سفید کردن کاغذ و ضذعفونی کاغذ چگونه انجام می شود؟

فرآیند گندزدایی و سفیدسازی خمیر کاغذ از مراحل کلیدی در صنعت تولید کاغذ است که تأثیر مستقیم بر کیفیت نهایی، دوام و ایمنی محصولات کاغذی دارد. در این مرحله، هدف اصلی حذف ترکیبات آلی رنگ‌زا، باکتری‌ها، قارچ‌ها و ناخالصی‌های فیبری است تا خمیری یکنواخت، تمیز و با رنگ روشن حاصل شود. استفاده از محلول‌های ضدعفونی‌کننده و سفیدکننده مناسب نه‌تنها موجب افزایش سفیدی و شفافیت کاغذ می‌شود، بلکه از بوهای نامطلوب، رشد میکروبی و تغییر رنگ در زمان نگهداری نیز جلوگیری می‌کند. امروزه در بسیاری از واحدهای مدرن، از مواد گندزدا و سفیدکننده‌ی ایمن و زیست‌تخریب‌پذیر به‌جای ترکیبات کلردار سنتی استفاده می‌شود تا اثرات زیست‌محیطی کاهش یابد.

در این مقاله، ابتدا مروری جامع بر فرآیندها و فناوری‌های نوین سفیدسازی و ضدعفونی در صنعت خمیر و کاغذ ارائه می‌شود و سپس محصول سرفوسیب  به‌عنوان یک محلول چندمنظوره‌ی کارآمد برای گندزدایی، حذف رنگ و بهبود سفیدی خمیر معرفی و بررسی می‌گردد.

پیشنهاد می کنیم قبل از ادامه، مقالات زیر را مطالعه بفرمایید:

♣ تصفیه فاضلاب صنایع و کارخانجات، چالش ها و راهکارها

♣ تصفیه فاضلاب صنایع نساجی و کاغذسازی

خمیر و کاغذ چیست؟

صنعت خمیر و کاغذ یکی از قدیمی‌ترین و در عین حال پیشرفته‌ترین شاخه‌های صنایع سلولزی است که به تولید انواع کاغذ، مقوا و فرآورده‌های وابسته می‌پردازد. واژه‌ی خمیر (پالپ) به ماده‌ی اولیه‌ای می گویند که از تجزیه و آماده‌سازی مواد سلولزی، عمولاً چوب، الیاف گیاهی، یا حتی کاغذ بازیافتی، به‌دست می‌آید. این خمیر، شامل الیاف سلولزی تمیز است که پس از عبور از مراحل مختلف پالایش، شست‌وشو، سفیدسازی و تصفیه، برای تشکیل ورقه‌های کاغذی آماده می‌شود.

مراحل تولید کاغذ و مقوا در صنایع سازی

ساخت کاغذ و مقوا یک فرآیند چند مرحله ای است که شامل شکستن الیاف، معلق کردن آنها در آب، تشکیل یک ورق و خشک کردن ورق برای ایجاد کاغذ است. توجه به این نکته مهم است که مشخصات فرآیند کاغذسازی بسته به نوع کاغذ تولیدی، مواد خام مورد استفاده و مصرف نهایی کاغذ می تواند متفاوت باشد. یکی از مراحل مهم در ساخت کاغذ و مقوا، سفید کردن کاغذ است.

مراحل کلی ساخت کاغذ به شرح زیر است:

1. تهیه مواد اولیه

ماده‌ی اصلی در تولید کاغذ، خمیر چوب است که از الیاف سلولزی موجود در درختان به دست می‌آید. درختان نرم‌چوب مانند کاج و سخت‌چوب مانند بلوط و توس هر دو می‌توانند منبع تهیه‌ی خمیر باشند. علاوه بر چوب، مواد دیگری مانند پنبه، کتان، باگاس (تفاله نیشکر) و حتی کاغذهای بازیافتی نیز در تولید کاغذ به‌کار می‌روند. برای آماده‌سازی مواد خام، ابتدا چوب‌ها پوست‌گیری و به تراشه‌هایی کوچک تبدیل می‌شوند تا آماده‌ی ورود به مرحله‌ی خمیرسازی شوند.

