X
تبلیغات
رایتل

چوب
درموردصنایع چوب 


 پیشگفتار

طی دو دهه گذشته پیشرفت قابل توجهی در علوم و تکنولوژی چوب و صنایع چوب حاصل شده است. محققان و دست اندرکاران با سعی و کوشش فراوان و نیز تلفیق علوم بنیادی و کاربردی توانسته اند صنایع چوب را به نحو بسیار چشمگیری ارتقاء بخشیده و هماهنگ با دیگر صنایع به پیش برند. متاسفانه در این فرایند شکافت عمیقی بین کشورهای اصطلاحاً توسعه یافته و در حال توسعه بوجود آمده است و اختلاف قابل ملاحظه ای در زمینه دانش استفاده از تکنیک ها در سطح کاربردی بین آنها بوجود آمده.

 

برای از بین بردن این شکاف و یا کم کردن این اختلاف وظیفه خطیری بر دوش محققان و دانش پژوهان علوم تکنولوژی چوب قرار گرفته است و این گروه باید با فعالیتی خستگی ناپذیر به این امر مهم توجه کرده و تا آنجا که مقدور است رسالت خویش را در زمینه از بین برداشتن یا کاهش این کاستی های مقدس تلقی کنند.

یکی از موارد مهمی که به انتقال دانش استفاده از تکنیکهای و تبادل افکار علمی در علوم و تکنیک ها کمک می کند انتشار نتایج تحقیقاتی و مراجه علمی و فنی در زمینه های مختلف به رشته تحریر در    آمده اند که ذکر یکایک آنها به درازا خواهد کشید. قابل ذکر است که فقط در رشته تولید تخته فیبر و ام . دی . اف چند کتاب به زبان انگلـیسی وجود دارد که از آن جمله می توان از کــــتاب wood Science & Technology نوشته پرفسور دکتر کلمن و کتاب Modern Particleboard & Dry Process Fiber  نوشته پرفسور ملونی  را نام برد. آخرین و جامع ترین مرجع در زمینه تکنولوژی تولید انواع تخته فیبر کتاب Fiberboard Manufacturing practices in the United States  نوشته آ _ سوکسلند وج . ئی . وودسان است.

جزوه حاضر خواننده را با چگونگی ساخت و تولید تخته فیبر، بگونه اینکه امروزه متداول است، آشنا      می سازد.

ابتدا تاریخچه و در پی آن بعضی از عوامل مهم تکنولوژیکی و شیمیایی و نیز ارزیابی ماده اولیه این صنعت مورد بحث قرار گرفته است. بخش عمده ای از این کتاب، تجهیزات و فرآیندهای تولید تخته فیبر عایق، تخته فیبر سخت ( با فرآیند تر و فرآیند خشک ) و تخته فیبر با دانسیته متوسط ( ام . د . اف ) را تشریح می کند. جزئیات فرآیندهای جدید عملیات تکمیلی تخته یا پرداخت آن نیز مورد بررسی قرار گرفته و به طور کلی فصلی به موضوع کاربرد آب و تیمار آن اختصاص داده شده است. کاربردهای گوناگون و استانداردهای تجارتی مختلف در فصل آخر مورد بحث قرار گرفته است.

مفاهیم

مفاهیمی چند در مقدمه موجبات آشنایی به موضوع این کتاب را فراهم خواهد ساخت. این مفاهیم در اینجا بعنوان نقطه شروعی برای تشریح فصل های بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت. اصطلاح تخته فیبر به آن دسته از محصولات ورق مانندی اطلاق می گردد که خود بخشی از خانواده ای بزرگتر تحت نام تخته های ترکیبی را تشکیل میدهند. اختلاف اینگونه تخته های ترکیبی با چوب ماسیو بطور عمده در این است که آنها از ترکیب عناصر چوبی با ابعاد مختلف تشکیل یافته اند که بوسیله چسب با یکدیگر    چسبیده اند.

ساخت این قبیل محصولات بطور کلی شامل دو مرحله مهم است : تولید عناصر یا خرده چوب ( فر آیند کاهشی ) و ترکیب مجدد این عناصر و به شکل ورق در آوردن آنها ( فر آیند تولید ورق ). هر کدام از این محصولات با توجه به اندازه و شکل قطعات چوبی که که در ساخت آنها مورد استفاده قرار می گیرد از محصولات دیگر متمایز می گردند. مثلاً، در تخته چند لا یا تخته لائی، « قطعات » بکار برده شده عبارتند از اوراقی که هر کدام از آنها با ابعاد معین و منظم می توانند بی آنکه تراکمی در آنها ایجاد گردد به سهولت و بطور اصولی و مرتب روی هم قرار گرفته و به هم چسبانده شوند.

تخته خرده چوب، اساسا از قطعات ریز ( خرده چوب ) تشکیل شده است که _ در مقایسه با لایه ها در ساختمان تخته چندلا_ نسبتا کوچک بوده، ولی چندین برابر از سلولهای چوبی یعنی کوچکترین جزء اساسی تشکیل دهنده ساختمان بیولوژیکی یک قطعه چوب بزرگتر است. ابعاد خرده چوب، اغلب نامنظم بوده و معمولا بطور تصادفی روی هم قرار می گیرند. تماس در خط چسب و بهبود کیفیت مکانیکی تخته خرده چوب بطور معنی داری به تراکم آن بستگی دارد. بر این قیاس، گروه تخته خرده چوب در طبقه بندی فوق، از لحاظ جرم ویژه نسبی اندکی به سمت راست حد بالائی دامنه تغییرات جرم ویژه نسبی چوب ماسیو نزدیک شده است. تخته پوشال و تخته رشته ای نیز جزء گروه تخته خرده چوب محسوب می شوند، ولی از خرده چوبهای نسبتا درشتر ساخته می شوند و معمولا در مواردی که مستلزم تحمل با بیشتری هستند مورد استفاده قرار می گیرند.

در ساخت تخته فیبر موادی مورد استفاده قرار می گیرند که شامل عناصر چوبی اند و ابعاد آنها با ابعاد سلولهای چوبی برابرند. از این رو، در صنعت تخته فیبر، بدون در نظر گرفتن مبدا آن _ اصطلاح « فیبر » به هر گونه عنصری اطلاق می گردد که دارای چنین شکل و اندازه ای باشد. بعبارت دقیقتر، در فرهنگ تشریحی چوب، اصطلاح فیبر به سلولهای خاصی، یعنی فیبر تراکئیدی گفته می شود که ممکن است فقط درصد کمی از حجم یک قطعه چوب ماسیو را تشکیل دهد. پنج نوع تخته فیبر مختلف وجود دارد که دو نوع از آنها با فرآیند خشک ساخته شده و عبارتند از : تخته خرده چوب و تخته چندلا سه نوع دیگر با فرآیند تر ساخته می شود، با وجود اینکه ، کاغذ از فیبر یا الیاف ساخته می شود، لکن، تخته فیبر نیست و در اینجا فقط به منظور نشان دادن ارتباط نزدیکی که با تکنولوژی ساخت تخته فیبر دارد، به آن اشاره شده است. مصرف آب در فرآیند تر، بسیار زیاد است ( مثلا حدود 100 تن آب برای تولید هر تن محصول )، ولی محصولات تولیدی با این فرآیند از بعضی لحاظ بر محصولات تولید شده با روش فرآیند خشک ارجحیت دارند. تخته فیبر عایق، فقط با فرآیند تر قابل تولید است.

در گذشته انواع تخته فیبر ها با فرآیند تر و بعنوان انشعابی از تکنولوژی کاغذ ساخته می شدند، ولی، فرآیند خشک ساخت تخته فیبر در سالهای اخیر توسعه یافته و در بعضی موارد بطور مستقیم از تکنولوژی تخته خرده چوب انشعاب یافته است.

تخته فیبر ها نیز بر حسب دانسیته خود طبقه بندی می شوند. تخته فیبر عایق ( با ضخامت 9.5 تا 19 میلیمتر و دانسیته 160 تا 496 کیلو گرم در متر مکعب ) نمونه سبکترین گروه از تخته ها به شمار میرود. تخته فیبرهای با دانسیته متوسط که به ام . دی. اف معروف هستند، هم با فرآیند تر و هم با فرآیند خشک و با دانسیته های مشابه تخته خرده چوب ( 640 تا 800 کیلو گرم در متر مکعب ) ساخته می شوند. آن دسته از تخته فیبرهای دارای دانسیته متوسط که با فرآیند تر تولید می گردند، ضخامتی بین 6 تا 13 میلیمتر داشته و معمولا بعنوان رو کوب مورد استفاده قرار می گیرند. تخته فیبرهای دارای دانسیته متوسط که با فرآیند خشک ساخته می شوند و ضخامت آنها 9.5 تا 25 میلیمتر می باشد، اغلب بعنوان مغزی، در صنعت مبلمان با تخته خرده چوب رقابت می کند. تخته فیبرهای دارای دانســیته بالا ( سنگین ) در حدود 880 تا 1120 کیلو گرم در متر مکعب است و تخته فیبرهای سخت نامیده میشوند. هر چند، بین تخته های فیبرهای سخت ساخته شده با فرآیند تر و تخته فیبرهای سخت ساخته شده با فرآیند خشک، اختلاف معنی داری وجود دارد، اما، این دو نوع تخته، در بازار با یکدیگر رقابت می کنند. ضخامت تخته فیبر سخت بین 2.5 تا 8 میلیمتر در تغییر است.

دست اندر کاران صنعت تخته فیبر از طبقه بندی فوق استفاده می کنند. این طبقه بندی در جمیع جهات با استاندارد ملی امریکا تحت عنوان " basic hardboard " که توسط اتحادیه صنف تولید کنندگان تخته فیبر سخت ایالات متحده تهیه شده است مطابقت نمی کند.

استاندارد فوق، هر نوع تخته فیبر را که دانسیته آن به 480 کیلو گرم در متر مکعب ( جرم ویژه نسبی 0.5 ) یا بیشتر برسد، تخته سخت می نامد. این استاندارد، تخته فیبر های دارای دانسیته متوسط را یک گروه جداگانه معرفی نمی کند، و بعلاوه تفاوتی بین محصولات تولید شده با فرآیند تر و خشک قائل نیست. با وجود این، بر طبق تعریفی که در استاندارد مقدماتی تخته فیبر سخت آمده است، تخته فیبرهای دارای دانسیته متوسط با فرآیند خشک، بر اساس استانداردی مه توسط اتحادیه ملی تخته خرده چوب تهیه شده است ، تولید و در بازار معامله می گردد. این ناهماهنگی و تناقض، بیشتر به تاریخچه توسعه این فرآیند و نیز این واقعیت ارتباط دارد که تخته فیبر سخت با فرآیند خشک در بازارهای صنعتی مستقیماً با تخته خرده چوب بیش از سایر تخته فیبرها رقابت دارد. تخته فیبر عایق در استاندارد اختیاری جداگانه ای چنین تعریف شده است: تخته عایق، به تخته فیبر سختی گفته می شود که دانسیته آن 160 تا 496 کیلو گرم در متر مکعب ( جرم ویژه نسبی 0.16 تا 0.50 ) باشد، ( در این زمینه به استاندارد 1983 ، ASTM  مراجعه شود).

طبق تعریف اتحادیه تخته فیبر سخت امریکا « اصطلاح تخته فیبر سخت » در این پروژه مورد استفاده قرار خواهد گرفت. شکل زیر مراحل مختلف ساخت تخته فیبر سخت با فرآیندهای خشک و تر را بطور شماتیک نشان می دهد. چوب در هر دو فرآیند، ابتدا به الیاف ( خمیر )، تبدیل شده، و بعد با ترکیب مجدد، یکپارچه می گردد. هر دو مرحله، مستلزم صرف انرژی است. آب در فرآیند تر، بمقدار زیاد، نقش انتقال دهنده و وسیله توزیع الیاف را ایفا می کند. افزون بر این ، آب اتصالات طبیعی یعنی فعالیت ترکیبات چسب، مانند چوب و تشکیل پیوندهای هیدروژنی را سرعت می بخشد. این پدیده سبب کاهش میزان و یا به کلی حذف چسبهای رزینی و سایر عوامل اتصال دهنده می گردد. از سوی دیگر، تصفیه، بازیابی و مصرف آب در این فرآیند، یکی از مشکلات عمده و پیچیده بشمار می رود.

