تأثیر اختلاط گونه‌های پهن‌برگ جنگلی و غیرجنگلی بر ویژگی‌های خمیرکاغذ شیمیایی-مکانیکی CMP (مطالعه موردی: کارخانه چوب و کاغذ مازندران)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس صنایع چوب کاغذ مازندران

2 دانشیار گروه چوب و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استادیار گروه چوب و کاغذ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 معاونت صنعت کارخانه چوب و کاغذ مازندران

چکیده

 
سابقه و هدف:از محدودیت­هایی که کارخانجات خمیر و کاغذ در کشورها ی دارای کمبود چوب سوزنی برگ با آن مواجه اند می توان  به مواردی نظیر: تخریب، کاهش سطح جنگل ها، عدم توسعه جنگل کاری­ها و نیز تأمین ارز مورد نیاز برای واردات خمیر کاغذ شیمیایی الیاف بلند، برای تأمین ماده اولیه اشاره کرد (2). کاغذ روزنامه مورد نیاز در کشور توسط صنایع داخلی همچون صنایع چوب و کاغذ مازندران تولید شده و یا از طریق واردات تامین می­گردد. طراحی خط تولید خمیرکاغذ شیمیایی-مکانیکی کارخانه چوب کاغذ مازندران جهت تولید کاغذ روزنامه بر پایه ی گونه­ ممرز (75%) و راش (25%) بوده است. دلایلی از قبیل کمبود این دو گونه و هزینه زیاد واردات خمیرکاغذ الیاف بلند سوزنی ­برگ سبب شده که این کارخانه قسمتی از ماده اولیه خود را با صنوبر جایگزین نماید. با توجه به کمبود گونه­های راش و ممرز، بررسی امکان کاربرد گونه­های چوبی دیگر برای جایگزینی بیشتر با دو گونه مذکور به عنوان ماده اولیه ضروری به نظر می رسد. زینلی و همکاران (2011) استفاده از چوب شاخه ممرز و راش به‌ جای بخشی از چوب تنه ممرز و راش در تولید خمیرکاغذ CMP را مورد تحقیق قرار دادند. سایر تحقیقات(5،8) نشان داد که می­توان خمیرکاغذ صنوبر و توس سفید را به عنوان بخشی از ماده اولیه صنایع چوب و کاغذ مازندران، جایگزین راش و ممرز نمود. هدف از این تحقیق، بررسی قابلیت اختلاط گونه­ها بر اساس موجودی جنگل­های تحت مدیریت شرکت صنایع چوب و کاغذ مازندران و گونه­های غیرجنگلی خریداری شده شرکت بود. از این رو، چهار گونه جنگلی شامل بلوط، افرا، توسکا و کلهو و دو گونه پهن ­برگ غیرجنگلی شامل بید و صنوبر جهت جایگزینی گونه‌های راش و ممرز کارخانه مورد تحقیق قرار گرفتند.
مواد و روش‌ها: گونه­های چوبی مورد استفاده از جنگل­های طبیعی و دست­کاشت شمال کشور تهیه و با استفاده از خردکن صنعتی شرکت چوب و کاغذ مازندران خرده چوب­ها تهیه شدند. از مایع پخت مورد استفاده در کارخانه چوب و کاغذ مازندران برای تهیه خمیرکاغذ شیمیایی- مکانیکی در این تحقیق استفاده شد. شرایط خمیرکاغذسازی، شامل نسبت مایع به خرده چوب 7 به1 در دمای 170 درجه سانتی­گراد در زمان های پخت متفاوت (120-30 دقیقه) به منظور دستیابی به بازده بهینه (85 درصد) بود. رنگبری خمیرکاغذ با پروکسید هیدروژن انجام شد. سپس خمیرها تا درجه روانی 25±325 میلی لیتر(CSF) پالایش شدند. در ادامه کاغذ دست ساز با گراماژg/m2 60 طبق استاندارد تاپی تهیه و ویژگی­های نوری  و مکانیکی آن طبق استاندارد های  ISO تعیین شد.
یافته‌ها:نتایج ارزیابی خواص مقاومتی و نوری کاغذ قبل و  بعد از عمل رنگبری خمیرکاغذ نشان داد که بهترین ترکیب گونه­ها از نظر خواص مقاومتی و درجه روشنی مربوط به تیمار با مقدار درصد اختلاط حاوی ممرز(45%)، صنوبر(40%) و راش(15%) بوده است.
ممرز با دیگر گونه ها مورد بررسی قرار گرفت. تهیه خمیرکاغذ از ترکیب گونه‌‌ها در قالب نه تیمار گونه‌های پهن ‌برگ جنگلی شامل بلوط، افرا، توسکا و کلهو، و گونه‌های پهن ‌برگ غیر جنگلی شامل بید و صنوبر جهت جایگزینی مواد اولیه مصرفی کارخانه انجام شد. شرایط خمیرسازی، شامل نسبت مایع به خرده چوب 7 به1 در دمای 170 درجه سانتی‌گراد و همچنین در زمان های متفاوت (30-120 دقیقه) به منظور دستیابی به بازده بهینه (85 درصد) بود. نتایج ارزیابی خواص مقاومتی و نوری کاغذ قبل و بعد از عمل رنگبری خمیرکاغذ نشان داد که بهترین ترکیب گونه‌ها از نظر خواص مقاومتی و درجه روشنی مربوط به تیمار با مقدار درصد اختلاط حاوی ممرز(45%)، صنوبر(40%) و راش(15%) بوده است