2. خمیرسازی

در این مرحله، هدف اصلی جدا کردن الیاف سلولزی از یکدیگر و تولید توده‌ای خمیری است که پایه‌ی کاغذ را تشکیل می‌دهد. دو روش اصلی برای خمیرسازی وجود دارد:

• روش مکانیکی: در این روش تراشه‌های چوب با استفاده از آسیاب‌ها و سنگ‌های ساینده خرد و له می‌شوند تا الیاف از هم جدا شوند. این روش سریع‌تر و ارزان‌تر است، اما کاغذ حاصل از آن مقاومت کمتری دارد و برای روزنامه‌ها یا بسته‌بندی‌های سبک مناسب است.

• روش شیمیایی: در این روش، از مواد شیمیایی مانند سود سوزآور (NaOH) و سولفیت‌ها برای حل کردن لیگنین استفاده می‌شود. این روش الیاف را سالم‌تر و قوی‌تر نگه می‌دارد و برای تولید کاغذهای باکیفیت مانند کاغذ چاپ یا تحریر به‌کار می‌رود.

گاهی نیز از روش‌های ترکیبی (مکانیکی–شیمیایی) استفاده می‌شود تا هم بازدهی بالا و هم کیفیت مناسب به دست آید.

3. بلیچینگ یا سفید سازی کاغذ

خمیر به‌دست‌آمده از چوب معمولاً رنگی زرد یا قهوه‌ای دارد، زیرا مقداری از لیگنین در آن باقی مانده است. برای تولید کاغذهای سفید و روشن، فرآیند سفیدسازی (Bleaching) انجام می‌شود. در این مرحله، ترکیبات رنگی (کروموفورها) از طریق واکنش‌های اکسیداسیون یا احیا از بین می‌روند. این فرآیند بسته به نوع کاغذ، در چند مرحله متوالی انجام می‌شود تا میزان سفیدی و روشنی دلخواه حاصل شود.

مراحل سفید کنندگی کاغذ

فرآیند سفید کردن کاغذ شامل چندین مرحله است که در هر مرحله از مواد شیمیایی و شرایط مختلف استفاده می شود:

سفیدسازی معمولاً شامل چند مرحله‌ی شیمیایی است که هر یک نقش خاصی دارند:

الف) مرحله دی‌اکسید کلر (ClO₂):
در این مرحله، دی‌اکسید کلر به عنوان عامل اکسیدکننده، باقی‌مانده‌ی لیگنین و مواد رنگی را تجزیه می‌کند. این مرحله بسیار مؤثر است و کاغذ را بدون آسیب زدن به الیاف، روشن‌تر می‌سازد.

ب) مرحله استخراج قلیایی:
در این گام، از محلول‌های قلیایی مانند سود سوزآور و گاهی پراکسید هیدروژن استفاده می‌شود تا محصولات محلول حاصل از مرحله‌ی قبل از خمیر جدا شوند و درخشش بیشتری حاصل شود.

ج) مرحله پراکسید هیدروژن:
در ادامه، ممکن است از پراکسید هیدروژن برای افزایش سطح روشنایی و حذف بقایای رنگی استفاده شود. این مرحله معمولاً در تولید کاغذهای سفید ممتاز یا کاغذهای چاپ با کیفیت بالا انجام می‌شود.

د) مرحله لیگنین‌زدایی با اکسیژن:
در این مرحله که پیش از سفیدسازی نهایی انجام می‌شود، از اکسیژن برای حذف بخشی از لیگنین استفاده می‌شود تا نیاز به مواد شیمیایی پرهزینه و آلاینده کاهش یابد. این روش از نظر زیست‌محیطی بسیار مطلوب است.

4. تشکیل دوغاب فیبر

پس از آماده‌سازی خمیر، الیاف با مقدار زیادی آب مخلوط می‌شوند تا دوغاب یکنواختی از الیاف معلق ایجاد شود. این دوغاب معمولاً حاوی ۹۵ تا ۹۹ درصد آب است. در این حالت، الیاف آزادانه در آب شناورند و می‌توانند به‌طور یکنواخت بر روی توری‌های ماشین کاغذسازی پخش شوند.

