هدف اصلی در فرآوری کاغذ باطله، خارج کردن آلاینده ها به قدر کافی و ارتقای کیفیت الیاف بازیافتی حاصل تا حد مناسب برای تولید کاغذهای مرغوب است. مراحل اصلی فرآیند عبارت اند از الک کردن، تمیز کردن، شست وشو، رنگ بری، پراکنده سازی و جوهرزدایی. حتی هنگامی که برای کاغذ باطله ورودی به کارخانه استانداردهای سختی در نظر گرفته می شود، نمی توان از ورود آلاینده ها به سیستم جلوگیری کرد و آلاینده ها باید در سیستم گرفته و حذف شوند. همه مواد غیرلیفی، آلاینده به شمار می آیند؛ از قبیل انواع کثافات، خرده سنگ شن و ذرات فلزی. در عمل آلاینده هایی همچون انواع چسب، رزین و لاتکس در مجموع مواد چسبناک را تشکیل می دهند.
همانطور که قبلا اشاره شد، بیشتر سیستم های خمیرسازی اولیه و ثانویه و ریش ریش کننده ها می توانند آلاینده های درشت را بگیرند. بعضی از مواد آلاینده را با مجتمع و شناور کردن به آلاینده های سبک تبدیل می کنند. علاوه بر این، همه سیستم ها دارای الک های مناسبی هستند تا ذرات درشت را بگیرند. جداکننده های مرکزگریز (تمیزکننده های معمولی و معکوس) نیز آلاینده های ریز را از مخلوط دوغاب خمیر خارج می کنند. سازندگان و فروشندگان خمیرسازهای ثانوی، مجموعه های متفاوتی از غربال ها و تمیزکننده ها را عرضه می کنند که متناسب با سایر تجهیزات کارخانه و نوع کاغذ باطله مصرفی هستند.
جوهرزدایی
جوهرزدایی از خمیر کاغذ باطله، در واقع یک فرآیند شست وشو یا تمیز کردن است که در آن مرکب ماده کثیف تلقی می شود. در جریان خمیرسازی، از مواد شیمیایی به همراه گرما و انرژی مکانیکی استفاده می شود تا ذرات مرکب از الیاف جدا شده و در دوغاب خمیر پراکنده شوند. سپس با استفاده از چند مرحله عملیات شست وشو و شناورسازی با یک فرآیند تلفیقی، شامل هر دو سیستم جداساز ذرات مرکب از دوغاب خاکستری جدا می شوند. مواد شیمیایی مورد استفاده در جوهرزدایی، مواد فعال سطحی هستند که بر کشش سطحی مایعات و جامدات تاثیر می گذارند. به طور معمول این مواد، شامل روغن های معدنی تغییریافته ای می شوند که دارای گروه های آب دوست در ساختار مولکولی خود هستند تا حدی که در آب انحلال پذیر شوند. در مرکب زدایی، سه دسته از مواد فعال سطحی دارای اهمیت هستند:
۱- پاک کننده ها برای زدودن مرکب از سطح الیاف؛
۲- پراکنده سازها برای نگه داشتن ذرات مرکب در حالت پراکنده و جلوگیری از نشست دوباره آنها روی الیاف؛
۳- عوامل کف ساز برای کاهش سطحی آب و تسهیل تشکیل کف برای افزایش تاثیر مواد فعال سطحی، از مواد دیگری از قبیل سود سوزآور، سیلیکات سدیم و بوراکس نیز استفاده می شود.
فرآیند شست وشو
در فرآیند شست وشو، مواد شیمیایی پاک کننده و پراکنده ساز، به صورت توأم در خمیرساز مصرف می شوند تا مرکب را از الیاف جدا کنند و به صورت ذرات بسیاری ریز پراکنده سازند. سپس ذرات پراکنده مرکب با چند مرحله شست وشو به کمک رقیق و غلیظ کردن متوالی از مخلوط جدا می شوند.
