بسمه تعالی

صنعت تخته فیبر ( به طور مفصل)

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 هاي تركيبي که درقرن بيستم ابداع شده وارز نظر تجارتي ابداع شده واز نظر تجارتي به بالاترين درجه اهميت خود رسيده اند . ساخت كاغذ هاي ساخته شده از خمير چوب كمي بيش از صد سال قدمت دارد . تخته چند لاي صنعتي حدودا از اوائل قرن حاضر وتخته فيبر عايق در دوران جنگ جهاني اول ساخته شده اند . اولين ساخت تخته فيبر سخت در سال 1926 آغاز به كار كرده است . صنعت تخته خرده چوب براي اولين بار در كشور آلمان ودر زمان جنگ جهاني دوم توسعه پيداكرد ودر اوائل دهه 1950ميلادي در آمريكا معرفي گرديده است . تخته فيبر با دانسيته متوسط با فرآيند خشك وتخته پوشال- هردو براي اولين بار در ايالات متحده امريكا شناخته شده و كاربرد آنها در دهه 1970بسرعت توسعه يافته است .

تخته فيبر عايق

تخته فيبر عايق نخستين بار به عنوان يكي از محصولات فرعي صنعت كاغذ توسعه پيدا كرد،كه علت آن كوشش هائي در جهت يافتن كاربرد مناسب براي حجم قابل توجهي از الياف خارج از اندازه بالاي الك(كه اصطلاحا وازدالك ناميده مي شد ) فرآيند مكانيكي تهيه خمير كاغذ بوده كه سر انجام در سال 1898منجر به وجود آمدن يك كار خانه تخته فيبر عايق در كشور انگلستان گرديد.