5. افزودن مواد افزودنی

برای بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی یا ظاهری کاغذ، مواد افزودنی مختلفی به خمیر اضافه می‌شود. از جمله:

• عوامل اندازه‌گیری: برای کنترل جذب آب و جلوگیری از پخش شدن جوهر.
• مواد پرکننده: مانند کربنات کلسیم یا خاک رس، برای افزایش نرمی و سفیدی.
• رنگ‌ها و رنگدانه‌ها: جهت ایجاد رنگ دلخواه در کاغذهای تزئینی یا صنعتی.
• چسب‌ها و کمک‌های نگهدارنده: برای استحکام بیشتر پیوند بین الیاف.

افزودن این ترکیبات باعث می‌شود کاغذ ویژگی‌هایی متناسب با کاربرد نهایی خود پیدا کند.

6. تشکیل ورق

در این مرحله، دوغاب الیاف بر روی یک پارچه مشبک یا توری سیمی در ماشین کاغذسازی ریخته می‌شود. آب به تدریج از میان توری تخلیه شده و الیاف بر سطح آن باقی می‌مانند و شروع به پیوند خوردن می‌کنند. در این زمان، ساختار ابتدایی ورق کاغذ شکل می‌گیرد.

7. فشار دادن (پرسینگ)

ورق تازه شکل‌گرفته هنوز مقدار زیادی آب دارد. برای حذف آب اضافی، کاغذ از میان مجموعه‌ای از غلتک‌های فشاری عبور داده می‌شود. این کار نه تنها رطوبت را کاهش می‌دهد، بلکه موجب تراکم و استحکام بیشتر الیاف نیز می‌شود.

8. خشك كردن

در این مرحله، کاغذ نیمه‌مرطوب از میان سیلندرهای خشک‌کن گرم عبور داده می‌شود. جریان هوای گرم و تماس مستقیم با سطح داغ غلتک‌ها، رطوبت باقی‌مانده را تبخیر می‌کند و ورق کاغذ را به شکل نهایی خود در می‌آورد. در پایان این مرحله، میزان رطوبت کاغذ به حدود ۴ تا ۶ درصد می‌رسد.

9. کلندرینگ (صاف سازی)

در فرآیند کلندرینگ، کاغذ از بین چند غلتک صاف و صیقلی عبور داده می‌شود تا سطح آن یکنواخت، براق و نرم شود. این مرحله برای کاغذهای چاپی اهمیت زیادی دارد، زیرا باعث بهبود کیفیت چاپ و وضوح رنگ‌ها می‌شود.

10. برش و تکمیل

در نهایت، کاغذ خشک و صیقلی به اندازه‌ها و ابعاد مورد نیاز (رول یا ورق) بریده می‌شود. سپس بسته‌بندی و برای مصارف مختلف مانند چاپ، بسته‌بندی، نوشتن یا صنایع خاص آماده‌سازی می‌گردد. برخی کارخانه‌ها در این مرحله عملیات تکمیلی دیگری مانند پوشش‌دهی یا لمینت نیز انجام می‌دهند تا محصول نهایی ویژگی‌های خاصی مانند مقاومت در برابر رطوبت یا درخشندگی بالا پیدا کند.

اهمیت ضدعفونی و گندزدایی کاغذ

ضدعفونی و گندزدایی در فرآیند تولید کاغذ، یکی از مراحل حیاتی برای حفظ کیفیت و ایمنی محصول نهایی محسوب می‌شود. خمیر کاغذ، به‌دلیل وجود مواد آلی و رطوبت بالا، محیطی بسیار مناسب برای رشد باکتری‌ها، قارچ‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها است. در صورتی‌که این آلودگی‌ها کنترل نشوند، می‌توانند منجر به تجزیه و فساد خمیر، تغییر رنگ، بوی نامطبوع، و حتی کاهش استحکام و کیفیت فیزیکی کاغذ شوند.

وجود آلودگی‌های میکروبی در خمیر نه تنها باعث افت کیفیت محصول نهایی می‌شود، بلکه در فرآیند تولید نیز مشکلاتی ایجاد می‌کند؛ از جمله ایجاد لجن میکروبی (Biofilm) در سیستم‌های لوله‌کشی و ماشین‌آلات، که باعث گرفتگی و کاهش کارایی تجهیزات می‌شود. همچنین برخی قارچ‌ها می‌توانند رنگ‌های ناخواسته تولید کنند یا باعث ایجاد لکه‌هایی بر سطح کاغذ شوند که در محصولات چاپی یا بسته‌بندی غیرقابل قبول است.