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of mixing the forest and non-forest hardwood species on the chemi-mechanical pulp (CMP) properties (Case study: Mazandaran Wood and Paper Industries)

چکیده [English]

 
Background and objectives: To supply the raw material there are some limitations for pulp and paper mills in countries including low source of softwoods such as destruction, diminishing forest area, undeveloped forests, and the required budget to import long fiber chemical pulp (2). Required newsprint paper is prepared by the product of Mazandran wood and paper mill or trough imports. To produce newsprint paper in Mazandran wood and paper industry, chemi-mechanical pulp plant was devised base on Hornbeam (75%) and Beech (25%) species. Due to shortage of these species, the replacement of mentioned species with other sustainable and efficient wooden alternative species is necessary. Hence, the mill has substituted partial of its raw materials with Populus. Due to source restriction of Beech and Hornbeam wood, research on the possibility of the replacement of these specious with other species was necessary. The feasibility of using branch woods of Hornbeam and Beech in compound of hardwoods Stems Wood mixture on CMP pulp properties was investigated by other researchers (10). Furthermore, other research projects illustrated that utilization of Birch and Populus as part of raw material of Mazandran wood and paper mill with Hornbeam and Beech is possible (5,8). The aim of this research work was to explore the possibility of partially replacement of Beech and Hornbeam woods with other under management species of the mill. Therefore, the feasibility of substitution of four forest species (Oak, Maple, Alder and Persimmon) and two non-forest species (Willow and Populus) to replace with the raw material of the mill was investigated by this study.
Materials and methods: The wooden species were gathered from forest and non-forest lands in the north of Iran and converted to chips by the chipper of Mazandran pulp and paper mill. Pulping stage was conduct by the cooking liquor of Mazandran pulp and paper mill. The various species were pulped via liquor to wood ratio of 7:1 at 170 °C and at different cooking times (30-120 min) in order to achieve optimum yield (85 percent). To bleach, the chips were subjected to hydrogen peroxide. Then, the pulps were refined to freeness degree of 325±25 ml CSF. According to the TAPPI standard methods handsheets of 60 g/m2 were made. Optical and mechanical properties of the made papers were determined base on ISO standard methods.
Results: The results of evaluating the strength and optical properties of the papers indicated that the best combination of species regarding to strength and brightness characteristics can be achieved by a mixture of 40 % Populous, 45% Hornbeam and 15% Beech.
Conclusion: For all treatments, tensile index, burst index, and tear index were elevated by increasing used percent of Populus. Although brightness level of the pulps was improved by augmentation the ratio of Populus, the opacity of papers dropped.   

Keywords: Forest and non-Forest hardwood species, Newsprint paper, Chemi-mechanical pulp, optical and mechanical properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Forest and non-Forest hardwood species
  • Newsprint paper
  • Chemi-mechanical pulp
  • optical and mechanical properties