1. مقدمة
المواد المضافة هي مواد تستخدم لتحسين الورق النهائي نفسه أو للمساعدة في عملية صناعة الورق.
- إضافات وظيفية يتم استخدام المواد المضافة مثل الأصباغ وعوامل التحجيم الداخلية والمواد اللاصقة لزيادة القوة عند البلل أو الجفاف والحشو لتحسين أو نقل بعض الصفات إلى منتج الورق ويجب الاحتفاظ بها على الورقة لتكون فعالة.
- إضافات التحكم يتم إضافة مواد مثل المبيدات الحيوية، ومساعدات الصرف، ومساعدات الاحتجاز، وعوامل التحكم في درجة الحرارة، ومزيلات الرغوة لتحسين عملية صناعة الورق ولكنها لا تؤثر بشكل مباشر على المنتج ولا تبقى بالضرورة على المنتج.
ملحوظة: للعديد من الإضافات تأثيرات متعددة في آنٍ واحد. على سبيل المثال، يُستخدم الشبّ لتحجيم الصمغ في الظروف الحمضية، ولكنه يُستخدم أيضًا كعامل تصريف واحتجاز. يُضاف كلا النوعين من الإضافات إلى الخام قبل صناعة الورق.
2. قياس وضخ المواد المضافة
المواد المضافة السائلة مواد كيميائية باهظة الثمن، ويجب استخدامها بمستويات دقيقة. لذلك، عادةً ما تُقاس في النظام باستخدام مضخات قياس الإزاحة الإيجابية.
- استخدم المرشحات المناسبة (على سبيل المثال، 10 شبكة أو شاشة أدق) أمام مدخل المضخة لتجنب انسداد صمامات الفحص.
- إستخدم خط مدخل المضخة (12 مم / ½ بوصة على الأقل) للمواد المضافة ذات اللزوجة أعلى من 100 سنتيبويز.
- توظيف أ جهاز قياس التدفق لضمان التدفق السليم لكل مادة مضافة.
غالبًا ما يكون الضخ فوق الضغط المحيط أكثر فعالية؛ ويمكن استخدام مقياس ضغط مع مخرج مُضغَط لتوفير معدل تدفق نوعي. ومن المثير للدهشة أن العديد من موردي المواد المضافة يشرفون على إضافة منتجاتهم، وقد يحددون معدلات التدفق في المطاحن - رغم جهلهم بكيفية تفاعل منتجاتهم مع مواد مضافة أخرى (غير معروفة) للطرف الرطب.
3. الإضافات الوظيفية
3.1 الحشوات
الحشوات هي أصباغ تضاف إلى المخزون من أجل العتامة والسطوع تحسينات أوراق الطباعة.
الخصائص المثالية للحشوات تتضمن:
- سطوع عالية
- معامل انكسار مرتفع (لتشتت الضوء والتعتيم)
- حجم جسيمات صغير وموحد (للحصول على ورق أكثر نعومة)
- انخفاض قابلية الذوبان في الماء والخمول
- منخفضة التكلفة ومنخفضة التآكل
- انخفاض الثقل النوعي
- مستويات احتفاظ عالية (حوالي 50% محتفظ بها على الورقة)
مواد الحشو الشائعة:
- كربونات الكالسيوم المطحونة أو المترسبة (PCC):مناسب للآلات التي تعمل عند درجة حموضة ≥ 7
- Titanium Dioxide
- الطين (الكاولين)
ملحوظة: تتراوح مستويات الحشو بين ١٠٪ و٣٠٪. قد تؤدي إضافة كمية أكبر إلى جفاف الورق نتيجةً لانخفاض تماسك الألياف. لا تُستخدم الحشوات في الورق المقوى أو الورق الذي يتطلب قوة عالية.
الجدول 4.1 - خصائص حشوات الورق وأصباغ الطلاء
- طين صالح للأكل:
- غير مكلف، يتم استخراجه من الرواسب الطبيعية
- السطوع: 80%–92%
- معامل الانكسار: 1.55
- الوزن النوعي: ~2.58
- كاشط
- حجم الجسيمات: 40%–90% < 2 ميكرومتر
- تمثل حوالي 90% من جميع الحشوات المستخدمة
- كربونات الكالسيوم (الطباشير والحجر الجيري):
- حشو حديث مهم
- الشكل: الكالسيت (طبيعي)، PCC (مترسب)
- متطلبات الرقم الهيدروجيني: ≥ 7.0
- السطوع: 92%–95%
- معامل الانكسار: 1.65
- الوزن النوعي: 2.7–2.85
- حجم الجسيمات: 0.5-3 ميكرومتر
- التكلفة: 200-500 دولار/طن
- تآكل منخفض
- يوفر PCC تحكمًا أفضل في حجم الجسيمات ونقاء أعلى وشحنة سطح قابلة للتعديل (إمكانات زيتا)
- صنع بواسطة:
- خلط CaO مع الماء → Ca(OH)₂
- إدخال ثاني أكسيد الكربون (على سبيل المثال، من غازات مداخن أفران الجير) → كربونات الكالسيوم (المترسبة)
يتمتع PCC بمعامل تشتت أعلى من كربونات الكالسيوم المطحونة، مما يحسن العتامة والسطوع.