از دیدگاه بهداشت صنعتی نیز گندزدایی اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا رشد میکروارگانیسم‌ها ممکن است موجب انتشار ذرات آلرژی‌زا یا مواد سمی در محیط کار شود و سلامت کارگران کارخانه را به خطر اندازد. به همین دلیل، کارخانه‌های کاغذسازی معمولاً از مواد ضدعفونی‌کننده شیمیایی مانند ترکیبات کلردار، ایزوتیازولین‌ها، یا پراکسید هیدروژن برای کنترل رشد میکروبی در خمیر و سیستم‌های آبی استفاده می‌کنند.

علاوه بر کنترل مستقیم میکروارگانیسم‌ها، رعایت اصول بهداشت و نگهداری تجهیزات، تهویه مناسب و کنترل دما و pH نیز از عوامل کلیدی در جلوگیری از رشد آلودگی‌های زیستی در کارخانه‌های کاغذسازی است. در نتیجه، ضدعفونی و گندزدایی نه تنها کیفیت و دوام کاغذ را تضمین می‌کند، بلکه موجب افزایش بهره‌وری خط تولید و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری نیز می‌شود.

روش های ضدعفونی کاغذ چیست؟

فرآیند ضدعفونی در صنعت کاغذسازی نقش مهمی در کنترل آلودگی‌های میکروبی و حفظ کیفیت خمیر و محصول نهایی دارد. متداول‌ترین روش ضدعفونی استفاده از مواد شیمیایی اکسیدکننده است که می‌توانند باکتری‌ها، قارچ‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرند. در گذشته، کلر و مشتقات آن (مانند دی‌اکسید کلر، ClO₂) به‌طور گسترده برای گندزدایی و سفیدسازی به‌کار می‌رفتند، زیرا قدرت اکسیدکنندگی بالایی داشتند و در حذف لیگنین و آلودگی‌های زیستی بسیار مؤثر بودند.

با این حال، استفاده از کلر و ترکیبات کلردار با چالش‌های زیست‌محیطی همراه است. در فرآیندهای شیمیایی مبتنی بر کلر، ممکن است ترکیبات جانبی خطرناکی مانند دی‌اکسین‌ها و فوران‌ها تولید شوند که اثرات زیان‌باری بر محیط زیست و سلامت انسان دارند. در نتیجه، بسیاری از کارخانه‌های مدرن تولید کاغذ در دهه‌های اخیر به سمت استفاده از جایگزین‌های سازگار با محیط زیست حرکت کرده‌اند.

 این جایگزین ها عبارتند از ازن؛ پراکسید هیدروژن؛ پراستیک اسید. این مواد شیمیایی، به طور موثر میکروارگانیسم ها را بدون تولید محصولات جانبی مضر مانند دیوکسین ها یا ترکیبات کلردار از بین می برند.

مقالات مرتبط:

♣ گاز ازن؛ ضدعفونی‌کننده‌ای طبیعی یا تهدیدی پنهان؟ | اوزون چیست؟

♣ آب اکسیژنه ( هیدروژن پراکسید) و 17 کاربرد آن

سفید کردن کاغذ بازیافتی

بلیچینگ کاغذ، یک مرحله مهم در فرآیند بازیافت آن است. همانطور که در تولید کاغذ از خمیر بکر است. هدف از سفید سازی در بازیافت کاغذ حذف جوهر، رنگ باقیمانده و سایر ناخالصی ها از الیاف کاغذ بازیافتی برای تولید محصولات کاغذی بازیافتی با کیفیت بالا است.