تخته فيبر سخت

انگيزه ابداع تخته فيبر سخت از آنجا به وجود آمد كه لزوم استفاده از مقدار بسيار زيادي از ضايعات كارخانه جات چوب بري مانند پشت لا و خاك اره كاج هاي جنوب آمريكا كه در آن بدون استفاده مانده بود كاملا احساس مي شد .در اين هنگام يكي از كارخانه داران به نام آقاي ويليام .اچ.ميسون كه در كارخانه خود واقع در شهر لورل ايالات ميسي سي پي ،رزين وتر بانتين از چوب آلات اره شده استخراج مي كرد، با دستگاه خاصي، تبديل خرده چوب به فيبر را _ بدون از دست دادن ليگنين- مورد آزمايش قرار داد .خرده چوب براي مدت كوتاهي در اين دايجستر در معرض بخار آب با فشار زياد قرار مي گرفت و بعد فشار را كم مي كرد تا با فشار آتمسفر متعادل شود. در اين حالت بخار آب وارد سلول هاي چوبي شده و باعث نرم كردن ليگنين گرديده ودر نتيجه عمل جدا سازي الياف از يكديگر انجام مي پذيرد. با وجود اين كه خمير توليد شده با روش فوق براي كاغذ سازي مناسب نيست، با اين وجود هنگاميكه اين خمير با پرس گرم فشرده گردد ، ليگنين نقش خود را به عنوان يك عامل چسبنده ايفا كرده و بدين وسيله اوراقي سخت به وجود مي آيد . شركت فيبر ميسون كه هنوز تحت نام مازونيت كورپوريشن فعاليت دارد در سال1926 اولين كار خانه توليد تخته فيبر سخت مازونيت را در شهر لورل تاسيس كرد . اين كار خانه در حال حاضر بزرگترين كار خانه توليد كننده تخته فيبر سخت به شمار مي رود .اصطلاح مازونيت عملا با تخته فيبر سخت مترادف گرديده است در سال 1931مهندسي سوئدي بنام آراسپلاند در اثناي انجام يك رشته تحقيقات به اين نتيجه رسيد كه از خاصيت ترموپلاستيكي چوب براي جدا سازي الياف از يكديگر مي توان استفاده كرد . وي دستگاهي براي جدا سازي الياف بر اساس اين تحقيقات ،طراحي كرد كه قادر بود خرده چوب را تحت فشار بخار زياد آسيا كند آسپالاند نيز نتيجه مطالعات خود را در اين زمينه كه نقش مهمي در توسعه تخته فيبر سخت دارا بود ،گزارش كرده است اين دستگاه در شرایط مساعد ، الياف سالم ،نشكسته ،تميز و مرغوب توليد مي كند كه براي توليد تخته فيبر سخت با مصرف انرژي پائين مناسب است. اولين ديفيبر اتور كار خانه تخته فيبر سخت در سال 1934در كشور سوئد ساخته شد . در حال حاضر دستگاه ديفيبراتور آسپالاند در صنعت تخته فيبر سخت مقام اول در جهان پيدا كرده است. در هر دو روش (آسپالاند وميسون ) اوراقي توليد مي شود كه اصطلاحا «يك رويه صاف» ناميده مي شوند . اين پديده ،يكي از معايب فرايند تر محسوب مي شود ، زيرا در اين فرآيند حتما بايد يك توري سيمي از يك طرف كيك فيبر تر و يا ورق مرطوب خمير داخل پرس گردد تا فرار آب و بخار در هنگام پرس به سهولت انجام پذيرد در نتيجه ،سطح تحتاني اوراق تخته فيـــبر توليد شده ناصاف مي گردد هر دو شركت عمده توليد كننده تخته فيبر سخت يعني شركت جيپسون آمريكا در اوائل دهه 1930با داشتن كارخانه اي در شهر گرين ويل و شركت مازونيت تقاضاي ثبت امتياز فرآيند ساخت فيبر هاي S2S (يا تخته فيبر هائي كه هر دو سطح آنها صاف است ) را كردند كه در آن هر تخته فيبر در پرس بين دو صفحه فلزي قرار مي گيرد، امتياز ساخت تخته فيبر هاي S2S در سال 1938 به شركت ميسون واگذار گرديد در حالي كه شركت جيپسون كه از قبل اين نوع تخته را توليد مي كرد از آن پس با موافقت واستفاده از امتياز شركت مازونيت به كار توليد تخته فيبر سخت S2S ادامه داد و بدين ترتيب ،شركت جيپسون آمريكا به عنوان اولين شركت توليد كننده تخته فيبر سخت S2S در آمد و تا سال 1915 يعني تا زمانيكه امتياز محصول اصلي مازونيت به پايان رسيد هيچ كار خانه جديدي در آمريكا تاسيس نگرديد . عدم واگذاري امتياز يك محصول اصلي از طرف سوئديها سبب توسعه صنعت تخته فيبر در سوئد گرديد . كه بر اساس ديفيبر اتور آسپلاند ساخته ميشد. اين نوع دستگاه در چند كارخانه اوليه اي كه بعد از سال 1945در منطقه شمال غرب اقيانوس آرام تاسيس گرديد. نيز مورد استفاده قرار گرفت.

فرآيند هاي خشك ساخت تخته فيبر

اولين كار خانه سازنده تخته فيبر كه بر اساس فرآيند خشك طراحي شده بود در سال 1952در شهر آنا كورتز در ايالات واشنگتن ايالات متحده آمريكا تاسيس گرديد . هدف از تاسيس اين كارخانه به واقع پياده كردن وبه حد توليد انبوه رساندن فرآيند نيمه خشك بود كه توسط سازمان تحقيقاتي تخته چند لا به انجام رسيد. در اين كار خانه از هوا به عنوان انتقال دهنده و توزيع كننده خمير استفاده به عمل مي آيد .ولي ذرات خمير به اندازه كافي خشك نيستند و بدون وجود تور سيمي براي فــــرار بخار و آب  نمي توانند پرس شوند، بنابراين تخته فيبر هاي توليد شده با روش نيمه خشك از نوع تخته هاي S1S هستند . دومين كار خانه مشابه كار خانه فوق الذكر در سال1952 در شهر كوزبي ايالت اورگان شروع بكار كرد . ذرات خمير در اين كار خانه قبل از پرس به اندازه كافي خشك شده وبدون وجود تورسيمي در يك سو،وارد پرس شده ودر نتيجه تخته هاي S2S توليد مي گردد.