 

طرح مراحل مختلف ساخت تخته فیبر سخت با فرآیند تر و خشک نشان می دهد .

هوا در فرآیند خشک، نقش انتقال دهنده و وسیله توزیع مواد را بعهده داشته و با توجه به اینکه بدون وجود آب، شرایط لازم جهت تشکیل اتصالات طبیعی فراهم نمی گردد از این رو ، در این فرآیند، چگونگی کیفیت مکانیکی و سایر خصوصیات تخته های تولیدی به افزودن چسب بستگی کامل دارد.

تفاوتهای معنی دار و آشکاری بین محصولات تولیدی با پنج فرآیند ساخت تخته فیبر وجود دارد، هیچکدام از این فرآیندها ذاتا بهتر و یا بدتر از دیگری نیست، لکن، یک فرآیند ممکن است برای ساخت محصولی _ بخصوص با ماده اولیه ای معین _  بهترین فرآیند باشد. معمولا، محاسن و معیب نسبی این فرآیندها مقطعی بوده و با نوسانهای قیمت کالاهای مهم مانند انرژی، مواد شیمیائی و یا مقررات و محدودیتهای زیست محیطی تغییر می یابد. افزون بر این، سطح تکنولوژی در عصر حاضر ثابت نیست و پیوسته در حال تغییر است و این صنعت نیز مستثنی نبوده و ممکن است هر روز تغییرات و اصلاحاتی به وجود آید و فرآیندها و محصولات جدیدی تولید گردد.

تاریخچه صنعت تخته فیبر سازی

تمام تخته های ترکیبی که درقرن بیستم ابداع شده وارز نظر تجارتی ابداع شده واز نظر تجارتی به بالاترین درجه اهمیت خود رسیده اند . ساخت کاغذ های ساخته شده از خمیر چوب کمی بیش از صد سال قدمت دارد . تخته چند لای صنعتی حدودا از اوائل قرن حاضر وتخته فیبر عایق در دوران جنگ جهانی اول ساخته شده اند . اولین ساخت تخته فیبر سخت در سال 1926 آغاز به کار کرده است . صنعت تخته خرده چوب برای اولین بار در کشور آلمان ودر زمان جنگ جهانی دوم توسعه پیداکرد ودر اوائل دهه 1950میلادی در آمریکا معرفی گردیده است . تخته فیبر با دانسیته متوسط با فرآیند خشک وتخته پوشال- هردو برای اولین بار در ایالات متحده امریکا شناخته شده و کاربرد آنها در دهه 1970بسرعت توسعه یافته است .

تخته فیبر عایق

تخته فیبر عایق نخستین بار به عنوان یکی از محصولات فرعی صنعت کاغذ توسعه پیدا کرد،که علت آن کوشش هائی در جهت یافتن کاربرد مناسب برای حجم قابل توجهی از الیاف خارج از اندازه بالای الک(که اصطلاحا وازدالک نامیده می شد ) فرآیند مکانیکی تهیه خمیر کاغذ بوده که سر انجام در سال 1898منجر به وجود آمدن یک کار خانه تخته فیبر عایق در کشور انگلستان گردید.

تخته فیبر سخت

انگیزه ابداع تخته فیبر سخت از آنجا به وجود آمد که لزوم استفاده از مقدار بسیار زیادی از ضایعات کارخانه جات چوب بری مانند پشت لا و خاک اره کاج های جنوب آمریکا که در آن بدون استفاده مانده بود کاملا احساس می شد .در این هنگام یکی از کارخانه داران به نام آقای ویلیام .اچ.میسون که در کارخانه خود واقع در شهر لورل ایالات میسی سی پی ،رزین وتر بانتین از چوب آلات اره شده استخراج می کرد، با دستگاه خاصی، تبدیل خرده چوب به فیبر را _ بدون از دست دادن لیگنین- مورد آزمایش قرار داد .خرده چوب برای مدت کوتاهی در این دایجستر در معرض بخار آب با فشار زیاد قرار می گرفت و بعد فشار را کم می کرد تا با فشار آتمسفر متعادل شود. در این حالت بخار آب وارد سلول های چوبی شده و باعث نرم کردن لیگنین گردیده ودر نتیجه عمل جدا سازی الیاف از یکدیگر انجام می پذیرد. با وجود این که خمیر تولید شده با روش فوق برای کاغذ سازی مناسب نیست، با این وجود هنگامیکه این خمیر با پرس گرم فشرده گردد ، لیگنین نقش خود را به عنوان یک عامل چسبنده ایفا کرده و بدین وسیله اوراقی سخت به وجود می آید . شرکت فیبر میسون که هنوز تحت نام مازونیت کورپوریشن فعالیت دارد در سال1926 اولین کار خانه تولید تخته فیبر سخت مازونیت را در شهر لورل تاسیس کرد . این کار خانه در حال حاضر بزرگترین کار خانه تولید کننده تخته فیبر سخت به شمار می رود .اصطلاح مازونیت عملا با تخته فیبر سخت مترادف گردیده است در سال 1931مهندسی سوئدی بنام آراسپلاند در اثنای انجام یک رشته تحقیقات به این نتیجه رسید که از خاصیت ترموپلاستیکی چوب برای جدا سازی الیاف از یکدیگر می توان استفاده کرد . وی دستگاهی برای جدا سازی الیاف بر اساس این تحقیقات ،طراحی کرد که قادر بود خرده چوب را تحت فشار بخار زیاد آسیا کند آسپالاند نیز نتیجه مطالعات خود را در این زمینه که نقش مهمی در توسعه تخته فیبر سخت دارا بود ،گزارش کرده است این دستگاه در شرایط مساعد ، الیاف سالم ،نشکسته ،تمیز و مرغوب تولید می کند که برای تولید تخته فیبر سخت با مصرف انرژی پائین مناسب است. اولین دیفیبر اتور کار خانه تخته فیبر سخت در سال 1934در کشور سوئد ساخته شد . در حال حاضر دستگاه دیفیبراتور آسپالاند در صنعت تخته فیبر سخت مقام اول در جهان پیدا کرده است. در هر دو روش (آسپالاند ومیسون ) اوراقی تولید می شود که اصطلاحا «یک رویه صاف» نامیده می شوند . این پدیده ،یکی از معایب فرایند تر محسوب می شود ، زیرا در این فرآیند حتما باید یک توری سیمی از یک طرف کیک فیبر تر و یا ورق مرطوب خمیر داخل پرس گردد تا فرار آب و بخار در هنگام پرس به سهولت انجام پذیرد در نتیجه ،سطح تحتانی اوراق تخته فیـــبر تولید شده ناصاف می گردد هر دو شرکت عمده تولید کننده تخته فیبر سخت یعنی شرکت جیپسون آمریکا در اوائل دهه 1930با داشتن کارخانه ای در شهر گرین ویل و شرکت مازونیت تقاضای ثبت امتیاز فرآیند ساخت فیبر های S2S (یا تخته فیبر هائی که هر دو سطح آنها صاف است ) را کردند که در آن هر تخته فیبر در پرس بین دو صفحه فلزی قرار می گیرد، امتیاز ساخت تخته فیبر های S2S در سال 1938 به شرکت میسون واگذار گردید در حالی که شرکت جیپسون که از قبل این نوع تخته را تولید می کرد از آن پس با موافقت واستفاده از امتیاز شرکت مازونیت به کار تولید تخته فیبر سخت S2S ادامه داد و بدین ترتیب ،شرکت جیپسون آمریکا به عنوان اولین شرکت تولید کننده تخته فیبر سخت S2S در آمد و تا سال 1915 یعنی تا زمانیکه امتیاز محصول اصلی مازونیت به پایان رسید هیچ کار خانه جدیدی در آمریکا تاسیس نگردید . عدم واگذاری امتیاز یک محصول اصلی از طرف سوئدیها سبب توسعه صنعت تخته فیبر در سوئد گردید . که بر اساس دیفیبر اتور آسپلاند ساخته میشد. این نوع دستگاه در چند کارخانه اولیه ای که بعد از سال 1945در منطقه شمال غرب اقیانوس آرام تاسیس گردید. نیز مورد استفاده قرار گرفت.

فرآیند های خشک ساخت تخته فیبر

اولین کار خانه سازنده تخته فیبر که بر اساس فرآیند خشک طراحی شده بود در سال 1952در شهر آنا کورتز در ایالات واشنگتن ایالات متحده آمریکا تاسیس گردید . هدف از تاسیس این کارخانه به واقع پیاده کردن وبه حد تولید انبوه رساندن فرآیند نیمه خشک بود که توسط سازمان تحقیقاتی تخته چند لا به انجام رسید. در این کار خانه از هوا به عنوان انتقال دهنده و توزیع کننده خمیر استفاده به عمل می آید .ولی ذرات خمیر به اندازه کافی خشک نیستند و بدون وجود تور سیمی برای فــــرار بخار و آب  نمی توانند پرس شوند، بنابراین تخته فیبر های تولید شده با روش نیمه خشک از نوع تخته های S1S هستند . دومین کار خانه مشابه کار خانه فوق الذکر در سال1952 در شهر کوزبی ایالت اورگان شروع بکار کرد . ذرات خمیر در این کار خانه قبل از پرس به اندازه کافی خشک شده وبدون وجود تورسیمی در یک سو،وارد پرس شده ودر نتیجه تخته های S2S تولید می گردد.

تخته فیبر با دانسیته متوسط

هر چند در فرآیند تر تنها تفاوت بین تخته فیبر سخت و تخته فیبر با دانسیته متوسط تراکم آنهاست ،ولی در فرآیند های خشک ،تخته فیبر با دانسیته متوسط بی نظیر بوده وبا تخته فیبر سخت با فر آیند خشک کاملا اختلاف دارد . عامل ویژه و مهم در فرآیند تخته فیبر با دانسیته متوسط وجود یک دستگاه نرم کننده (در واقع نرم کننده از نوع بوئر 411)است که باعث تولید نوعی با دانسیته حجمی بسیار پائین میشود . تخته فیبر با دانسیته متوسط با فر آیند خشک معمولا صخیم تر از تخته فیبر سخت با فرآیند خشک است . اولین کار خانه این تخته فیبر در سال 1965 در شهر دپوزیت ایالت نیویورک ساخته شده است ومحصول آن با نام تجارتی تخته بارا بورد به بازار عرضه   می شود .

تخته فیبر عایق

به طور کلی ،می توان محصولات تخته فیبر عایق را به سه گروه به شرح زیر طبقه بندی کرد :

1- محصولات بیرونی . این نوع محصولات عبارتند از :

  _ تخته پوششی : این نوع تخته ها به علت عایق بودن ، جلوگیری از سر وصدا ، داشتن نقش مهار بند و ارزان بودن ،در قسمت های بیرونی ساختمان مورد استفاده قرار   می گیرند.  

 _ تخته لمبه کوبی بام : این نوع تخته فیبر عایق معمولا از سه لایه تشکیل شده اند و برای لمبه کوبی بام ،عایق کاری و تزیین سقف مورد استفاده قرار می گیرند . اوراق متشکله این نوع تخته عایق ها با چسب های مقاوم در مقابل رطوبت با یک دیگر چسبانده می شوند .

 _ تخته عایق بام : این نوع تخته عایق ها بیشتر برای لمبه کوبی بام های مسطح مورد استفاده قرار می گیرند .

2- محصولات درونی : محصولات این گروه عبارتند از :

 - تخته ساختمانی : این نوع تخته ها برای مصارف عمومی داخل ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرند.

 - تخته آجری سقف : تخته فیبر عایقی است که روی آن بر جسته کاری و تزئین انجام گرفته و داخل ساختمان و تزئینات سقفهای غیر آکوستیک مورد استفاده قرار می گیرد . در ضمن از لحاظ داشتن خاصیت آکوستیک مورد توجه است .

 - تخته صدا گیر: یک نوع تخته مخصوص است و برای جلوگیری از سروصدا در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد .

محصولات صنعتی: این نوع محصولات شامل تخته های مخصوص ساخت خانه های قابل حمل ، نوار های انبساط اتصال ، تخته های مورد مصرف در صنایع اتومبیل سازی و مبل سازی می باشد .

انواع تخته فیبر های سخت اصلی را می توان به تر تیب زیر طبقه بندی کرد :

-      تخته دیوار کوب داخلی : معمولا پیش پرداخت می شود .

-  روکوب خارجی : با درز یا روکوب پانل ،معمولا از پیش کاملا پرداخت شده و بی عیب می باشد.

- تخته های صنعتی : شا مل محصولات زیادی مانند تخته های ا تومبیل سازی ، ساختمانی ، و تخته های مخصوص صنعت مبل سازی و غیره می باشد .

تخته فیبر با دانسیته متوسط با فرآیند خشک

هر چند که اولین کار خانه تخته فیبر با دانسیته متوسط و فر آیند خشک با هدف تولید روکوب های خارجی طراحی شده بود، لکن پس از مدت کوتاهی تغییراتی در آن به وجود آمد و به ساختن مغزی (در پانل های مبل سازی ) پرداخت و در حال حاضر بیشتر تولیدات آن به همین منظور فروخته می شود تخته فیبر با دانسیته متوسط و فرآیند خشک به علت ارزان بودن ، یکنواختی در تمام قسمت ها و    یکپارچگی لبه ها که مستقیما پرداخت آنرا ساده تر می سازد ، با موفقیت تمام با تخته خرده چوب رقابت می کنند . 

فرآیند های تولید خمیر که در صنعت تخته فیبر مورد استفاده قرار می گیرد مکانیکی هستند در این فر آیند برای حل کردن عناصر چسبنده میان سلولها ،هیچ گونه مواد شیمیائی مورد استفاده قرار نمی گیرد ، با وجود این ،در هنگام پخت خمیر و سا یر مراحل ساخت ، یک رشته واکنش های شیمیائی مهم  به  وقوع پیوندد که بعضی از آنها در این بخش مورد بحث و بررسی قرار می گیرند تیمار های شیمیائی از قبیل تیمارهای مقاوم کردن تخته فیبر در مقابل آتش سوزی و یا کنترل آلودگی آب در بخش ای بعدی مورد بحث قرار خواهند گرفت.

ساختمان و شیمی سلول های چوبی

ساختمان سلول

ساختمان سلولی چوب فقط با ذره بین قوی و یا با میکروسکوپ قابل رویت است بعد بزرگتر این سلول ها در جهت طولی درخت قرار دارد و چندین برابر ابعادی است که در برش عرضی دیده میشود . در جهت شعاعی و محیطی بطور ردیفی قرار دارند سلولهائی که در که در اوائل سال یا در فصل رویش تشکیل شده ا ند (چوب بهاره) درشت تر بوده و نسبت به سلولهایی که دیرتر به وجود آمده اند (چوب تابستانی) دارای دیواره های نازک تر هستند. چوب بهاره و چوب تابستانه مربوط به یک فصل رویش، در مجموع ،یک دائره سالیانه را تشکیل می دهد. کلیه سلول های چوبی دارای دیواره هائی : غشاء سلولی هستند که هر یک به تنهائی از چند لایه تشکیل شده اند : غشاء اولیه که معمولا با حرف P مشخص میشود و غشاء ثانویه که خود شامل سه لایه است که اصطلاحا به آنهاS1.S2,S3. گفته می شود اجزاء اصلی تشکیل دهنده ها ساختمان این لایه ها عبارتند از رشته های بسیار ریز و غیر قابل رویت با میکروسکوپ معمولی (فیبر یلها ) که به وسیله یک ناحیه بی شکل (آمورف ) احاطه شده اند. و درست حالت الیاف شیشه معمولی را دارند که در آن، رشته های کریستالی بوسیله یک ناحیه بی شکل از رزین پلی استر احاطه شده اند . تفکیک و تشخیص این سه لایه ( S1.S2,S3) از یکدیگراز روی نظم و طرز قرار گرفتن فیبر یلها در غشاء اولیه ، به صورت نا منظم ودر هم قرار گرفته اند . تعدادی لایه نازک بنام غشاء میانی در لایه  S1 غشاء ثانویه قرار دارد که در آنها فیبر یلها بطور موازی و با زاویه های مختلف نسبت به محور سلول (70تا50) درجه قرار گرفته اند. فیبر یلها در لایه درونی غشاء ثانویه یا  S3به حالت هلیکس مسطح و با زاویه ای بین 90 تا60  در جه نسبت به محور سلول قرار دارند.

ترکیب شیمیائی غشاء سلولی

 چوب از مواد عمده ای مانند سلولز ، همی سلولز ، لیگنین و به نسبت بسیار کمی مواد استخراجی تشکیل شده است . زنجیره های مولکولی سلولز در غشاء سلولی، اساس ساختمان میکرو فیبر یلها را تشکیل می دهد. همی سلولز و لیگنین ماده تشکیل دهنده زمینه غشاء ثانیه سلول هستند و لیگنین ماده اصلی غشاء سلولی بوده و مانند ملاتی سلول های چوبی را به یکدیگر می چسباند مواد استخراجی چوب عبارتند از ترکیبات شیمیائی با وزن مولکولی پائین که به میزان اندک در چوب ، بویژه در درون چوب که قسمت مرده تنه درخت را تشکیل می دهد یافت می شود نقش عمده و اصلی مواد استخراجی پیدایش رنگ چوب و مقاوم کردن آن در مقابل حمله قارچها و حشرات می باشد . این ترکیبات در حلالهای آلی طبیعی یا در آب قابل حل بوده و در بخار آب قابل تبخیر هستند. مولکول سلولز عبارتند از مجموعه ای از زنجیر های مولکولی که از روی تعداد درجه پلی مریزاسیون(دی پی) نامیده می شوند که در چوب های مختلف و با توجه به گونه چوب بین 10000تا 3000 است. مقاومت الیاف چوب و غیره حلال بودن سلولز در آب یا الکل و اسید های رقیق هر دو از زنجیر مانند بودن مولکولها و طول آن منشاء   می گیرد. در غشاء سلولی با هم به صورت گروهی در آمده و رشته های زنجیر مولکولی سلولز را تشکیل      می دهند که این رشته ها در بعضی قسمت ها با یکدیگر موازی بوده و ناحیه کریستالینی را به وجود می آورند که خود در مقاومت فیزیکی و مکانیکی چوب ماسیو نقش بسزائی ایفا می کنند.

همی سلولز ها مانند سلولز در زمره پلی ساکاریدها هستند لکن وزن مولکولی کمتری از سلولز دارند . بنابراین، قابلیت حل شدن آنها بیشتر است و نقش کمتری در مقاومت دیواره ها داشته و به این قسمت اصطلاحا ناحیه آمورف یا بی شکل می گویند. همی سلولز شکلهای متفاوتی دارد که بر اساس منومرهای تشکیل دهنده شان طبقه بندی می شوند. لیگنین عبارتست از پلیمری سه بعدی با پیوندی عرضی که از حلقه های فنیل پروپان تشکیل شده است. و به همین دلیل طبیعتا معطر است لیگنین قسمتی از زمینه یا متن ناحیه بی شکل یل آمورف می باشد که فیبر یلهای سلولز را در داخل غشاء سلولی احاطه می کند . لیگنین در غشاء بین سلولی بسیار متراکم بوده و لایه ملات بین سلولها را تشکیل می دهد ترکیبات شیمیائی لیگنین بسیار  پیچیده اند و به همین دلیل تا کنون یک فرمول ساختمانی واحد برای آن ارائه نشده است .  

واکنش های شیمیائی در فرآیند های تخته فیبر

واکنش های شیمیائی در فرآیند ساخت تخته فیبر اغلب در مرحله پخت خمیر که ضمن آن پیوند های بین الیاف شکسته می شود. ونیز در مرحله پرس گرم که ضمن آن اوراق فیبر سخت شده و بین الیاف پیوند یا ا تصال ایجاد می گردد ،ظاهر می شوند.

هیدرولیز

هیدرولیز، نوعی واکنش شیمیائی است که ضمن آن آب نسبت به یک ماده دیگر واکنش نشان داده ، آنرا شکافته ویک یا چند ماده جدید کاملا مستقل از ماده اصلی تولید می کند. تجزیه ساکروز یا قند نیشکر که باعث به وجود آمدن گلوکز و فروکتوز می شود و یا تبدیل نشاسته به گلوکز که با حضور یک کاتالیزور مناسب انجام می شود. از جمله مثال های این نوع واکنش می باشند گلوکز اساس تشکیل دهنده سلولز است . هیدرولیز سبب کاهش طول زنجیر ویا اندازه مولکول ها می شود که این عمل خود قابلیت انحلال پذیری را زیاد می کند. هیدرولیز اسیدی ( هیدرولیز به کمک اسید به عنوان کاتالیزور ) یکی از واکنشهای مهم در فر آیند ساخت تخته فیبر به شمار می رود . این واکنش در فر آیند ساخت خمیر ، باعث تجزیه و از دست رفتن قسمتی از همی سلولز می شود اسید استیک و اسید فورمیک که همزمان ازکربو هیدراتهای چوب تولید می شود . میزان اسید لازم را برای واکنش هیدرولیز تامین می کنند . هیدرولیز همی سلولز سبب کاهش میزان محصول خمیر تولیدی شده و نیز قند های تجزیه پذیر را به آب موجود در سیستم می افزاید .

کندانس شدن

کندانس شدن نوعی واکنش شیمیائی است .که طی آن دو یا چند مولکول ضمن حذف آب باهم ترکیب می شوند . بنابراین تراکم درست عکس هیدرولیز عمل می کند یک واکنش تراکم مهم در فرآیند تخته فیبر ، سخت شدن یا عمل کردن رزینهای فنولی است که به عنوان ماده چسبنده به خمیر افزوده می شود این واکنش در حرارتهای بالا به وقوع می پیوندد و سبب ایجاد یک شبکه سه بعدی بزرگ شده وپیوند دائمی بین فیبر ها را موجب می شود هنگام پرس گرم ، ممکن است واکنشهای مشابهی از این قبیل میان تر کیبات غشاء سلولی نیز به وقوع به پیوندد که نتیجه آن پیوند یا اتصال _ بدون افزودن چسب _  بین فیبرها باشد.                                

پیرولیز

پرولیز به تجزیه شیمیائی ماده چوبی به کمک حرارت اطلاق می شود شدت تاثیر و نسبت پیدایش این واکنش به درجه حرارت ، مقدار هوای موجود و مدت زمان جریان عمل پیرولیز بستگی کامل دارد. بدیهی ترین نتیجه عمل پیرولیز چوب ،کاهش وزن آن است کاهش وزن چوب و عناصر متشکله آن در درجه حرارتی که در فرایند ساخت تخته فیبر مطرح است و معمولا از300 درجه سانتیگراد (572 درجه فارنهایت ) تجاوز نمی کند ، بطور نسبی قابل توجه نیست همی سلولز عملا تحت تاثیر قرار نگرفته و لیگنین در حرارت زیر 300درجه فارنهایت به تدریج شروع به تجزیه شدن می کند.

شیمی پیوند چسب

سعی در جهت بهبود کیفیت پیوندها و یا اتصال های چسب بین مواد چوبی ، از امور اساسی صنایع وابسته به چوب است. در اغلب محصولات ، پیوند چسب یک مرحله حساس و بحرانی بوده و مهمترین عامل تعیین کننده به شمار می رود .