روش های سفید کردن کاغذ بازیافتی و ضدعفونی آن

در این بخش، یک نمای کلی از فرآیند سفید کنندگی و ضدعفونی کاغذ بازیافتی ارائه می شود:

الف) مرکب زدایی

قبل از سفید کردن، کاغذ بازیافتی از طریق فرآیند جوهر زدایی که شامل حذف جوهر، پوشش‌ها و سایر آلاینده‌ها از الیاف کاغذ است، می‌رود. جوهر زدایی را می توان با استفاده از روش های مکانیکی، شیمیایی یا ترکیبی از هر دو انجام داد. مرکب زدایی شیمیایی، اغلب شامل استفاده از سورفکتانت ها و مواد شیمیایی برای جدا کردن ذرات جوهر از الیاف است.

ب) سفید سازی کاغذ بازیافتی

هنگامی که فرآیند جوهر زدایی کامل شد، الیاف کاغذ بازیافتی همچنان حاوی مقداری رنگ و ناخالصی باقی مانده هستند. سپس برای سفید کنندگی بیشتر الیاف و بهبود کیفیت آنها از سفید کردن استفاده می شود. روش های سفید کردن کاغذ بازیافتی معمولاً شامل مواد شیمیایی و شرایط ملایم‌تری در مقایسه با سفید کردن خمیر کاغذ بکر برای جلوگیری از آسیب الیاف است.

ج) ضدعفونی کاغذ بازیافتی

یکی از چالش‌های مهم در فرآیند بازیافت، وجود آلودگی‌های میکروبی در مواد اولیه است. کاغذهای جمع‌آوری‌شده ممکن است حاوی باکتری‌ها، قارچ‌ها و اسپورهای مقاوم باشند که در صورت عدم حذف، می‌توانند موجب تجزیه خمیر، ایجاد بو، تغییر رنگ و کاهش کیفیت محصول نهایی شوند. به همین دلیل، مرحله‌ی ضدعفونی یا گندزدایی معمولاً به‌صورت همزمان یا پس از سفیدسازی انجام می‌شود.

در این مرحله از مواد گندزدای اکسیدکننده همچون پراکسید هیدروژن، اوزون و پراستیک اسید استفاده می‌شود که علاوه بر نابودی میکروارگانیسم‌ها، اثرات جانبی سفیدکنندگی نیز دارند. کاربرد این مواد در دما و pH کنترل‌شده انجام می‌شود تا بیشترین کارایی و کمترین آسیب به الیاف حاصل گردد. با اجرای این مرحله، خمیر بازیافتی به ماده‌ای تمیز، سفید و ایمن برای تولید مجدد انواع کاغذ تبدیل می‌شود.

مواد شیمیایی رایج برای سفید کردن کاغذ بازیافتی

رایج ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در بلیچینگ کاغذ بازیافتی پراکسید هیدروژن (H₂O₂) و هیدروسولفیت سدیم (دی تیونیت سدیم) هستند. این مواد شیمیایی، توانایی بالایی در شکستن رنگ باقیمانده و درخشان کردن الیاف دارند. بسته به کیفیت نهایی مطلوب و ویژگی‌های خاص الیاف بازیافتی می‌توان از مراحل مختلفی از بلیچینگ استفاده کرد:

• بلیچینگ پراکسید هیدروژن: از پراکسید هیدروژن برای اکسید کردن و از بین بردن رنگ استفاده می شود.
• سفید کننده هیدروسولفیت سدیم: هیدروسولفیت سدیم یک عامل کاهنده است که می تواند الیاف را بیشتر سفید کند.

کلام آخر:

امروزه صنعت خمیر و کاغذ علاوه بر تأمین نیازهای سنتی مانند دفتر و چاپ، نقش مهمی در تولید بسته‌بندی‌های پایدار، فیلترهای صنعتی، دستمال‌های بهداشتی و محصولات تجزیه‌پذیر زیست‌محیطی دارد. پیشرفت فناوری، بازیافت مواد و استفاده از منابع جایگزین موجب شد که این صنعت به‌سمت تولید سبز و کم‌کربن حرکت کند. محصول سرفوسیب آرال شیمی یک محلول گندزدای قوی بر پایه پراستیک اسید و پراکسید هیدروژن است. این ماده به دلیل ترکیبات ویژه، به خوبی برای بلیچینگ و سفید کردن کاغذ و مقوا به کار می رود. این محلول ارگانیک و دوستدار محیط زیست است و هیچ خطرب برای دفع در پساب صنعتی ندارد.

⇐ بروزرسانی در آبان 1404