مواد و روش های تولیدکاغذ سنگی

کاغذ سنگی

کاغذ از سنگ آهک یا کاغذ ضد آب با نام­ های کاغذ از کربنات کلسیم یاRMP (rich mineral paper) نیز شناخته می ­شود. 85 درصد ماده تشکیل دهنده کاغذ سنگی از کربنات کلسیم است. غنی ­ترین منبع کره زمین سنگ است و بیشترین سنگی که روی کره زمین موجود است سنگ پایه آهکی است، که می­ توان کربنات کلسیم را از آن استخراج کرد . 15 درصد مواد تشکیل دهنده این کاغذ از پلیمر پلی ­پروپیلن و یا پلی­ اتیلن است. برای اتصال کربنات کلسیم و مواد رزینی که همان پلی پروپیلن و پلی اتیلن است از موادی به نام عامل اتصال استفاده می ­شود. پس از مخلوط شدن مواد اولیه مذکور، کاغذ سنگی به سه روش  فیلم دمشی (film blowing)، ورقه ای (cast film calendaring) ، غلتک ­رانی (calendaring) تولید می­گردد.

  کربنات کلسیم

کربنات کلسیم ماده‌ای شیمایی با فرمول CaCO₃ است.کربنات کلسیم یک ماده معدنی استثنایی است. کربنات کلسیم یاCaCO₃ ، بیش از ۴٪ از پوسته زمین را شامل و در سرتاسر دنیا پیدا می­‌شود. کربنات کلسیم یکی از پرکاربردترین مواد شناخته­ شده برای بشر است. این ماده می‌تواند به صورت مصنوعی تولید شود و البته در پوسته تخم مرغ و غشای جانورانی مانند حلزون و خرچنگ نیز موجود است. جنس مروارید نیز از کربنات کلسیم است.

کربنات کلسیم، برای استفاده در صنعت، از معدن استخراج می­‌شود.

کربنات کلسیم (CaCO₃) یکی از پرکاربردترین مواد معدنی است. اين ماده به دو صورت بلور كلسيت و آراگو نيت وجود دارد که در صنایع کاغذ، پلاستیک­‌ها، رنگ­‌ها و پوشش­‌ها هم به عنوان پرکننده و هم پوشش رنگی( به علت رنگ سفید مخصوصش) کاربرد دارد. در صنعت کاغذسازی به خاطر روشنایی بالا و پراکندگی نورش در تمام دنیا با ارزش است و از آن به عنوان یک پرکننده ارزان استفاده می­‌شود تا سطح کدر کاغذ را روشن کند.

پلی اتیلن

پلی‌اتیلن رایج­‌ترین پلاستیکی است که امروزه مورد استفاده قرار می‌­گیرد پلی اتیلن یک نوع پلیمر است که از سنتز شیمیایی اتیلن بدست می­ آید و معمولا از ترکیب نفت خام و گاز­های طبیعی به وجود می­‌آید. برخی از نام ­های غیر رسمی آن polythene یا polyethylene می­‌باشد، علاوه بر این به اختصار PE نیز نامیده می­‌شود. پلی اتیلن از انواع پلیمر­های گرمانرم(thermoplastic) می­‌باشد که در درجه اول در صنعت بسته­‌بندی جهت تولید اقلامی از قبیل کیسه­‌های پلاستیکی، فیلم­‌های پلاستیکی و ظروف از جمله بطری­‌ها و غیره استفاده می­‌شود

  پلی پروپلین

پلی پروپیلن از پلیمریزاسیون پروپیلن در شرایط دما و فشار نسبتا ملایم و در حضور کاتالیست معروف زیگلر– ناتا(ziegler – natta catalyst) بوجود می­ آید. پلی­ پروپیلن (Polypropylene) یا به اختصار (PP) یکی از پلیمر­های پر مصرف در صنایع مختلف به شمار می­ رود که خواصی همچون سبکی، استحکام، مقاومت بالا در برابر حرارت، سفتی و پایداری انعطاف را در خود به صورت یکپارچه جا داده ­است.