تخته فيبر با دانسيته متوسط

هر چند در فرآيند تر تنها تفاوت بين تخته فيبر سخت و تخته فيبر با دانسيته متوسط تراكم آنهاست ،ولي در فرآيند هاي خشك ،تخته فيبر با دانسيته متوسط بي نظير بوده وبا تخته فيبر سخت با فر آيند خشك كاملا اختلاف دارد . عامل ويژه و مهم در فرآيند تخته فيبر با دانسيته متوسط وجود يك دستگاه نرم كننده (در واقع نرم كننده از نوع بوئر 411)است كه باعث توليد نوعي با دانسيته حجمي بسيار پائين ميشود . تخته فيبر با دانسيته متوسط با فر آيند خشك معمولا صخيم تر از تخته فيبر سخت با فرآيند خشك است . اولين كار خانه اين تخته فيبر در سال 1965 در شهر دپوزيت ايالت نيويورك ساخته شده است ومحصول آن با نام تجارتي تخته بارا بورد به بازار عرضه   مي شود .

تخته فیبر عایق

به طور كلي ،مي توان محصولات تخته فيبر عايق را به سه گروه به شرح زير طبقه بندي كرد :

1- محصولات بيروني . اين نوع محصولات عبارتند از :

  _ تخته پوششي : اين نوع تخته ها به علت عايق بودن ، جلوگيري از سر وصدا ، داشتن نقش مهار بند و ارزان بودن ،در قسمت هاي بيروني ساختمان مورد استفاده قرار   مي گيرند.  

 _ تخته لمبه كوبي بام : اين نوع تخته فيبر عايق معمولا از سه لايه تشكيل شده اند و براي لمبه كوبي بام ،عايق كاري و تزیين سقف مورد استفاده قرار مي گيرند . اوراق متشكله اين نوع تخته عايق ها با چسب هاي مقاوم در مقابل رطوبت با يك ديگر چسبانده مي شوند .

 _ تخته عايق بام : اين نوع تخته عايق ها بيشتر براي لمبه كوبي بام هاي مسطح مورد استفاده قرار مي گيرند .

2- محصولات دروني : محصولات اين گروه عبارتند از :

 - تخته ساختماني : اين نوع تخته ها براي مصارف عمومي داخل ساختمان ها مورد استفاده قرار مي گيرند.

 - تخته آجري سقف : تخته فيبر عايقي است كه روي آن بر جسته كاري و تزئين انجام گرفته و داخل ساختمان و تزئينات سقفهاي غير آكوستيك مورد استفاده قرار مي گيرد . در ضمن از لحاظ داشتن خاصيت آكوستيك مورد توجه است .

 - تخته صدا گير: يك نوع تخته مخصوص است و براي جلوگيري از سروصدا در ساختمان مورد استفاده قرار مي گيرد .

محصولات صنعتي: اين نوع محصولات شامل تخته هاي مخصوص ساخت خانه هاي قابل حمل ، نوار هاي انبساط اتصال ، تخته هاي مورد مصرف در صنايع اتومبيل سازي و مبل سازي مي باشد .

انواع تخته فيبر هاي سخت اصلي را مي توان به تر تيب زير طبقه بندي كرد :

-      تخته ديوار كوب داخلي : معمولا پيش پرداخت مي شود .

-  روكوب خارجي : با درز يا روكوب پانل ،معمولا از پيش كاملا پرداخت شده و بي عيب مي باشد.

- تخته هاي صنعتي : شا مل محصولات زيادي مانند تخته هاي ا تومبيل سازي ، ساختماني ، و تخته هاي مخصوص صنعت مبل سازي و غيره مي باشد .

تخته فيبر با دانسيته متوسط با فرآيند خشك

هر چند كه اولين كار خانه تخته فيبر با دانسيته متوسط و فر آيند خشك با هدف توليد روكوب هاي خارجي طراحي شده بود، لكن پس از مدت كوتاهي تغييراتي در آن به وجود آمد و به ساختن مغزي (در پانل هاي مبل سازي ) پرداخت و در حال حاضر بيشتر توليدات آن به همين منظور فروخته مي شود تخته فيبر با دانسيته متوسط و فرآيند خشك به علت ارزان بودن ، يكنواختي در تمام قسمت ها و    يكپارچگي لبه ها كه مستقيما پرداخت آنرا ساده تر مي سازد ، با موفقيت تمام با تخته خرده چوب رقابت مي كنند . 

