پر کننده ها
در مراحل تولید کاغذ، مواد معدنی به عنوان پرکننده به ماده اولیه بدون پوشش اضافه می شوند. در صنعت کاغذ سازی مواد پرکننده برای افزایش کیفیت چاپ استفاده می شوند که کربنات کلسیم رسوبی با خواص بی نظیر خود مهمترین آنها است. استفاده از کربنات کلیسم در این صنعت که رنگ آن سفید و براق است. کیفیت و خصوصیات کاغذ توسط مواد پرکننده آن کنترل می شود. مواد پرکننده، بسته به نوع کاغذ به مقدار ۵ تا ۵۰% به مواد دیگر اضافه می شود. شفافیت، براقیت، ماتی و مقدار جذب نور از خصوصیات مهم کاغذ است که توسط مواد سازنده آن کنترل می شود.
ویژه گیها و خصوصیاتی که توسط پرکنند ها بدست می اید :
۱- شفافیت و درخشندگی: میزان تغییر نور انعکاسی حاصل از تغییر رنگ جسمی که در پشت کاغذ قرار دارد میزان شفافیت و درخشندگی کاغذ را تعیین می نماید این ضریب، به سایز ذرات پرکننده بستگیی دارد. کربنات کلسیم رسوبی (گچ) با اندازه ۰٫۲۵ میلی میکرون و با ضریب شکست ۱٫۷۰ تا ۱٫۶۳ بالاترین مقدار درخشندگی را در بین انواع پرکننده ها در کاغذ دارد.
۲- ماتی رنگ: ماتی رنگ یکی از خواص مدنظر در کاغذ می باشد که این خاصیت نیز توسط پرکننده ها کنترل می شود . هرچه ضریب شکست بالا باشد ،سبب افزایش ماتی رنگ در کاغذ بیشتر است .
۳- میزان جذب جوهر: پر کننده ها با کاهش جذب جوهر، سبب افزایش کیفیت چاپ و همچنین کاهش هزینه های جانبی برای استفاده کننده گان کاغذ مانند ناشران و چاپخانه می شود.
با استفاده از پرکننده در کاغذ می توان خواص شیمیایی و فیزیکی ذرات را کنترل نمود. همچنین براساس نوع کاغذ تولیدی و روش تولید آن، می توان مواد پر کننده را با سایز ذرات، توزیع ذرات و شکل ذرات، را تعیین و سفارش خرید داد . چنین انعطاف پذیری در پر کننده ها سبب کنترل و رسیدن به هدف در تولید کاغذ می گردد.پر کنند ها ذاتا سفیداند و سبب کاهش هزینه های جانبی برای سفید کردن کاغذ می گردد. چهار پرکننده مناسب برای صنعت کاغذ وجود دارد که از محبوب ترین مواد معدنی مورد استفاده می توان به کربنات کلسیم(کربنات کلسیم رسوبی و معدنی)، کائولن، دی اکسید تیتانیوم و تالک اشاره کرد و مهمترین خاصیت که بین چهار ماده مشترک می باشد سفیدی آنها است.
سهم مواد پرکننده در کاغذ میتواند زیاد و بین ۱۰ تا ۱۵درصد وزن کاغذ را تشکیل دهد. در کاغذ بدون پوشش، ذرات پرکنند ها آن قدر کوچک هستند که می توانند در میان منافذ درهم الیاف در کاغذفرو رفته و به اجزا کاغذ تراکم و یکنواختی میبخشند. بازگذاری سطح واقعی بستگی به نوع پالپی که استفاده می شود و خواص کاغذ مورد نظر دارد. غالبا پر کنند ها از خمیر چوب ارزانتر هستند و می تواند به همراه آن مورد استفاده قرار گیرد و با جایگزینی بخشی از فیبر پالپ سبب کاهش هزینه های تولید شوند. همچنین استفاده از پرکننده ها سبب افزایش خروج رطوبت از کاغذ در طی فرآیند تولید می شوند و هم چنین باعث افزایش شفافیت و کاهش وزن ورق و در نهایت کاهش هزینه های باربری می شود. برای تولید کاغذ گلاسه ، مقوای پشت طوسی ، مقوای شمیز ، کاغذ تحریر از پرکننده ها با توجه به کیفیت مورد مطلوب استفاده میشود .در تولید کاغذ هایی که از پرکننده ها به عنوان روکش ( کوتینگ ) استفاده میشود ، ماشین الات ویژه ائی که از تکنولوژی های منحصر بفردی برخودار هستند ، بکار گرفته میشود .