عوامل اتصال

بسیاری از مواد پرکننده معدنی با محیط پلیمری سازگاری نداشته، نمی­‌توانند با آن جفت شوند. لذا برای بهبود چسبندگی در سطح مشترک بین پرکننده و پلیمر، از موادی به نام مواد عوامل اتصال(coupling agent) استفاده می­‌شود. این مواد با تشکیل پیوند­های بین مولکولی در میان سطح پرکننده و شبکه پلیمری، باعث چسبندگی در سطح مشترک می­‌شوند. به این ترتیب، تنش اعمالی به کامپوزیت از طریق شبکه به نحوی بهتر به ذرات پرکننده یا الیاف انتقال می­‌یابد و در نتیجه، استحکام کامپوزیت بهبود بیش‌تری می­‌یابد. یک مولکول متصل کننده، عموماً حاوی یک گروه عامل معدنی و یک گروه ماده آلی است. عوامل اتصال به سه گروه اصلی طبقه­ بندی ‌می‌شوند: آلی، غیر آلی و آلی- غیر آلی.

  تجهیزات فیلم دمشی (بلوئینگ)

همانطور که در شکل زیر مشاهده می شود، پس از خروج مذاب پلیمری از انتهای سیلندر مواد مذاب اکسترودر وارد قالب می شود. در روش دمشی، قالب دستگاه به صورت حلقوی بوده و مواد خارج شده از قالب به صورت حلقوی بوده و مواد خارج شده از قالب به صورت مایع هستند که در اثر وزش باد از خرطوم های اطراف آن خنک شده و گلدان فیلم به ضخامت مشخصی تشکیل می شود. ضخامت فیلم توسط قالب تعیین می شود و شدت وزش باد تعیین کننده عرض فیلم پلیمری است.  در این فرآیند ، هوا  به حلقه اکسترود شده فشار وارد می کند تا فیلم را بسط دهد و چارچوپ صاف خطوط، قبل از سرد و سفت شدن(annealing)، فیلم اکسترود شده را می کشد. دستگاه تولید این فیلم ها شامل سیستم خنک کن  داخلی، تثبیت حباب تولیدی، سیستم اتوماتیک کنترل ضخامت و دمای قالب، سیستم های دوخت و برش و چاپ است.

تجهیزات فیلم دمشی

تجهیزات روش ورقه ای ( کستینگ)

فرآیند ریخته ­گری عبارت است از: تولید صفحات کاغذ پس از ذوب در اکسترود ، خروج از قالب و کشیدگی توسط غلتک­ ها.

روش اصلی صنعتی برای تولید فیلم های پلیمری، فرآوری ورقه ای آن است. پس از خروج مذاب از اکسترودر، مطابق شکل زیر، پلیمر به صورت ورقه ای شکل دهی می شود و پس از این مرحله، فیلم ها سرد و رول می شوند.

تجهیزات ریخته گری

تجهیزات غلتک رانی( رولینگ)

در فرآیند غلتک­ رانی، صفحه و ورقه ­هاي نازك پلاستیکی با استفاده از فشردن و هدایت پلاستیک از میان فضاي تنگ (Nip) بین دو یا چند غلتک دوار تولید می­ شوند .

رول های کلندر می توانند برای ایجاد فیلم از پلیمرهای داغ یا کشش بیشتر آن ها به هدف کاهش ضخامت به کار روند و این واحد شامل چند مرحله توزین و اختلاط مواد اولیه، کامپاندسازی و خوراک دهی کلندر، پیکربندی کلندر، آب دیده کردن رول ها و برجسته سازی  و پیچش است.

تجهیزات غلتک رانی

لمینه کردن و پوشش دهی

در فرآیند لمینه کردن (Laminating)، دو یا تعداد بیشتری فیلم به شکل ساندویچی با هم ادغام می شوند. پوشش دهی( Coating) فیلم های پلیمری نیز به کمک اکستروژن با ایجاد فیلمی بر روی بستر یا فیلمی دیگر به کار می رود. این دو فرآیند به سفارش مشتری انجام می شود.