فرآيند هاي توليد خمير كه در صنعت تخته فيبر مورد استفاده قرار مي گيرد مكانيكي هستند در اين فر آيند براي حل كردن عناصر چسبنده ميان سلولها ،هيچ گونه مواد شيميائي مورد استفاده قرار نمي گيرد ، با وجود اين ،در هنگام پخت خمير و سا ير مراحل ساخت ، يك رشته واكنش هاي شيميائي مهم  به  وقوع پيوندد كه بعضي از آنها در اين بخش مورد بحث و بررسي قرار مي گيرند تيمار هاي شيميائي از قبيل تيمارهاي مقاوم كردن تخته فيبر در مقابل آتش سوزي و يا كنترل آلودگي آب در بخش اي بعدي مورد بحث قرار خواهند گرفت.

ساختمان و شيمي سلول هاي چوبي

ساختمان سلول

ساختمان سلولي چوب فقط با ذره بين قوي و يا با ميكروسكوپ قابل رویت است بعد بزرگتر اين سلول ها در جهت طولي درخت قرار دارد و چندين برابر ابعادي است كه در برش عرضي ديده ميشود . در جهت شعاعي و محيطي بطور رديفي قرار دارند سلولهائي كه در كه در اوائل سال يا در فصل رويش تشكيل شده ا ند (چوب بهاره) درشت تر بوده و نسبت به سلولهايي كه ديرتر به وجود آمده اند (چوب تابستاني) داراي ديواره هاي نازك تر هستند. چوب بهاره و چوب تابستانه مربوط به يك فصل رويش، در مجموع ،يك دائره ساليانه را تشكيل مي دهد. كليه سلول هاي چوبي داراي ديواره هائي : غشاء سلولي هستند كه هر يك به تنهائي از چند لايه تشكيل شده اند : غشاء اوليه كه معمولا با حرف P مشخص ميشود و غشاء ثانويه كه خود شامل سه لايه است كه اصطلاحا به آنهاS1.S2,S3. گفته مي شود اجزاء اصلي تشكيل دهنده ها ساختمان اين لايه ها عبارتند از رشته هاي بسيار ريز و غير قابل رويت با ميكروسكوپ معمولي (فيبر يلها ) كه به وسيله يك ناحيه بي شكل (آمورف ) احاطه شده اند. و درست حالت الياف شيشه معمولي را دارند كه در آن، رشته هاي كريستالي بوسيله يك ناحيه بي شكل از رزين پلي استر احاطه شده اند . تفكيك و تشخيص اين سه لايه ( S1.S2,S3) از يكديگراز روي نظم و طرز قرار گرفتن فيبر يلها در غشاء اوليه ، به صورت نا منظم ودر هم قرار گرفته اند . تعدادي لايه نازك بنام غشاء مياني در لايه  S1 غشاء ثانويه قرار دارد كه در آنها فيبر يلها بطور موازي و با زاويه هاي مختلف نسبت به محور سلول (70تا50) درجه قرار گرفته اند. فيبر يلها در لايه دروني غشاء ثانويه يا  S3به حالت هليكس مسطح و با زاويه اي بين 90 تا60  در جه نسبت به محور سلول قرار دارند.