روشهای استفاده از مواد شیمیائی برای ارتقاء انواع مقاومت ها در کاغذ:
مقاومت کاغذ متناسب با نوع کاربردی که برای ان در نظر گرفته شده است میتواند در درجه اول اهمیت قرار گیرد .در مورد کاغذهای بسته بندی ، مقاومت به ترکیدن و در کاغذهای چاپ و تحریر ، مقاومت به کشش و در کاغذ اسکناس و اوراق بهاء دار ، مقاومت به تا خوردن میتواند به عنوان شاخصهای اصلی مقاومتی به حساب اید . کاغذ سازها چندین روش برای افزایش مقاومت کاغذ از راه فزونی تعداد پیوند بین الیاف در دسترس دارند . سه روش مهم برای افزایش مقاومت ها عبارتند از : ا- پالایش الیاف ۲- استفاده از افزودنیهای مقاومت خشک ۳ – پرس تر ورق کاغذ تشکیل شده . رزینی که برای بهبود مقاومت خشک در کاغذ بکار میرود ، افزودنی مقاومت خشک نامیده میشود و باید ویژگی های زیر را داشته باشد . الف : مقاومت خشک را حداقل ۱۵% بیش از حد نرمال افزایش دهد . ب : روی مقاومت تر کاغذ اثر کمتری داشته باشد . ج : انها باید متقابلا بر سرعت ابگیری از شبکه سلولز در ماشین تاثیر گذار باشند
افزودنیهای رایج مقاومت خشک : بیشتر پلیمرهای محلول در اب که توانائی تشکیل پیوند هیدروژنی دارند، میتوانند به عنوان افزودنی های مقاومت خشک عمل کنند . در حقیقت الیاف چوب دارای افزودنیی های مقاومت خشک طبیعی یعنی هموی سلولزها هستند . ((Hemicellulose)) . افزودنی های رایج مقاومت خشک ( درصد براساس مقدار کل مورد استفاده ) – مشتقات نشاسته ۹۵% – صمغ ( مانو گالاکتون ها ۲% .- مواد سنتزی (Synthetic) افزایش دهنده مقاومت خشک ۲% . مواددیگری مانند نشاسته انیونی (Anionic) یا نشاسته تغییر نیافته ، مشتقات قابل حل سلولز از قبیل کربوکسی متیل سلولز CMC ، رزین های مقاومت تر ، پلی وینیل الکل ( Poly (Vinyl) alcohol) و لاتکس ۱% (Lactis) باقیمانده از افزودنی مقاومت خشک هستند . این مواد بیشتر برای کاغذهای مخصوص بکار میروند . افزودنیهای مقاومت خشک به دو صورت در فرایند کاغذ سازی کاربر دارند : ۱ – اهار دهی سطحی ۲ – اهار دهی درونی . ( اهار دهی سطحی ) : هدف از اهار سطحی ، اتصال الیاف به سطح کاغذ ،، کاهش تخلخل ، افزایش پایداری در برابر روغن و افزایش مقاومت کاغذ است . ۹۰% فرایند اهار دهیی سطحی در دنیا به وسیله نشاسته انجام میشود. در اهار دهی سطحی از سایر افزودنیها مقاومت خشک مثل کربوکسی متیل سلولز ، پلی وینیل الکل ، پلی اکریل امید نیز استفاده میشود . ( اهار دهی درونی ) مواد اهار دهی درونی یکی از مهمترین افزودنیهای مورد استفاده در خمیر کاغذ میباشد . اکثر انواع کاغذ و مقوا های تجاری مورد استفاده به جزء انواع جاذب رطویت ، نیازمند اهار دهی درونی هستند و اهار دهی برای اماده کردن کاغذ به منظور استفاده نهایی بکار میرود . مقواهای بسته بند ی شیر ، کیسه های کاغذ و مقواهای مختلف بسته بندی، همگی اهار زنی میشوند . عموما عوامل اهار دهنده درونی دارای چهار مشخصه هستند : ۱ – توانایی اتصال مناسب با الیاف سلولز ۲ – توانایی توزیع یکنواخت بروی الیاف ، ۳- حفظ چسبندگی با الیاف ، ۴ – اب گریز بوده یا در اثر خشک کردن به چنین خاصیتی میرسند .
افزودنیهای رایج مقاومت بخش تر:
از آنجا که در کارخانه های کاغذسازی، به خصوص درکارخانه های تولیدکننده کاغذهای بهداشتی ،سیستمهای کاغذسازی با pH خنثی و قلیایی بیشترتوسعه یافته ، کاربرد رزین ها مقاومت تر درشرایط قلیایی بسیار توسعه یافته است و کاربرد سایررزین های مقاومتِ تر بر پایه ملامین و اوره به علت محتوای فرمالدئید آنها و خطرهای زیسیت محیطی ناشی از آن رو به کاهش است. رزین های پلی آمیدوآمین اپی کلرو هیدرین (PAE )تحت شرایط خنثی عملکرد خوبی دارد و برای تولید کاغذهای با مقاومتِ تر زیاد در شرایط خنثی و قلیای به کارمی رواد . با توجه به شیمی تشکیل پیوندهای عرضی در پلی کلرو هیدرین، کاربرد این نوع رزین ها موجب انتشار ترکیبات آلی کلردار (AOX )می شودکه از جمله آنها می توان به مونومرهای کلردار، مانند دی کلروپروپانول و دی کلرو پروپانول و مونو کلرو پانوپاندیول ، اشاره کردکه بمنزله مواد خطرناک وارد پساب می شوند.