پیوند های هیدروژنی

کلیه پیوند های بین اجسام به نیروهای جاذبه ای بستگی دارند که با فاصله ای بسیار کوتاه روی سطح مولکول ها وجود دارد . اگر بتوان سطوح کاملا عاری از آلودگی را به نحوی با یکدیگر اتصال داد که فاصله بین آنها به اندازه این نیروها تقلیل یابد، در این صورت پیوند بدون استفاده از چسب امکان پذیر می شود. این گونه پیوند ها در ساخت کاغذ و تخته فیبر عایق چوبی حائز اهمیت بسیار می باشد. با وجود این، بیشتر پیوند ها به چسب نیاز دارند تا در حالت مایع بتوانند با هر دو سطح تماس حاصل کرده و فعل و انفعال داخلی انجام دهند و همزمان با متبلور شدن، نیروی چسباننده لازم را برای اتصال دو جسم به وجود آورند . این نوع اتصال چسب در ساخت تخته فیبر سخت با فرآیند خشک به وجود می آید بطور کلی عقیده بر این است که پیوند هیدروژنی در هر دو حالت یعنی پیوند بین دوجسم جامد و یا بین یک جسم جامد و چسب ، عامل اصلی به وجود آمدن این ارتباط به شمار می رود که در اثر نیروهای جاذبه ای که بین اتم هیدروژن با بار مثبت و هر گونه اتم منفی مثلا اکسیژن ، به وجود میآید . تماس بسیار نزدیک میان الیاف در پیوند بدون چسب بین الیاف ، نظیر پیوندی که در ساخت کاغذ و تخته فیبر عایق به وجود می آید، با نیروی کششی سطحی آب حاصل می شود که پس از بخار شدن آب باعث کشیدن الیاف به طرف یک دیگر می گردد .

پیوند چسبها

اتصال با چسب مستلزم تغییر شکل چسب از حالت مایع به حالت جامد پس از اینکه مایع با سطوح جسم فعل و انفعال لازم را انجام داده و حلقه های پیوند هیدروژنی تشکیل گردید _  می باشد . این تحول با تغییر شکل می تواند با خشک شدن ( جدا ساختن حلال )، با سرد شدن و یا با واکنش شیمیائی پدید آید . کیفیت خط چسب به میزان قابل توجهی به این موضوع بستگی دارد که آیا تغییر شکل ایجاد شده قابل بر گشت است یا خیر .، اگر تغییر شکل قابل بر گشت باشد ، در این صورت نیروی چسپندگی چسب در اثر آب یا حرارت اضافی از بین خواهد رفت . در حالیکه اگر تغییر قابل بر گشت باشد ، خط چسب ممکن است دارای مقاومت قابل توجهی در برابر آب و حرارت بوده و یا کاملا ضد آب وضد جوش باشد . تحولات ناشی از خشک شدن و سرد شدن معمولا قابل بر گشت هستند . تغییر شکل های ناشی از واکنشهای شیمیائی غیر قابل بر گشت می باشند . چسب های رزینی مانند اوره فرم آلدئید وفنل – فرم آلدئید با واکنش های شیمیائی وبا به وجود آمدن یک تغییر در PH و یا به کمک حرارت ویا هردو ،سخت می شوند . رزینهای فنل- فرم آلدیئد در ساخت تخته فیبر سخت واوره _ فرم آلدئید در ساخت تخته فیبر سخت بادانسیته متوسط مورد استفاده قرار می گیرند . واکنشهای شیمیائی _ در هر دو حالت _ در حین پرس گرم به وقوع می پیوندند . رزینهای فنل _ فرم آلدئید خطوط چسبی تشکیل می دهند که در مقابل آب جوش کاملا مقاوم می باشند ، لکن ، به عنوان چسبی برای مصارف خارجی مورد استفاده قرار نمی گیرند . کیفیت یک خط چسب از نظر مقاوم بودن آن در برابر عوامل جوی ، الزاما مقاوم بودن تخته ها ی فشاری ساخته شده از آن در برابر عوامل جوی تضمین نمی کند . هم کشیدگی عناصر چوبی هنگامی که در معرض رطوبت قرار می گیرد  می تواند سبب بروز فشار های واکشیدگی موضعی روی چوب وخط چسب گردد . ترکهای ریز جزئی ناشی از این نوع فشار ها علاوه بر متلاشی کردن خط چسب می توان بعد از نصب ودر معرض عوامل جوی قرار گرفتن موجب کاهش دائمی مقاومت تخته های فشاری (شامل تخته فیبر ) گردد

الیاف که سطوح آنها با لیگنین آغشته می باشند.، تحت فشار ها و به کمک فعل و انفعالاتی مکانیکی مولکولهای لیگنین نرم شده با هم آمیخته می گردند . این عمل احتمالا با تشکیل پیوند های کووالانسی همراه است . و نیز در مورد همی سلولز نیز به اثبات رسیده است که قادر به تشکیل چنین پیوندی می باشد.

ماده اولیه

براساس نتایج  تحقیقات آزمایشگاهی چنین به نظر می رسد که تخته فیبر را تقریبا می توان با هر نوع ماده اولیه لیگنوسلولزی ساخت . با وجود این ، چوب به دلیل فراوانی نسبی ،امکان دستیابی به آن در تمام فصول سال و سهولت نگهداری آن به صورت سر پا هنوز یکی از مواد اولیه مهم برای ساخت تخته فیبر به شمار می رود .                                       

اهمیت خصوصیات الیاف                    

چنین به نظر می رسد که مقاومت کششی فیبر اهمیت قابل ملاحظه ای در بهبود مقاومت کاغذ و تخته فیبر دارد . این تاثیر به واقع بسیار محدود است. هر چند ، مقاومت کششی هر فیبر به تنهائی بسیار زیاد است ، لکن ، فقط بخشی جزئی از آن در ترکیب ساختمانی یک ورق کاغذ یا تخته فیبر مورد استفاده قرار می گیرد . این یک واقعیت است ،زیرا ، کل سطح اتصال بین الیاف توانائی کافی انتقال فشار های قیچی شدن برای فشار دادن فیبر به حد لازم ندارد ، وعلت آن یا محدود بودن اندازه سطح کل قیچی شدن ویا کیفیت اتصال است .

مور فولوژی  ( ریخت شناسی ) الیاف

مورفولوژی الیاف که عبارتست از شکل و ساختمان آن و یا تا آنجا که به این بحث مربوط می شود روابط بین الیاف نسبت به خواص مکانیکی آن در بهبود کیفیت یا خواص ورق از اهمیت بیشتری برخوردار است . برای مثال ، طول الیاف از لحاظ مقاومت کاغذ در مقابل پاره شدن تاثیر بسیار زیادی دارد . این پدیده چنین توجیه شده است که وجود الیاف طویلتر سبب تشکیل پیوند های بیشتری در ورق شده و باعث می شود که نیروی کششی در الیاف به مقاومت به پاره شدن برسد. طول الیاف روی تشکیل ورق نیز تاثیر می گذارد . ورق هایی که به الیاف طویلتر ساخته می شوند دارابی ساختمانی بازتر و حجیم تر از ورق هایی هستند که با الیاف کوتاهتر ساخته می شوند  طول الیاف می تونند یکی از عوامل کنترل کننده جهت قرار گرفتن الیاف در تخته فیبر نیز به شمار آید.

مقایسه سوزنی برگان با پهن برگان

بطور کلی ، با چوب پهن برگان ،تخته فیبر های سخت، (با فر آیند تر ) و با چوب سوزنی برگان ،تخته فیبر عایق بهتری تولید می شوند. مزیت پهن برگان برای صنعت تخته فیبر سخت ، وجود الیاف کوتاه تر در آنهاست که سبب بروز گره های کمتری می شود (لکه های با دانسیته بالا که در اثر عدم توزیع یکنواخت الیاف در فرآیند تر حین شکل گیری کیک بوجود می آید ). از سوی دیگر ، خمیر آماده شده برای ساخت تخته فیبر ، اگر دارای الیاف بسیار کوتاه و نرم باشد ، موجب موج دار شدن تخته می شود زیرا ، این گونه مواد در مرحله آبگیری مقاومت کرده و دیرتر آب خود را از دست می دهند. الیاف طویلتر و نرم تر چوب سوزنی برگان در فرآیند ساخت تخته فیبر عایق ، باعث می شوند تا اعمال آبگیری به نحوه مطلوب تری انجام شده و خمیر با دوام تر بدست آید . از این رو هنگام استفاده چوب از این قبیل گونه ها مشکل موج دار شدن تخته وجود نخواهد داشت .

آماده سازی مواد اولیه

پخت خمیر در دستگاه ریفانر و یا در دستگاه رشته کن یا جدا کننده الیاف مستلزم استفاده از ماده خام چوبی است که بتواند با مقدار یکنواخت و نیز شکل واحد مقاوم خود سهولت جا بجائی و ثبات کیفیت محصول را تضمین می کند این شرایط همگی در صورت استفاده از خرده چوب قابل دستیابی می باشد.

اندازه گیری ماده اولیه

تولیدات یک کارخانه تولید تخته فیبر ، بر حسب تن اندازه گیری می شود. این وزن ، با تقریب بسیار نزدیک ، برابر با وزن خشک الیاف موجود در تخته های تولید شده می باشد . بنابراین ،  می توان گفت که هدف از اندازه ماده اولیه ، همان وزن تقریبی ( نزدیک به وزن واقعی) الیاف خشک موجود در ماده اولیه است . با وجود این ، در حال حاضر هیچ گونه روش ساده ای که بتوان مستقیما وزن خشک الیاف موجود در وزن خرده چوب تر و یا خرده چوب های گرد را تعیین کرد وجود ندارد.

- کورد استاندارد : عبارتست از توده ای از چوب گرد (یا چوب گرد نصف شده ) که به طور منظم روی هم چیده شده و دارای حجمی معادل 128 فوت مکعب باشد و یا عبارتست از یک دسته از گرده کاتین هائی به طول 4 فوت که بطور منظم در فضائی به طول  8 فوت ارتفاع 4 فوت روی هم چیده شده باشند.

- کورد طویل : یک دسته از چوب گرد (یا نصف شده) که بطور منظم روی هم چیده شده ، با طول5 فوت که فضائی حدود 160 فوت مکعب را اشغال کند. بنابراین ، یک کورد طویل مساوی  یک و یک چهارمه برابر یک کورد استاندارد است .

- کویونیت : به عنوان واحد برای اندازه گیری حجم بکار می رود که معادل 100 فوت مکعب چوب ماسیو می باشد . هر کورد استاندارد شامل 60 تا80  فوت مکعب چوب ماسیو است که به گونه ، ضخامت پوست ، اندازه و چگونگی آماده سازی چوب بستگی دارد.

- واحد (یونیت) : عبارتست از واحد اندازه گیری توده های چوب ( خرده چوب خمیر سازی، چوب هیزمی ،پوست وخاک اره ) به حجم 200 فوت مکعب (فشرده نشده ) این واحد تقریبا با یک کورد استاندارد چوب گرد ،شامل یک و یک پنجم یونیت خرده چوب می باشد.

پوست کنی

1- در کار خانه ای که تولید آن بر اساس فر آیند تر می باشد ، وجود پوست در ماده اولیه سبب کندی سرعت آبگیری ، یعنی سرعت آبی که در ماشین شکل گیری از کیک خارج می شود و پارامتری عمده در میزان تولید به شمار می رود ،می گردد.

پوست در فرایند تر ،سبب بالا بردن BOD به میزان 10 تا 15درصد می شود . پوست بلوط از جمله موادی است که در افزایش BOD بیشترین سهم را داراست

2- حضور پوست در ماده اولیه ، پ- هاش خمیر را در دستگاه پالایش به میزان قابل توجهی کاهش می دهد  با توجه به اینکه PH خرده چوبی که بخار آب دیده است ،معمولا کمتر از 4 است ، لذا باعث افزایش خردگی دستگاه شده ودر این حالت ، مواد شیمیائی بیشتری لازم است تا بتوان پ- هاش را قبل از اضافه کردن مواد افزودنی به حد مطلوب رساند .

3- پوست به کیفیت سطح روئی تخته فیبر لطمه می زند ، زیرا ممکن است تعداد زیادی از اجزاء آن به صورت قطعات شناور در آمده وپس از مرحله پرس – به ویژه در فرآیند تر- خشک S2S - قطعات چوب پنبه ای آن از سطح روئی تخته بیرون بزند.

4- پوست معمولا با شن وگل ولای و سایر مواد زائد همراه است . این گونه مواد باعث افزایش فرسودگی صفحه های دستگاه پالایش می گردند و یا در تسمه نقاله فرو رفته و در لولا های انتقال در فرآیند خشک گرد و خاک ایجاد می کند

پوست کن تیغه ای

این نوع دستگاه پوست کنی شامل تیغه های گردانی است .در حالی که گرده بینه حول محور خود می چرخد ، از دم لبه تیغه های این دستگاه عبور کرده و تیغه ها باعث رنده کردن پوست می شوند.