تركيب شيميائي غشاء سلولي

 چوب از مواد عمده اي مانند سلولز ، همي سلولز ، ليگنين و به نسبت بسيار كمي مواد استخراجي تشكيل شده است . زنجيره هاي مولكولي سلولز در غشاء سلولي، اساس ساختمان ميكرو فيبر يلها را تشكيل مي دهد. همي سلولز و ليگنين ماده تشكيل دهنده زمينه غشاء ثانيه سلول هستند و ليگنين ماده اصلي غشاء سلولي بوده و مانند ملاتي سلول هاي چوبي را به يكديگر مي چسباند مواد استخراجي چوب عبارتند از تركيبات شيميائي با وزن مولكولي پائين كه به ميزان اندك در چوب ، بويژه در درون چوب كه قسمت مرده تنه درخت را تشكيل مي دهد يافت مي شود نقش عمده و اصلي مواد استخراجي پيدايش رنگ چوب و مقاوم كردن آن در مقابل حمله قارچها و حشرات مي باشد . اين تركيبات در حلالهاي آلي طبيعي يا در آب قابل حل بوده و در بخار آب قابل تبخير هستند. مولكول سلولز عبارتند از مجموعه اي از زنجير هاي مولكولي كه از روي تعداد درجه پلي مريزاسيون(دي پي) ناميده مي شوند كه در چوب هاي مختلف و با توجه به گونه چوب بين 10000تا 3000 است. مقاومت الياف چوب و غيره حلال بودن سلولز در آب يا الكل و اسيد هاي رقيق هر دو از زنجير مانند بودن مولكولها و طول آن منشاء   مي گيرد. در غشاء سلولي با هم به صورت گروهي در آمده و رشته هاي زنجير مولكولي سلولز را تشكيل      مي دهند كه اين رشته ها در بعضي قسمت ها با يكديگر موازي بوده و ناحيه كريستاليني را به وجود مي آورند كه خود در مقاومت فيزيكي و مكانيكي چوب ماسيو نقش بسزائي ايفا مي كنند.

همي سلولز ها مانند سلولز در زمره پلي ساكاريدها هستند لكن وزن مولكولي كمتري از سلولز دارند . بنابراين، قابليت حل شدن آنها بيشتر است و نقش كمتري در مقاومت ديواره ها داشته و به اين قسمت اصطلاحا ناحيه آمورف يا بي شكل مي گويند. همي سلولز شكلهاي متفاوتي دارد كه بر اساس منومرهاي تشكيل دهنده شان طبقه بندي مي شوند. ليگنين عبارتست از پليمري سه بعدي با پيوندي عرضي كه از حلقه هاي فنيل پروپان تشكيل شده است. و به همين دليل طبيعتا معطر است ليگنين قسمتي از زمينه يا متن ناحيه بي شكل يل آمورف مي باشد كه فيبر يلهاي سلولز را در داخل غشاء سلولي احاطه مي كند . ليگنين در غشاء بين سلولي بسيار متراكم بوده و لايه ملات بين سلولها را تشكيل مي دهد تركيبات شيميائي ليگنين بسيار  پيچيده اند و به همين دليل تا كنون يك فرمول ساختماني واحد براي آن ارائه نشده است .  

واكنش هاي شيميائي در فرآيند هاي تخته فيبر

واكنش هاي شيميائي در فرآيند ساخت تخته فيبر اغلب در مرحله پخت خمير كه ضمن آن پيوند هاي بين الياف شكسته مي شود. ونيز در مرحله پرس گرم كه ضمن آن اوراق فيبر سخت شده و بين الياف پيوند يا ا تصال ايجاد مي گردد ،ظاهر مي شوند.

هيدروليز

هيدروليز، نوعي واكنش شيميائي است كه ضمن آن آب نسبت به يك ماده ديگر واكنش نشان داده ، آنرا شكافته ويك يا چند ماده جديد كاملا مستقل از ماده اصلي توليد مي كند. تجزيه ساكروز يا قند نيشكر كه باعث به وجود آمدن گلوكز و فروكتوز مي شود و يا تبديل نشاسته به گلوكز كه با حضور يك كاتاليزور مناسب انجام مي شود. از جمله مثال هاي اين نوع واكنش مي باشند گلوكز اساس تشكيل دهنده سلولز است . هيدروليز سبب كاهش طول زنجير ويا اندازه مولكول ها مي شود كه اين عمل خود قابليت انحلال پذيري را زياد مي كند. هيدروليز اسيدي ( هيدروليز به كمك اسيد به عنوان كاتاليزور ) يكي از واكنشهاي مهم در فر آيند ساخت تخته فيبر به شمار مي رود . اين واكنش در فر آيند ساخت خمير ، باعث تجزيه و از دست رفتن قسمتي از همي سلولز مي شود اسيد استيك و اسيد فورميك كه همزمان ازكربو هيدراتهاي چوب توليد مي شود . ميزان اسيد لازم را براي واكنش هيدروليز تامين مي كنند . هيدروليز همي سلولز سبب كاهش ميزان محصول خمير توليدي شده و نيز قند هاي تجزيه پذير را به آب موجود در سيستم مي افزايد .

