این روش کاغذ با عبور از اطراف غلتک های متکی به تیغه ها و یا با برخورد هوا هدایت می گردد.
دمای تونل متناسب با ضروریات خشک نمودن و سرعت ماشین کنترل می گردد.
یک منبع انتشار اشعه مادون قرمز(معمولاً اشعه گاز) هک بدون تماس فیزیکی حرارت زیاد و متراکمی را انتقال می دهد، برای خشک کردن اندود، ایده آل می باشد ولی چون اشعه مادون قرمز فقط یک منبع حرارتی است، باید جریان هوائی برای خروج رطوبت تبخیر شده از اندود برقرار شود.
از این رو برخی از سیستم های خشک کننده (برای افزایش راندمان عملیات) بر ترکیبی از اصول روش های اشعه مادون قرمز و برخورد هوا مبتنی اند.

در تعیین یکنواختی و ماهیت لایه اندود، پنج عامل ذیل اهمیت فوق العاده ای دارند:
خصوصیات سطح کاغذ
ترکیب مواد اندود
روش اندود کاری
روش خشک کردن اندود
وسعت عملیات اتو کاری فوق العاده
خصوصیات سطح کاغذ از دو طریق بر شکل گیری لایه اندود اثر می گذارند:
زبری و قدرت جذب سطح کاغذ- تاثیر زبری در یکنواختی لایه اندود و تاثیر قدرت جذب سطح کاغذ در تشکیل لایه اندود است. هنگام تماس محلول ندود با سطح کاغذ، کشش موئینگی ساختمان ورق سبب انتقال مواد محلول در آب، بدورن منافذ ریزتر ورق و بجا ماندن ذرات پیگمان بر سطح کاغذ می شود( عمل تصفیه)
نوع و میزان مواد چسبنده مخلوط اندود با تاثیری که بر میزان نفوذ سیال بدرون کاغذ، درجه اتصال ذرات پیگمان و میزان خشک شدن اندود دارد. قطعا برساختمان اندود اثر می گذارد. براساس ساختمان لایه اندود بیشتر در ارتباط با اندازه، شکل و درجه تراکم ذرات پیگمان است.
افزودنی های اندود معمولاً مبین انطاف پذیری مواد چسبنده پس از خشک شدن و تجدید وضعیت ذرات پیگمان در خلال عملیات اتو کاری فوق العاده می باشد.
اندود کننده مجهز به تیغه هوا، لایه اندود را بطور یکنواخت و هماهنگ با ناهمواری های سطح خمیر ته نشین می کند (پوشش مطلوب)
اندود کننده غلتکی، پوشش مطلوبی فراهم می نماید اما ایجاد ترک و شکاف در الیه اندود، عیب و نقص شناخته شده آن است.
اندود کننده تیغه ای، حفره های کاغذ را کاملا پر می کند اما یکنواختی لایه اندود در جریات تامین نرمی بیشتر سطح کاغذ از بین می رود.
برخی از عملیات اندود کاری برای بهره گیری و ترکیب مزایای دو یا چند روش بصورت چند مرحله ای انجام می شود.
شرایط خشک شدن اندود تاثیر قابل توجهی بر ساختمان اندود دارد. اگر اندود طور خیلی سریع خشک شود، در قسمت هایی که رسوب ضخیم تر یا جذب آرامتری دارند، مواد چسبنده بیشتری بجا می ماند.