 

پوست کن استوانه ای

این نوع دستگاه ها اغلب در کار خانه های کاغذ سازی مورد استفاده قرار می گیرند وکاربردی در کارخانه های تخته فیبر سازی ندارند.

 

پوست کن حلقه ای

این نوع دستگاه ها معمولا بیش از سایر انواع پوست کن ها در صنعت تخته فیبر مورد استفاده قرار می گیرند . طرز کار این دستگاه ها بدین نحو است که ، ضمن اینکه گرده بینه به داخل حلقه دستگاه تغذیه می شود ، تیغه های پوست کن بدور گرده بینه می چرخند ؛ و ابزار برنده که با  سیلندر های بادی و یا فنر نگه داشته می شوند به گرده بینه فشار وارد می سازند وپس از خراش دادن کامبیوم پوست را یک جا از گرده بینه جدا می سازند.

خرد کن

دستگاه خرد کن یاچیپر معمولا چوب های ماسیو را به قطعات کوچک تبدیل می کند . خرده چوبی با این ابعاد معمولا الیافی بلند و سالم تولید می کند و بخارآب یا محلول شیمیائی به سهولت در آن نفوذ می کند و بعلاوه حمل و نقل آن به سادگی انجام پذیر است . هنگام تولید خرده چوب تنها درسر آن (A) بوسیله تیغه های خردکن قطع میشود . بنابراین ، طول آن مستقیما قابل کنترل بوده و سطوح B,A در اثر شکست برشی بریده می شود . بنابراین ، پهنا و ضخامت آن فقط بطور غیر مستقیم قابل کنترل می باشد.

الک کردن

بخش معینی از خرده چوب های تولیدی در دستگاه خرد کن ، به دلیل محدودیت ابعاد ، به عنوان ماده اولیه برای فرآیند خمیر کاغذ قابل قبول نیست . این بخش شامل خرده چوب هائی است که به وسیله الک کردن از خرده چوب های قابل قبول جدا می شود . این بخش به سه گروه تقسیم می گردد : بزرگتر از اندازه ها مورد قبول ها و نرمه ها  قسمت اول شامل خرده چوب هائی است که بزرگتر از اندازه های مورد نظر هستند و شامل تراشه ها ( قطعاتی که پهنا و ضخامت آنها تقریبا برابرند  و طول آنها با الیاف موازی به حداقل 4برابر ضخامت آنهاست) وکورد ها (خرده چوب هائی که طول آنها مناسب ، ولی پهنای آنها بزرگتر از اندازه است) می باشد . این خرده چوب ها را می توان برای بار دوم به دستگاه خرد کن بر گردانند و سپس به سوی الک هدایت کرد.

فرآیند های تولید خمیر

هدف تولید خمیر تبدیل خرده چوب به الیاف است و این عمل در صنعت تولید تخته فیبر در اثر اعمال نیروهای مکانیکی و یا نرم کردن لیگنین لایه بین سلولی _ بوسیله حرارت دادن _ انجام می گیرد . تولید خمیر معمولا در دو مرحله اتفاق می افتد . خرد شدن خرده چوب و جدا سازی اصلی الیاف در مرحله اولیه انجام گرفته و تنظیم ظریف خصوصیات خمیر و نیز کاهش دامنه تغییرات خواص آن در مرحله ثانویه عملی خواهد شد . مصرف انرژی مرحله تولید خمیر خیلی زیاد بوده و بیش از نیمی از انرژی مصرفی در تولید تخته فیبر را تشکیل می دهد . آماده سازی حرارتی قبل یا در طی جدا سازی الیاف خرده چوب باعث حل شدن بخشی از همی سلولز های چوب می گردد . هر چه درجه حرارت زمان آماده سازی حرارتی زیاد تر باشد عملیات نرم تر شدن اتصال بین الیاف موثر تر بوده و توان بالقوه تشکیل اتصال طبیعی در مرحله فشردن این الیاف و تبدیل آنها به ورقه تخته فیبر بیشتر می گردد ، ولی در این حالت بیشتر قند های محلول درآب فرآیند افزایش می یابد . به طوریکه با بالا رفتن هزینه انرژی تصفیه آب به تغییرات در عملیات فرآیند و بوجود آوردن حالت تعادل بین تکنولوژی تولید وکیفیت محصول نیاز می باشد . فرآیند انفجاری مازونیت ، فرآیند جدا سازی الیاف در دیسک ریفانر فشار معمولی و فرآیند جدا سازی الیاف در دیسک ریفان تحت فشار.

درجه روانی خمیر :

یکی از موارد مهم فرآیند تر تولید تخته فیبر ، جدا سازی آب فرآیند از خمیری است که بشکل ورقه در آمده است . بیشترین مقدار این آب تحت تاثیر نیروی ثقل و از طریق سوراخهای توری که ورق تر الیاف برآن شکل می گیرد از الیاف جدا می گردد . مقدار آب بیشتری نیز تحت تاثیر فشار اعمال شده در پرس تر اعمال می گردد . آب باقی مانده پس از مراحل فوق _که به آسانی قابل جدا سازی نخواهد بود _ باید به کمک حرارت حاصل از متراکم شدن بخار آب در پرس گرم خارج گردد . خمیری که آب خود را خیلی سریع از دست می دهد ، خمیر آزاد یا سریع نام دارد . از طرف دیگر خمیری که آب خود را به کندی از دست می دهد خمیر کند و یا آبدوست نامیده خواهد شد . در صورتیکه در یک خط تولید از خمیر سریع استفاده گردد سرعت خط تولید افزایش یافته و تولید بالا می رود . از طرف دیگر با استفاده از خمیر کند ، در هم رفته و شکل گیری و اتصال بهتر بین الیاف امکان پذیر می شود . دو پدیده سریع  و کند درجه روانی خمیر را نشان می دهد و این خاصیت در رابطه با خصوصیات فیزیکی معینی از الیاف خمیر بوده و تاثیری بر خواص نهائی و قابلیت تولید ندارد .

فر آیند مازونیت

در فرآیند مازونیت تولید خمیر ، از بخار آب برای نرم کردن اتصال بین الیاف و بوجود آوردن نیروی شکستن نهائی این اتصال استفاده می شود . ولی الیاف در فر آیند های دیگر تولید خمیر مکانیکی ،در اثر نیروی مالشی ابزارمالش یا برش جدا می گردند.

 

ترتیب عملیات در تفنگ مازونیت بشرح زیر هستند :

     - تفنگ از طریق شیر تغذیه بار گیری می گردد.

     - شیر تغذیه کاملا بسته خواهد شد .

     - بخار فشار کم ( 350 پوند بر اینچ مربع – درجه حرارت کمی زیاد تر از 430 درجه فارنهایت ) فورا به                   د    داخل محفظه تزریق می گردد. این بخار قادر است (خرده چوب ها را تا 375 درجه فارنهایت گرم کند ).

      - خرده ها چوب ها در این درجه حرارت بمدت 30 تا 40 ثانیه حرارت دهی می شوند .

      - بخار فشار زیاد به داخل محفظه تزریق شده و فشار داخل آن در طی مدت 2 تا 3 ثانیه تا 10000        پ    پوند بر اینچ مربع افزایش داده می شود در جه حرارت تا حدود 549 در جه فارنهایت بالا می رود .

      - خرده چوب ها به مدت حدود 5 ثانیه در این فشار نگه داشته می شوند .

      - شیر تخته هیدرولیکی باز می شود .

      - خرده چوب ها در اثر اختلاف فشار منفجر شده و از طریق مجرای تخلیه پائین خارج می گردند . در

ا          این حالت خرده چوب ها باز شده و به توده ای از دسته های الیاف تبدیل    می شوند .

       - در سیکلون بخار از الیاف جدا می گردد.

ویژگیهای خمیر مازونیت

رنگ خمیر مازونیت بدلیل تخریب حرارتی تیره است . شکل فیزیکی الیاف خمیر مازونیت کاج جک که بوسیله کوران (1970 ) مورد بررسی قرا گرفته است نشان می دهد که این خمیر از60 درصد دسته الیاف و40 درصد الیاف جدا گانه و اجزاء الیاف تشکیل شده است. الیاف نسبتا سخت و با شکستگی کم می باشند. سطح الیاف خیلی صاف بوده و بوسیله شبکه پیوسته و دیواره اولیه محصور شده اند. الیاف پوشیده از لیگین بوده و در بعضی نواحی بوسیله لایه های ضخیمی از ترکیب های لایه بین سلولی پوشیده شده اند. مشاهدات فوق تائید کننده این است که جدا سازی در لایه ثانویه غنی از سلولز از لیگنین و یا در دیواره اولیه اتفاق افتاده و جدا سازی در لایه ثانویه غنی از سلولز  نمی باشد. محققین اولیه فرآیند مازونیت از پدیده«فعال شدن» لیگنین بعنوان شرایط مناسب جهت تشکیل اتصال مجدد لیگنین در پرس گرم نام می برند. الیاف مازونیت فیبر یله شده نبوده و جارو مانند و ریش ریش شده لازم برای تشکیل اتصال هیدروژنی را ندارند. بعلاوه الیاف مازونیت حتی پس از پالا یش نیز چنین ظاهری به خود نخواهد گرفت. بنابراین این الیاف برای کاغذ سازی مناسب نخواهد بود. این الیاف به دلیل فیبر یله نشدن ، خمیر خیلی سریع بوجود آورده که به سهولت آب خود را از دست می دهد. خاصیت اخیر از خواص مهم در تولید تخته فیبر سخت به روش تر است.  PHخمیر مازونیت به دلیل وجود اسید استیک و اسید فرمیک کم بوده و بین 3تا4 متغیر است در ایالات متحده آمریکا بیشترین مقدار خمیر تخته فیبر با فرآیند مازونیت تولید می شود ولی بدون شک خط تولید جدیدی به دلیل بازده کم و مصرف انرژی زیاد نصب نشده و دیسک ریفانرها جای آنها را میگیرد ˙

دیسک ریفانر 2

ویژگی قابل توجه فرآیند دیسک ریفانر عمل مکانیکی مالش، بریدن، فشردن و سائیدن خرده چوب هائی است که از طریق یک مسیر باریک در بین دو صفحه شیاردار فشرده می گردند.

انواع دیسک ریفانر

دو اصل دینامیکی متفاوت در طراحی دیسک ریفانر مورد توجه است که عبارتند از : دیسک منفرد ودیسک دوبل . در هر دو طرح دو دیسک وجود دارد ولی در ماشین دیسکت منفرد یک دیسک چرخان بوده و دیگری ثابت است . در ماشین دیسک دوبل هر دو دیسک با سرعت یکسان ، ولی در جهت مخالف گردش می کنند . اجزائ برش قطعات فلزی با سطح شیار دار بوده که به وسیله پیچ روی صفحه ریفانر متصل می شوند . هر یک از قطعات یک ششم تا  یک سوم سطح صفحه ریفانر را می پوشانند . این قطعات از آلیاژهائی درست می شوند که در مقابل خوردگی و سائیدگی مقاوم بوده و اشکال مختلف شیار روی آن طراحی می گردد . شکل شیار برای کاربردهای مختلف متغیر است از ریفانرهای دیسک منفرد ودیسک دوبل برای مرحله اول تولید خمیر تخته فیبر از خرده چوب استفاده می گردد . در حالیکه اختلاف مشخص و بارزی در عمل دینامیکی دو نوع ماشین فوق بر خرده چوب وجود دارد ، ولی می توان اختلاف واضح و دائمی بین خمیر تولید شده در دو ریفانر دو دیسک منفرد ودوبل مشاهده کرد  انتخاب ریفانر باید بر اساس تجربه در عملیات تجارتی ویا آزمایش در مقیاس کامل انجام گیرد .