كندانس شدن

كندانس شدن نوعي واكنش شيميائي است .كه طي آن دو يا چند مولكول ضمن حذف آب باهم تركيب مي شوند . بنابراين تراكم درست عكس هيدروليز عمل مي كند يك واكنش تراكم مهم در فرآيند تخته فيبر ، سخت شدن يا عمل كردن رزينهاي فنولي است كه به عنوان ماده چسبنده به خمير افزوده مي شود اين واكنش در حرارتهاي بالا به وقوع مي پيوندد و سبب ايجاد يك شبكه سه بعدي بزرگ شده وپيوند دائمي بين فيبر ها را موجب مي شود هنگام پرس گرم ، ممكن است واكنشهاي مشابهي از اين قبيل ميان تر كيبات غشاء سلولي نيز به وقوع به پيوندد كه نتيجه آن پيوند يا اتصال _ بدون افزودن چسب _  بين فيبرها باشد.                                

پيروليز

پروليز به تجزيه شيميائي ماده چوبي به كمك حرارت اطلاق مي شود شدت تاثير و نسبت پيدايش اين واكنش به درجه حرارت ، مقدار هواي موجود و مدت زمان جريان عمل پيروليز بستگي كامل دارد. بديهي ترين نتيجه عمل پيروليز چوب ،كاهش وزن آن است كاهش وزن چوب و عناصر متشكله آن در درجه حرارتي كه در فرايند ساخت تخته فيبر مطرح است و معمولا از300 درجه سانتيگراد (572 درجه فارنهايت ) تجاوز نمي كند ، بطور نسبي قابل توجه نيست همي سلولز عملا تحت تاثير قرار نگرفته و ليگنين در حرارت زير 300درجه فارنهايت به تدريج شروع به تجزيه شدن مي كند.

شيمي پيوند چسب

سعي در جهت بهبود كيفيت پيوندها و يا اتصال هاي چسب بين مواد چوبي ، از امور اساسي صنايع وابسته به چوب است. در اغلب محصولات ، پيوند چسب يك مرحله حساس و بحراني بوده و مهمترين عامل تعيين كننده به شمار مي رود .

پيوند هاي هيدروژني

كليه پيوند هاي بين اجسام به نيروهاي جاذبه اي بستگي دارند كه با فاصله اي بسيار كوتاه روي سطح مولكول ها وجود دارد . اگر بتوان سطوح كاملا عاري از آلودگي را به نحوي با يكديگر اتصال داد كه فاصله بين آنها به اندازه اين نيروها تقليل يابد، در اين صورت پيوند بدون استفاده از چسب امكان پذير مي شود. اين گونه پيوند ها در ساخت كاغذ و تخته فيبر عايق چوبي حائز اهميت بسيار مي باشد. با وجود اين، بيشتر پيوند ها به چسب نياز دارند تا در حالت مايع بتوانند با هر دو سطح تماس حاصل كرده و فعل و انفعال داخلي انجام دهند و همزمان با متبلور شدن، نيروي چسباننده لازم را براي اتصال دو جسم به وجود آورند . اين نوع اتصال چسب در ساخت تخته فيبر سخت با فرآيند خشك به وجود مي آيد بطور كلي عقيده بر اين است كه پيوند هيدروژني در هر دو حالت يعني پيوند بين دوجسم جامد و يا بين يك جسم جامد و چسب ، عامل اصلي به وجود آمدن اين ارتباط به شمار مي رود كه در اثر نيروهاي جاذبه اي كه بين اتم هيدروژن با بار مثبت و هر گونه اتم منفي مثلا اكسيژن ، به وجود ميآيد . تماس بسيار نزديك ميان الياف در پيوند بدون چسب بين الياف ، نظير پيوندي كه در ساخت كاغذ و تخته فيبر عايق به وجود مي آيد، با نيروي كششي سطحي آب حاصل مي شود كه پس از بخار شدن آب باعث كشيدن الياف به طرف يك ديگر مي گردد .