جدا شدن مرکب در فرآیند شست وشو، مبتنی بر یک فرآیند تغلیظ است که با دستگاه شست وشو یا با الک ها عملی می شود. اگر ذرات مرکب بسیار ریز باشند (کمتر از ۱۵ میکرون)، مقدار خروج مرکب متناسب با مقدار آب گرفته شده از مخلوط است. در عمل، شبکه الیاف به عنوان یک صافی عمل می کند و از کارایی جداسازی می کاهد. با عمل در غلظت کم و استفاده از روش های تغلیظ که مستلزم تشکیل لایه نمدی الیاف نیست، از قبیل تغلیظ کننده سایدهیل یا اسلاشر یا غربال سلکو، این مشکل تا حدی رفع می شود. درصد خشکی در حدود ۱ تا ۵/۱ درصد مطلوب است، اما در این صورت تاسیسات بزرگ فضای بیشتری را اشغال می کنند. در نتیجه درصد خشکی حدود سه درصد رواج بیشتری یافته است. به این منظور خمیر را با آب زلال حاصل از آخرین مرحله شست وشو رقیق می کنند. به تازگی ماشین های شست وشو از قبیل تغلیظ کننده دوشکافی ساخته شده اند که می توانند دوغاب رقیق پرحجم را در یک مرحله تا خشکی ۸ تا ۱۲ درصد تغلیظ کنند. دستگاهی از این نوع، همچون پایانه ترکی ماشین کاغذ با ماندگاری کوتاه، عمل می کند. دوغاب رقیق از طریق یک هدباکس روی پارچه آبگیری طویلی ریخته می شود و در ضمن حرکت سریع پارچه به دور یک استوانه چرخان، عمل آب گیری انجام می شود.
فرآیند شناورسازی
در فرآیند شناورسازی، مواد شیمیایی در ضمن خمیرسازی به مخلوط افزوده می شوند تا تجمع ذرات مرکب و تشکیل کف را سبب شوند. سپس دوغاب خاکستری را در غلظت کم (در حدود ۸/۰ تا ۲/۱ درصد) در یک سری سلول های شناورسازی هوادهی می کنند. بر اثر این عمل، توده های کف آلود و سبک مرکب که در سطح دوغاب جمع شده، جمع آوری می شوند. قلب یک فرآیند شناورسازی، سلول شناورسازی است که طرح های مختلف آن ساخته شده است. در این سلول، حباب های کوچک هوا با دوغاب خاکستری مخلوط می شوند.
حباب های هوا به ذرات مرکب و کثافات می چسبند و آنها را در سطح مخلوط شناور می کنند. به طور معمول شش تا ده سلول، شناورسازی به صورت سری نصب می شوند. روی کف جمع آوری شده در مرحله دیگری (به طول معمول، در سلول های دیگر) کار می شود تا الیاف باقی مانده قابل قبول از آن گرفته شود.
به دلایلی معلوم نیست، در مواردی که کاغذ باطله مواد معدنی زیادی دارد، روش شناورسازی بهتر عمل می کند. حداقل مقدار خاک قابل قبول ۸ تا ۱۰ درصد و حداکثر ۱۲ تا ۱۴ درصد است. برای رسیدن به این سطح خاک می توان کاغذ باطله پوشش دار و بدون پوشش را مخلوط کرد. حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد خاک در هنگام عملیات شناورسازی به همراه پس زده ها خارج می شود.
در اروپا و ژاپن روش شناورسازی رواج بیشتری دارد، اما به دلیل سرمایه گذاری اولیه کمتر و نیاز به فضای کمتر، در آمریکای شمالی روش شست وشو رایج است. از نظر خارج کردن ذرات مرکب، در مقایسه با روش شست وشو، روش شناورسازی گزینه ای بهتر و پربازده تر است. ضمن آنکه با روش شست وشو مقدار بیشتری از نرمه ها و پرکننده ها را می توان خارج کرد که این امر به کیفیت الیاف بازیابی شده می افزاید. خمیر تهیه شده به روش شناورسازی به شست وشوی کمتری نیاز دارد، چون مواد شیمیایی به همراه کف شناور خارج می شود. خنثی سازی و تصفیه پساب های روش شناورسازی ساده تر از تصفیه پساب روش شست وشو است.
نوع و اندازه ذرات مرکب چاپ مبنای اصلی انتخاب روش مناسب مرکب زدایی است. مرکب هایی که در جریان خمیرسازی به آسانی به ذرات ریزتر تبدیل می شوند با روش شست وشو بهتر جابه جا می شوند. البته روش های ترکیبی شست وشو-شناورسازی، توأما نیز وجود دارد که در بعضی از سیستم ها بسته به هدف های سیستم ابتدا مرحله شناورسازی و سپس شست وشو انجام می شود.
برگرفته از کتاب «مفاهیم نظری و کاربردی ساخت کاغذ و فرآیند چاپ»
ترجمه و تالیف دکتر مهدی منظورالاجداد