 

اختلاف بین دو نوع ماشین فوق به شرح زیر تشریح شده است :

 اگر یک توپ در تماس با دو صفحه یک ریفانر دیسک منفرد با دیسک چرخان به حرکت در آید روی صفحه ثابت شروع به غلتیدن کرده و در مسیری مار پیچی از وسط به اطراف انتقال می یابد . این توپ تحت تاثیر دو نیروی گریز از مرکز قرار می گیرد : غلتیدن سریع تمایل به منفجر کردن آن داشته و حرکت مارپیچی خارج کردن آنرا از ماشین تسریع می کند. از طرف دیگر اگر توپی بطور مشابه در بین دو صفحه ریفانر دیسک دو بل قرار گیرد ، تحت تاثیر نیروی یکسان ولی از دو جهت واقع شده بسرعت چرخیده ، ولی تا زمانی که در تماس با دو صفحه باشد حرکت به طرف خارج نداشته و تنها در اثر نیروی ثقل و یا تغذیه مواد می تواند به خارج انتقال یابد . در این شرایط نیروی گریز از مرکز تمایل به منفجر کردن توپ خواهد داشت .

ریفانر های دیسکی را به صورت ریفانر های اولیه یا ثانویه نیز طبقه بندی می کنند . در این حالت بیشترین مقدار خرد شدن خرده چوب در ریفانر اولیه اتفاق افتاده و به مصرف انرژی زیادی نیاز دارد . ولی مصرف انرژی در ریفانر ثانویه فقط در حدود یک دهم کل انرژی مصرفی یا حتی کمتر از آن است . بنابراین ریفانر های اولیه جزئ ماشین های با نیروی محرکه زیاد بوده ، در حالیکه ریفانر های ثانویه از عامل محرکه ضعیف تری برخوردار بوده و کوچکترند. بطوریکه در مواردی آنها را ((ماشین PmpThrough )) می نامند . آخرین وجه تمایز بین ریفانر ها وجود ریفانر های فشار معولی و تحت فشار می باشد . در ریفانر های تحت فشار محفظه ویا بعبارت بهتر منطقه جدا سازی الیاف تحت فشار بالائی از بخار آب می باشد . در حالیکه ریفانر های فشار معمولی از چنین توانائی برخوردار نبوده و فقط زمانیکه با خمیر محلول کار می کنند حداکثر تا فشار 100 پوند بر اینچ بوجود می آورند.

ریفانر دیسکی فشار معمولی

اغلب ریفانرهای دیسکی فشار معمولی از امتیاز تاثیر مفید آماده سازی حرارتی خرده چوب بر خواص خمیر بهره می گیرند . عملیات حرارتی معمولا در برج پخت های نوع منقطع یا پیوسته انجام می گیرند Textor عملیات آماده سازی زیر را عنوان می کند:

الف: بدون آماده سازی _ خرده چوب های تر                                               

 ب: بخار زنی یا آغشته کردن در آب _ فشار و درجه حرارت زیاد .

در صورت عدم استفاده از آماده سازی اولیه ،خمیر تولید شده مشابهت زیادی با خمیر آسیاب شده دارد . در این حالت منطقه شکستگی در لایه بین سلولی نبوده و با این روش خمیر نسبتا کند همراه بخش قابل ملاحظه ای الیاف شکسته و دسته های الیاف تولید می گردد . این نوع خمیر معمولا در فرایند خشک که به اتصال بین لیگنین وابستگی ندارد و نقش درجه روانی آن محدود است مورد استفاده قرار گرفته و در حالتی که کیفیت سطح از اهمیت تعیین کننده برخوردار نیست در فرایند تر مورد استفاده قرار می گیرد. مصرف انرژی در این روش زیاد بوده ، ولی از امتیاز بازده حداکثر و نیاز اکسیژن بیو شیمیائی ( BOD ) حداقل در آب فرایند برخوردار است . روش دوم آماده سازی اولیه بهبود کمی در خمیر به وجود می آورد . الیاف به مقدار بیشتر قابل باز شدن می باشند ، الیاف شکسته کمتر است و شکل گیری بهتر خواهد بود و در نتیجه عوامل فوق ورقه تر با استحکام بیشتری به وجود می آیند .                                                 روش سوم آماده سازی اولیه شامل بخار زنی یا آغشته کردن در آب در فشار و درجه حرارت زیاد تغییرات مهمی در ساختمان چوب به وجود می آورد . تحت تاثیر شدت آماده سازی _ در اثر شکسته شدن هیدرولیزی  همی سلولز ها و لیگنین _ بازده کاهش یافته و بار ( B.O.D) آب فرایند افزایش می یابد . رنگ خرده چوب به قهوه ای تغییر می یابد . مصرف انرژی فرایند جدا سازی الیاف کاهش یافته و خمیر قوی و قابل باز شدن تولید می گردد . در اثر این پدیده کیفیت تخته فیبر S2S,S1Sروش تر بهبود می یابد.

 یک برج پخت سیکل سریع و خود کار بوئر برای آنکه خرده چوب تحت تاثیر بخار با فشار زیاد قرار گیرد این برج پخت یک محفظه تحت فشار از مواد مقاوم به خوردگی به قطر حدود3 فوت و ارتفاع حدود 20 فوت می باشد . این محفظه قادر به نگهداری حدود 120 فوت به مکعب خرده چوب بوده و برای فشار تا 300 پوند بر اینچ مربع طراحی شده است . ورود و خروج خرده چوب بوسیله شیرهای هیدرولیکی بزرگ کنترل شده و ترتیب عملیات به شرح زیرند :

_در حالیکه شیر پایین بسته وشیر بالا باز است برج با خرده چوب تر پر می گردد

_ شیر بالا و پایین بسته شده و شیر تزریق بخار و تخلیه هوا باز می گردد ( بدین ترتیب برج از بخار پر شده و هوا جدا می گردد ).

_ پس از طی زمان لازم برای تحت فشار بخار آب قرار دادن ، با باز کردن شیر تخلیه هوا فشار کاهش می یابد .

_ زمانیکه فشار داخل برج تا حدود  25 تا 50 پوند بر اینچ مربع کاهش می یابد ، شیر تخلیه پایین باز شده و خرده چوب ها به سیلوی مخصوص تخلیه می گردند .

_ بخار آب از خرده چوب ها جدا شده و به هوای اطراف انتقال می یابد .

_ خرده چوب های پخته شده به ریفانر های اولیه انتقال می یابند .

تغذیه ریفانر

 برای یکنواخت کردن کیفیت خمیر ضروری است که ریفانر در بار حداکثر کار کند. برای تغذیه یکنواخت وحد اکثر ، از تغذیه کننده یک یا دو پیچی و یا از تغذیه کننده هم محور برای تغذیه اجباری خرده چوب های آماده سازی شده به ریفانر با سرعت ثابت و قابل کنترل استفاده می گردد ، در چنین سیستم های تغذیه برای جلوگیری از کمبود خرده چوب جهت تغذیه باید مقدار بیش از نیاز خرده چوب در معرض سیستم تغذیه قرار گرفته و مقدار اضافی به سیلوی ذخیره بر گشت داده شود .

متغیر های ریفانر

هدف از عملیات ریفانر ، تولید خمیر مناسب برای ساختن تخته مشخصی می باشد . ولی کیفیت مورد نظر خمیر را نمی توان بصورت خیلی ساده بیان کرد . این کیفیت شامل درجه روانی ، پرا کنش طول الیاف ، حجیمی و دیگر اجزا کیفیت خمیر هستند که در تولید محصول نهائی ضروری می باشند .

هیچ یک از این اجزا تعیین کننده کیفیت با متغیر های ریفانر بطور کامل کنترل نشده و تحت تاثیر عوامل مر بوط به کیفیت ماده اولیه نظیر گونه و شرایط پخت قرار داشته و حتی این عوامل محدود کننده نیز می باشند . در عملیات  تولید تجارتی برای یک ماده اولیه معین و عملیات آماده سازی اولیه معین از درجه روانی خمیر در ماشین فور مینگ بعنوان مهمترین شاخص جهت کنترل ریفانر استفاده می گردد . این در جه روانی در بین فرایند های مختلف و کار خانه های مختلف تغییرات زیادی را نشان می دهد . بعنوان مثال اگر خمیر از درجه روانی لازم برخوردار نباشد برای تولید خمیر آزاد تر (زود تر آب از دست میدهد ) باید فاصله بین صفحات ریفانر را افزایش داد . بدین ترتیب درجه روانی خمیر زیاد گردیده و سرعت تولید افزایش    می یابد .  از طرف دیگر انرژی مخصوص تولید خمیر کاهش می یابد .

متوسط انرژی مخصوص مورد نیاز تولید انواع خمیر در زیر خلاصه گردیده است .

 

محصول                     مقدار انرژی مخصوص

تخته فیبر روش خشک         10_11اسب بخار _ روز بر تن

_ ریفانر اسپلاند و عملیات آن :

الف : خرده چوب های تر از شوت خرده چوب و از طریق یک ارتعاش دهنده به تغذیه کننده پیچی انتقال می یابد . این تغذیه کننده یک تغذیه کننده پیچی مخروطی بوده که در حین تغذیه فشار خیلی زیادی بر خورده چوب ها اعمال کرده و آنها را فشرده می کند . در جه فشردگی متغیر بوده ولی به اندازه کافی زیاد است که توده خورده چوب فشرده در حال حرکت از خروج بخار از پیش گرم کن جلوگیری می کنند . وجود زائده هایی در لوله انتقال از چرخش خود به خودی توده خرده چوب ها جلوگیری می کند . آب خارج شده از خرده چوب از طریق سوراخ های تخلیه خارج می گردد .

ب: توده خورده چوب های فشرده شده به محض ورود به پیش گرم کن در بخار داخل آن از هم گسیخته می گردند . پیش گرم کن سیلندری عمودی به قطر داخلی حدود دو فوت و ارتفاع بیش از 10 می باشد ابعاد آنها با توجه به ظرفیت مورد نیاز و زمان حرارت دادند تغییر می کند . در یک سرعت معین خارج شدن خرده چوب از انتهای سیلندر زمان حرارت دادن بوسیله سطح خورده چوب های داخل پیش گرم تنظیم می گردد . تنظیم سطح خورده چوب داخل سیلندر بوسیله اشعه _ گاما انجام گرفته که در خارج از آن نسب شده و در هر زمان سطح خورده چوب ها را مشخص کرده و سرعت پیچ تغذیه را تنظیم می کنند . هر چه سطح خورده چوب های داخل سیلندر بالاتر باشد زمان پیش گرم کردن طولانی تر خواهد بود .

ج: یک انتقال دهنده پیچی نصب شده در پایین پیش گرم کن خورده چوب های نرم شده را به وسط ریفانر از دو دیسک آسیاب کننده (یکی ثابت و دیگری چرخان ) تشکیل شده و دیسک ها بر روی شافت دستگاه قرار دارند . شش قطعه شیار دار روی هر یک از دیسک ها قرار گرفته که برای جدا سازی الیاف خرده چوب مورد استفاده قرار می گیرند . خرده چوب ها در حالیکه آسیاب می گردند از بین دو دیسک عبور کرده و به طرف محیط دیسکت ها انتقال می یابند . برای تنظیم فاصله بین دو دیسک در مقدار 008/0  تا 016/0 اینچ از پیستون ها ی هیدرولیکی واقع در دو طرف دستگاه استفاده می گردد .

د: خمیر از طریق شیر ، تخلیه مخصوصی به سیکلون انتقال یافته و در این سیکلون خمیر از بخار می گردد . در طرح دیگری از لوله دمیدن استفاده شده که خمیر از یک سوراخ و با حداقل هدر رفتن آب عبور می کند . کل زمان توقف خورده چوب در این سیستم (شامل پیش گرم کن ) برای خمیر تخته فیبر در حدود یک دقیقه می باشد .