پيوند چسبها

اتصال با چسب مستلزم تغيير شكل چسب از حالت مايع به حالت جامد پس از اينكه مايع با سطوح جسم فعل و انفعال لازم را انجام داده و حلقه هاي پيوند هيدروژني تشكيل گرديد _  مي باشد . اين تحول با تغيير شكل مي تواند با خشك شدن ( جدا ساختن حلال )، با سرد شدن و يا با واكنش شيميائي پديد آيد . كيفيت خط چسب به ميزان قابل توجهي به اين موضوع بستگي دارد كه آيا تغيير شكل ايجاد شده قابل بر گشت است يا خير .، اگر تغيير شكل قابل بر گشت باشد ، در اين صورت نيروي چسپندگي چسب در اثر آب يا حرارت اضافي از بين خواهد رفت . در حاليكه اگر تغيير قابل بر گشت باشد ، خط چسب ممكن است داراي مقاومت قابل توجهي در برابر آب و حرارت بوده و يا كاملا ضد آب وضد جوش باشد . تحولات ناشي از خشك شدن و سرد شدن معمولا قابل بر گشت هستند . تغيير شكل هاي ناشي از واكنشهاي شيميائي غير قابل بر گشت مي باشند . چسب هاي رزيني مانند اوره فرم آلدئيد وفنل – فرم آلدئيد با واكنش هاي شيميائي وبا به وجود آمدن يك تغيير در PH و يا به كمك حرارت ويا هردو ،سخت مي شوند . رزينهاي فنل- فرم آلديئد در ساخت تخته فيبر سخت واوره _ فرم آلدئيد در ساخت تخته فيبر سخت بادانسيته متوسط مورد استفاده قرار مي گيرند . واكنشهاي شيميائي _ در هر دو حالت _ در حين پرس گرم به وقوع مي پيوندند . رزينهاي فنل _ فرم آلدئيد خطوط چسبي تشكيل مي دهند كه در مقابل آب جوش كاملا مقاوم مي باشند ، لكن ، به عنوان چسبي براي مصارف خارجي مورد استفاده قرار نمي گيرند . كيفيت يك خط چسب از نظر مقاوم بودن آن در برابر عوامل جوي ، الزاما مقاوم بودن تخته ها ي فشاري ساخته شده از آن در برابر عوامل جوي تضمين نمي كند . هم كشيدگي عناصر چوبي هنگامي كه در معرض رطوبت قرار مي گيرد  مي تواند سبب بروز فشار هاي واكشيدگي موضعي روي چوب وخط چسب گردد . تركهاي ريز جزئي ناشي از اين نوع فشار ها علاوه بر متلاشي كردن خط چسب مي توان بعد از نصب ودر معرض عوامل جوي قرار گرفتن موجب كاهش دائمي مقاومت تخته هاي فشاري (شامل تخته فيبر ) گردد

الياف كه سطوح آنها با ليگنين آغشته مي باشند.، تحت فشار ها و به كمك فعل و انفعالاتي مكانيكي مولكولهاي ليگنين نرم شده با هم آميخته مي گردند . اين عمل احتمالا با تشكيل پيوند هاي كووالانسي همراه است . و نيز در مورد همي سلولز نيز به اثبات رسيده است كه قادر به تشكيل چنين پيوندي مي باشد.

ماده اوليه

براساس نتايج  تحقيقات آزمايشگاهي چنين به نظر مي رسد كه تخته فيبر را تقريبا مي توان با هر نوع ماده اوليه ليگنوسلولزي ساخت . با وجود اين ، چوب به دليل فراواني نسبي ،امكان دستيابي به آن در تمام فصول سال و سهولت نگهداري آن به صورت سر پا هنوز يكي از مواد اوليه مهم براي ساخت تخته فيبر به شمار مي رود .                                       