رنگ خمیر این ریفانر روشن و فقط کمی تیره تر از رنگ اولیه می باشد . این خمیر در زیر میکروسکوپ شبیه خمیر سولفیت بوده و از الیاف جداگانه با دیواره های سالم با قابلیت آبگیری خوب تشکیل شده است . این خمیر حجیم بوده و الیاف آنرا همچون مازونیت نمی توان فیبر یله کرد . بنابراین خمیر در ساخت کاغذ قابل استفاده نیست . ولی اگر در طی تولید به کمک آماده سازی شیمیائی بخشی یا تمام لیگنین آن جدا گردد ، قادر به وجود آوردن خصوصیات مشابه با خمیر نیمه شیمیائی بوده و برای ساخت کاغذ استفاده می گردد  ریفانر های اسپلاند برای تولید تخته فیبر سخت روش تر یا خشک یا تخته فیبر با وزن مخصوص متوسط می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

ریفانر تحت فشار اسپا رت _ والدرون:

این سیستم ریفانر تحت فشار خیلی مشابه ریفانر اسپلاند می باشد.

این ریفانر به یک پیش گرم کن افقی مجهز بوده ، مواد در آن به کمک یک انتقال دهنده پیچی جابجا می گردند .

خصوصیات خمیر ریفانر اسپارت _والدرون مشابه خمیر ریفانر اسپلاند بوده و این ریفانری برای خط تولید تخته فیبر با وزن مخصوص متوسط مورد استفاده قرار می گیرد.

ریفانر تحت فشار بوئر

ریفانر مدل 418 بوئر نظیر ریفانر مدل 420 یک ریفانر دیسک دوبل (دو دیسک    می چرخد ) بوده و قسمت ورودی به کمک شیر چرخان (روتاری) آب بند می شود در این سیستم از پیش گرم کن افقی استفاده شده وزمان حرارت دهی با توجه به سرعت چرخش پیچ انتقال دهنده داخل آن تعیین می گردد

ریفانر تحت فشار مدل 418 یکی از اجزائ مهم توسعه فرایند خشک تولید تخته فیبر و تخته فیبر با دانسیته متوسط در دهه 1960 بوده است. در این نوع ریفانر خمیر حجیم با قابلیت فشرده شدن زیاد تولید شده که در اثر چسب زنی و فشردن به تخته با دانسیته  مناسب تبدیل خواهد شد . این نوع الیاف برای ساختن تخته فیبر خوب با روش تر خیلی حجیم هستند.

جدا سازی الیاف با درصد خشکی زیاد

  در اغلب ریفانر های فشار معمولی تر برای تغذیه خرده چوب معمولا در قسمت ورودی برای کاهش در صد خشکی تا 12الی 14درصد (وزن خشک ) آب به خرده چوب ها اضافه می گردد . بعلاوه برای به وجود آوردن قابلیت پمپاژ در خمیر معمولا تا در صد خشکی 1-2در صد بعد از ریفانر به الیاف آب افزوده می شود (پمپ های غلظت بالا  قادرند خمیر با درصد خشکی 10الی12 در صد را پمپاژ کند ) .

اصطلاح جدا ساز ی الیاف با در صد خشکی زیاد معمولا  به روش جدا سازی الیاف بدون افزودن آب گفته می شود . در این حالت با استفاده از نیروی مکش خلائ خمیر تولید شده از محفظه ریفانر تخلیه می گردد . بدین تر تیب خمیر نرم تر و آزاد تری تولید خواهد شد با استفاده از این روش _ بدلیل اینکه خمیر حجیم تری تولید شده وآب به سهولت در سیکل اول پرس خارج می گردد . سرعت ماشین بالاتر امکان پذیر خواهد بود . البته باید متذکر شویم که در صد خشکی ماشین فورمینگ در همان مقدار 1تا2 درصد خواهد بود و در نتیجه استفاده از این نوع خمیردور پرس کوتاهتر بوده و الیاف بهتری خواهم داشت . دانسیته کم ورق تخته فیبر از عیوبی نظیر ورق شکننده تر و ورقی که به آسانی می سوزد در فرایند تولید تخته S2S برخوردار است. در این حالت برای به وجود آوردن خمیر آزاد تر و بالابردن سرعت ماشین می توان از جدا سازی الیاف با در صد خشکی بالا به عنوان بخشی از فرایند تولید خمیر استفاده کرد . با افزایش در صد خشکی در یک ریفانر دیسک منفرد و زیاد کردن فاصله بین صفحات ، توده های از خمیر بین صفحات ریفانر تشکیل شده که با مصرف انرژی کمتر به تولید خمیر رضایت بخش می انجامد ،زیرا در این حالت جدا سازی الیاف چوب در اثر تماس چوب با چوب اتفاق می افتد . ولی اگر در صد خشکی خیلی زیاد باشد ، در اثر به وجود آمدن بخار ، توده خرده چوب گسیخته شده و به خارج شدن خرده چوب و تراشه های چوب از ریفانر می انجامد و در نتیجه کیفیت خمیر از بین می رود . بنابر این در این مورد به توجه زیادی نیاز می باشد . ریفانر های تحت فشار از انواع ریفانر با در صد خشکی زیاد می باشند . جدا ساز ی الیاف  برای فرایند خشک تولید تخته فیبر نیز با در صد خشکی زیاد       می باشد.

شست و شو دهنده خمیر و پرس های پیچی

از شست و شو دهنده و پرس های آبگیری خمیر فقط در فرایند تر استفاده می گردد . هدف از استفاده از این تجهیزات جدا سازی مواد جامد حل شده نظیر همی سلولز ها از خمیر می باشد . زیرا اگر این مواد در خمیر باقی بمانند باعث چسبیدن تخته فیبر به صفحات پرس شده و از کیفیت سطحی آن می کاهند.

کنترل فرآیند

یکی از مبانی مهم و بنیادی در تولید تخته فیبر با کیفیت بالا، یکنواخت عملکرد کلیه واحد های یک خط تولید است . نیل به این مقصود (یکنواخت کردن عملکردها ) فقط با اندازه گیری مکرر یا دائمی خصوصیات مواد قابل دسترس در طی تولید و تنظیم متناسب تجهیزات تولید با هدف از بین بردن تاثیر نایکنواختی امکان پذیر خواهد  بود . البته این تنظیم به دانستن رابطه بین عوامل مربوط به تجهیزات تولید و خصوصیات مواد در طی تولید نیز دارد . غیر یک نواختی در عملیات تولید خمیر    می تواند در اثر تغییرات در ترکیب ماده اولیه ، ساییدگی قطعات دیسک ریفانر ، تغییرات در عملکرد تجهیزات و تعدادی از عوامل شناخته شده و یا ناشناخته بوجود آید . ساده ترین شکل کنترل فرایند شامل اندازه گیری خصوصیات فرآیند (سطح مایع در مخازن ذخیره ) و تنظیم دستی جزئی مربوطه در عملیات فرایند (تنظیم شیر ورودی مایع ) در زمان غیر یک نواختی می باشد . البته این عملیات می تواند به صورت خود کار نیز باشد . کنترل کامپیوتری فرایند تولید خمیر اجزا ساختمانی سیستم کنترل کامپیوتری لوپ یا حلقه های کنترل می باشند . هر یک از این لوپ ها شامل یک مبدل برای اندازه گیری کمیت مورد کنترل و انتقال نتایج اندازه گیری به کامپیوتر می باشد . سیستم شامل یک جزئی فعال کننده فرایند نیز بوده که قادر است کمیت کنترل شده را ثابت کرده و یا با توجه به هدایت و دستورات کامپیوتر در سطوح مختلف تنظیم کند.

 لوپ پیش گرم کن شامل اجزا زیر است :

_سرعت انتقال دهنده پیچی ،کنترل کننده مقدار خرده چوب ورودی به پیش گرم کن است تنظیم سرعت برای ثابت نگهداشتن  سطح خرده چوب در پیش گرم کن انجام گرفته و اندازه گیری سطح خورده چوب بوسیله اشعه _ گاما صورت می گیرد.

سطح خرده چوب در پیش گرم کن انجام گرفته و اندازه گیری سطح خورده چوب بوسیله اشعه _ گاما صورت می گیرد.

_ فشار داخل پیش گرم کن با تنظیم جریان بخار تازه ورودی به پیش گرم کن مقدار آن بین دو حد ثابت می ماند.

_ درجه حرارت داخل محفظه پیش گرم کن فقط اندازه گیری می شود .

_ جریان بخار تازه فقط اندازه گیری می گردد.

لوپ ریفانر از قسمت های زیر تشکیل شده است :

_ سرعت تخلیه پیش گرم کن که کنترل کننده تولید ریفانر است.

_ توان موتور ریفانر که کنترل کننده مقدار جدا سازی الیاف بوده و با تغییر فاصله بین دیسک ها تنظیم می گردد.

_ جریان آب رقیق کننده به انتقال دهنده پیچی تغذیه ریفانر .

_ جریان آب رقیق کننده به منطقه جدا سازی الیاف .

_ فشار داخل پیش گرم کن .

_ فشار داخل محفظه ریفانر که برای ثابت نگهداشتن جریان مناسب خمیر از ریفانر لازم است .

جریان بخار به ریفانر که برای اطمینان از جریان مناسب خمیر از شیر تخلیه کنترل می گردد.

مواد افزودنی

بدلایل متعدد انواع مواد شیمیائی به مواد ساخت تخته فیبر افزوده می گردد. دلایل عمده عبارتنداز :

کنترل ph

      - بهبود مقاومت در مقابل جذب آب ( آهار زنی )

      - بهبود و افزایش و یا بوجود آوردن اتصال بین الیاف،

      - کنترل فرایند ( کف زدائی، آزادکردن تخته از صفحه های فلزی )

      - حفاظت الیاف در مقابل پوسیدگی و حمله حشرات،

      - حفاظت در مقابل آتش،

      - رنگ آمیزی

چهار دلیل اول در بین اغلب فرآیندهای تولید تخته فیبر یکسان است. مواد شیمیائی معمولا در مقادیر نسبتا کم به تخته فیبر افزوده می شود، که دلیل آن صرفه جویی در هزینه نبوده بلکه وجود آنها اگرچه به بهبود کیفیت مورد نظر کمک می کند ، ولی اثر تعیین کنند های بر خواص کیفی دیگر دارد. بعنوان مثال مواد شیمیائی که به بهبود مقاومت در مقابل جذب آب محصول کمک می کند اغلب به توسعه اتصال بین الیاف صدمه می زنند. تمامی فرآیندهای تولید تخته فیبر به عمل آوری شیمیائی یکسانی نیاز ندارند ، بلکه نیاز مواد شیمیائی به نیاز تکنولوژیکی محصول در مصرف و تکنولوژی اولیه فرآیند بستگی دارد.

آهارزنی تخته فیبر 1  :

آهار زنی به فرآیندی اطلاق می شود که در اثر آن مواد شیمیائی مناسب به محلول الیاف ( کاغذ سازی یا تخته فیبر سازی ) افزوده شده و این مواد با هدف کنترل نفوذ مایعات بداخل کاغذ یا تخته خشک شده بر روی الیاف رسوب داده   می شوند. نفوذ مایعات در کاغذ سازی از اهمیت زیادی برخوردار است ، زیرا بر جذب جوهر در مراحل چاپ یا نوشتن تاثیر می گذارد. آهارزنی تخته فیبر برای کاهش جذب آب محصول نهائی و کنترل واکشیدگی در ضخامت واکشیدگی خطی تخریب سطح و افت مقاومت در اثر واکشیده شدن الیاف چوب در حقیقت از تکنولوژی آهارزنی کاغذ نشات گرفته است. هدف اصلی آهارزنی کاغذ و تخته فیبر پوشاندن سطح الیاف با ماده ای است که به کاهش انرژی سطحی و در نتیجه هیدروفوبیک کردن الیاف کمک می کند.

درتمام فرآیندهای تر، تولید تخته فیبر کاربرد ماده آهارزنی در دو مرحله انجام   می گیرد. در مرحله اول بمنظور اطمینان از مخلوط کردن کامل ماده آهارزنی با الیاف ، از آب بعنوان وسیله انتقال استفاده می گردد. در مرحله دوم ماده آهار زنی بطور عمدی از محلول آبکی برروی الیاف رسوب کرده و با اتصال شیمیائی بر سطح الیاف قرار می گیرد.

بدین طریق با قرار گرفتن ماده آهار زنی بر سطح الیاف خاصیت عدم تمایل به آب درالیاف بوجود       می آید. در فرایندهای خشک ، ماده آهارزنی مستقیما و همراه با رزین به خرده چوب یا الیاف افزوده    می گردد.

در فرآیند تر، تولید تخته فیبر _ مانند ساخت کاغذ_ رسوب دادن ماده آهارزنی با تنظیمPH انجام     می گیرد. ماده آهارزنی به محلول با PH تنظیم شده برای مخلوط کردن کامل آهار افزوده شده و سپس با افزودن رسوب دهنده PH کاهش یافته و به فلاک شدن آهار می انجامد. ماده رسوب دهنده مکانیسم قرار گرفتن آهار بر سطح الیاف را نیز بوجود می آورد.

آهارزرین2

متداول ترین آهار کاغذ که تا حدودی در تخته فیبرعایق نیز بکار می رود. آهار رزین می باشد. رزین ماده ای طبیعی ، جامد و رزینی بوده که از درختان کاج بدست می آید این ماده را می توان از درختان زنده بدست آورده و آنرا تقطیر کرد (رزین صمغ ) و یا می توان آنرا از کنده درختان کاج استخراج و تصفیه کرد(رزین چوب) و یا از طریق تقطیر جزء به جزء تال اول3 بدست آورد. تال اول محصول جانبی فرآیند تولید خمیر سولفات از کاج ها است (رزین تال اول). آهار رزین بوسیله صابونی کردن رزین مذاب بکمک افزودن هیدروکسید سدیم و یا کربنات سدیم بدست می آید. این آهار امولسیون شده و یا بطور مستقیم به محلول کاغذ سازی افزوده می گردد. محلول رقیق امولسیون شده دارای PH بین 9 تا11 است.

آهار پرافین4

پرافین هیدرو کربورهای با وزن ملکولی نسبتا زیاد (300 تا700 ) بوده که بعنوان باقیمانده پالایش یا بعنوان بخشی از تقطیر از نفت خام بدست می آید. نقطه ذوب آن بین 120تا200  درجه فارنهایت    می باشد. پارافین هادرآب محلول نبوده و از نظر شیمیائی خنثی هستند. برای آماده سازی ابتدا پارافین را ذوب کرده و بعد در محیط آبی بحالت امولسیون در می آورند.

آهار پرافین در صنایع کاغذ معمولا بصورت مخلوط با رزین (بین 20تا40درصد وزن خشک رزین) مورد استفاده قرار می گیرد. این ترکیب نه تنها مقاومت در مقابل نفوذ آب را بهبود بخشیده، بلکه خواص دیگری نظیر چاپ پذیری، باز شدن لایه ها ، دوام تا ماندن و غیره را بهبود می بخشد. از آهار پارافین در صنایع تخته فیبر فقط برای بهبود در مقاومت به نفوذ آب استفاده می گردد.

آهارقیر5

آهار قیر بصورت امولسیون مورد استفاده قرارگرفته و بوسیله آلوم رسوب داده می شود. درجه حرارت محلول خمیر و ماشین شکل گیری نباید بیش از 135 درجه فارنهایت باشد. مکا نیسم قرار گرفتن ذرات آهار قیر بر روی الیاف متا ثر از تر کیبی از در گیر شدن ذرات در فلاک های آلوم و نیروهای الکترواستیک بین سطح الیاف و آهار می باشد. پس از افزودن آلوم لازم است زمان کافی برای بوجود آمدن پدیده فوق در نظر گرفته شود که بدین منظور محلول خمیر مدتی را در مخازن حد وسط توقف خواهد داشت. برای رسوب بهترPH درجعبه تغذیه باید بین5/4تا 5 تنظیم گردد.

آهار قیر مقاومت اتصال را کاهش نمی دهد. در واقع این آهار نه تنها مقاومت را کاهش نداده ، بلکه در اثر شکل گیری خوب و بهبودی در آبگیری درمقایسه با دیگر آهارها مقاومت کششی خمشی تخته فیبر عایق را افزایش می دهد.

استفاده از قیر _ بدلیل داشتن رنگ تیره_ درصنعت تخته فیبرsidingو انواع دیگر استفاده می شود.

چسب های تخته فیبر

لیگنین مهمترین اتصال دهنده در ساخت تخته فیبر می باشد. اگر لیگنین در فرایند تولید خمیر ظاهر شده و در پرس گرم فعال گردد، به استفاده از چسب بیشتر در تولید تخته فیبر نیاز نخواهد بود. بطوریکه مازونیت هنوز هم بدون استفاده از چسب در حال ساخت تخته فیبر با روش تر است ولی در اغلب فرآیندهای دیگر با افزودن چسب سعی در بهبود اتصال لیگنین یا بوجود آوردن اتصال مصنوعی در غیاب اتصال لیگنین دارند.

بدلیل اینکه در فرآینده خشک تولید تخته فیبر امکان بکارگیری توان بالقوه تشکیل اتصال بوسیله لیگنین وجود ندارد، در این تولید تخته فیبر سخت روش خشک و ام. دی. اف منحصرا متکی به استفاده از چسب می باشیم.

در تولید تخته فیبر S2S با روش تر نیز نمی توان از رزینهای گرما سخت (ترموست) نظیر رزین های فنلیک، استفاده کرد. زیرا در این حالت قبل از پرس گرم کیک الیاف تحت تاثیر سیکل شدید خشک کردن قرار می گیرد.

دراین شرایط رزین های فنلیک در اثر حرارت سخت شده و پس از فشرده شدن در پرس قادر به تشکیل اتصال نمی باشند. دراین موارد می توان از رزین های ترموپلاستیک نظیر روغن کاج و قیرهای منشاء طبیعی استفاده کرد. از روغن های خشک کردن مانند روغن برزک ، روغن tunq و روغن تال به تنهایی یا بصورت مخلوط با رزینهای ترموپلاستیک آنها نیز می توان استفاده کرد.

در صنعت تخته فیبر کوشش در جهت استفاده از سایر چسبها نظیر نشاسته ، کازئین، چسب های حیوانی لاتکس ها ، تانن ها و غیره نیز شده است .از بین چسب های فوق امروزه فقط نشاسته از اهمیت صنعتی برخوردار است که بعنوان چسب ثانویه به خمیر تخته فیبر عایق افزوده می شود.

چسب های رزینی و روغن های خشک کردن نه تنها الیاف را به یکدیگر متصل کرده ، بلکه دارای اثر آهار زنی نیز است. تاثیر آهار زنی نه تنها بدلیل بوجود آمدن تغییرات سطحی الیاف بوده، بلکه در مورد رزین های فنلی از واکشیده شدن محصول نهائی نیز جلوگیری می کند. معمولا الیاف تحت تاثیر رزین هائی که بداخل آنها نفوذ می کند قرار می گیرند. این رزینها الیاف را آغشته می کنند و اتصال قوی بین آنها بوجود می آورند. بدین تر تیب از بین بردن کامل و اکشیدگی با مصرف بیش از نیاز رزین امکان پذیر است. مقدار متعارف مصرف رزین فنلیک معادل1 تا2 درصد در تخته فیبر سخت روش تر و5تا6 درصد در تخته فیبر سخت روش خشک می باشد. درروش تر هیچگونه بهبودی درمقاومت ها و جذب آب در مقدار مصرف بیش از 3 درصد مشاهده نگردیده است (Marietta American). مصرف رزین اوره_ فرم آلدئید در تولید تخته ام. دی. اف روش خشک بیشتراز مقدار رزین فنلیک بوده و به حدود 8 تا11 درصد می رسد.

عمل آوری با مواد ضد آتش وحفاظتی:

مواد ضد آتش:

چوب و محصولات چوبی نظیر تخته فیبر از مواد آتش گیر(قابل احتراق) هستند. اگر این مواد در معرض درجه حرارت زیاد قرار گیرند گازهای قابل احتراق تشکیل داده که نه تنها باعث تخریب در اثر آتش شده، بلکه تولید دود کرده که از دید انسان کاسته، فرار را مشکل کرده و به دستگاه تنفسی آسیب     می رسانند. اگر در مورد محصولاتی نظیر ستون ها ، تیرها و کف ساختمان دوام در مقابل آتش (مقاومت در مقابل نفوذ آتش) از اهمیت زیادی برخوردار است در مورد موادی نظیر تخته چند لا، تخته خرده چوب و تخته فیبر پخش شعله ، قابلیت سوختی و بوجود آمدن دود از اهمیت زیادی بر خوردار است.

در استاندارد شماره84 آئین نامه ASTM(1980ASTM) روش های استاندارد آزمایش این خصوصیات ارائه شده است. نتایج بصورت مقادیر نسبی در مقایسه با تخته سیمانی از_ بست و چوب بلوط قرمز ارائه می گردد. در این مقیاس قابلیت آتش گیری تخته سیمانی از _ بست معادل صفر و قابلیت آتش گیری چوب بلوط قرمز 100 می باشد. بعنوان مثال در ماده ای با ضریب پخش شعله200  ، شعله در شرایط استاندارد با سرعت دو برابر چوب بلوط انتشار می یابد.

مواد مختلف با توجه به ضریب پخش شعله بطریق زیر گروه بندی شده اند  (1972FSUSDA):

طبقه  A :0 _25   

طبقه B :26_75

طبقه C : 76_200

طبقه D :201_500

طبقه E :500        

از مواد طبقه A برای مسیر های خروجی ساختمان های بدون سیستم آب پاش استفاده شده و اغلب در ساخت وسایل بزرگ و مصرف در ساختمان های عمومی بکار می روند. از طبقه  Bبرای دبستان ها ، هتل ها و غیره استفاده می شود.

عمل آوری با مواد حفا ظتی

تخته فیبر نظیر دیگر مواد چوبی اگر در شرایط مناسب حمله عوامل مخرب قرار گیرد سریعا تخریب    می گردد. در چنین شرایط عمل آوری این تخته فیبر با مواد ضد حشره و قارچ ضروری است. مخصوصا اگر این محصولات به نقاط گرم و مرطوب استوائی حمل گردند این نوع عمل آوری اجتناب نا پذیر است.

پنتا کلرو فنات سدیم(G MitroI) که یک نمک سدیم محلول در آب پنتا کلروفنل است از متداول ترین نمک ها می باشد. که در تخته فیبر برای حفاظت در مقابل موریانه، پوسیدگی... مورد استفاده قرار     می گیرد. این مواد به اندازه کافی برای باقیماندن 5/0 درصد در محلول (مبنائ وزن خشک الیاف) برای حفاظت در مقابل پوسیدگی به محلول خمیر افزوده می شود. در صورت نیاز به حفاظت در مقابل موریانه نیاز به با قیماندن تا75/0 درصد است ولی افزودن این ماده از قابلیت آهار زنی می کاهد.

انتخاب ریفانر

ریفانر های اولیه بر پایه ظرفیت شان انتخاب می شوند . مقدار انرژی  مخصوص که برای محصولات مختلف در قسمت قبلی ارائه گردیده می تواند در انتخاب ریفانر به عنوان راهنما بکار رود . اغلب این انرژی در مرحله اولیه تولید خمیر مورد استفاده قرار می گیرد ، بطوریکه در ریفانر های ثانویه فقط یک تا دو اسب بخار _ روز بر تن      انرژی مصرف می گردد.

جدا سازی الیاف با ریفانر  تحت فشار

ریفانر های تحت فشار از انواع آسیاب های دیسکی بوده که در آنها خرده چوب در محیط بخار اشباع تحت فشار به الیاف تبدیل می گردد. شکل زیر که بر پایه تحقیقات اسپلاند ترسیم شده است نشان می دهد که اگر درجه حرارت ریفانر به بیش از 300F افزایش یابد افت خیلی زیادی در انرژی مورد نیاز جداسازی الیاف خرده چوبهای سوزنی برگ و پهن برگ اتفاق می افتد . این کاهش مصرف انرژی در اثر نرم شدن حرارتی بوده که جدا سازی مکانیکی آسان الیاف در لایه بین سلولی را امکان پذیر می سازد . حالت اخیر اساس تکنولوژی در فرایند جدا سازی الیاف تحت فشار است

[ جمعه 14 تیر‌ماه سال 1392 ] [ 01:45 ق.ظ ] [ شهرام کاظمی ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

آمار سایت
تعداد بازدید ها: 59965