اهميت خصوصيات الياف                    

چنين به نظر مي رسد كه مقاومت كششي فيبر اهميت قابل ملاحظه اي در بهبود مقاومت كاغذ و تخته فيبر دارد . اين تاثير به واقع بسيار محدود است. هر چند ، مقاومت كششي هر فيبر به تنهائي بسيار زياد است ، لكن ، فقط بخشي جزئي از آن در تركيب ساختماني يك ورق كاغذ يا تخته فيبر مورد استفاده قرار مي گيرد . اين يك واقعيت است ،زيرا ، كل سطح اتصال بين الياف توانائي كافي انتقال فشار هاي قيچي شدن براي فشار دادن فيبر به حد لازم ندارد ، وعلت آن يا محدود بودن اندازه سطح كل قيچي شدن ويا كيفيت اتصال است .

مور فولوژي  ( ريخت شناسي ) الياف

مورفولوژي الياف كه عبارتست از شكل و ساختمان آن و يا تا آنجا كه به اين بحث مربوط مي شود روابط بين الياف نسبت به خواص مكانيكي آن در بهبود كيفيت يا خواص ورق از اهميت بيشتري برخوردار است . براي مثال ، طول الياف از لحاظ مقاومت كاغذ در مقابل پاره شدن تاثير بسيار زيادي دارد . اين پديده چنين توجيه شده است كه وجود الياف طويلتر سبب تشكيل پيوند هاي بيشتري در ورق شده و باعث مي شود كه نيروي كششي در الياف به مقاومت به پاره شدن برسد. طول الياف روي تشكيل ورق نيز تاثير مي گذارد . ورق هايي كه به الياف طويلتر ساخته مي شوند دارابي ساختماني بازتر و حجيم تر از ورق هايي هستند كه با الياف كوتاهتر ساخته مي شوند  طول الياف مي تونند يكي از عوامل كنترل كننده جهت قرار گرفتن الياف در تخته فيبر نيز به شمار آيد.

مقايسه سوزني برگان با پهن برگان

بطور كلي ، با چوب پهن برگان ،تخته فيبر هاي سخت، (با فر آيند تر ) و با چوب سوزني برگان ،تخته فيبر عايق بهتري توليد مي شوند. مزيت پهن برگان براي صنعت تخته فيبر سخت ، وجود الياف كوتاه تر در آنهاست كه سبب بروز گره هاي كمتري مي شود (لكه هاي با دانسيته بالا كه در اثر عدم توزيع يكنواخت الياف در فرآيند تر حين شكل گيري كيك بوجود مي آيد ). از سوي ديگر ، خمير آماده شده براي ساخت تخته فيبر ، اگر داراي الياف بسيار كوتاه و نرم باشد ، موجب موج دار شدن تخته مي شود زيرا ، اين گونه مواد در مرحله آبگيري مقاومت كرده و ديرتر آب خود را از دست مي دهند. الياف طويلتر و نرم تر چوب سوزني برگان در فرآيند ساخت تخته فيبر عايق ، باعث مي شوند تا اعمال آبگيري به نحوه مطلوب تري انجام شده و خمير با دوام تر بدست آيد . از اين رو هنگام استفاده چوب از اين قبيل گونه ها مشكل موج دار شدن تخته وجود نخواهد داشت .

آماده سازي مواد اوليه

پخت خمير در دستگاه ريفانر و يا در دستگاه رشته كن يا جدا كننده الياف مستلزم استفاده از ماده خام چوبي است كه بتواند با مقدار يكنواخت و نيز شكل واحد مقاوم خود سهولت جا بجائي و ثبات كيفيت محصول را تضمين مي كند اين شرايط همگي در صورت استفاده از خرده چوب قابل دستيابي مي باشد.

اندازه گيري ماده اوليه

توليدات يك كارخانه توليد تخته فيبر ، بر حسب تن اندازه گيري مي شود. اين وزن ، با تقريب بسيار نزديك ، برابر با وزن خشك الياف موجود در تخته هاي توليد شده مي باشد . بنابراين ،  مي توان گفت كه هدف از اندازه ماده اوليه ، همان وزن تقريبي ( نزديك به وزن واقعي) الياف خشك موجود در ماده اوليه است . با وجود اين ، در حال حاضر هيچ گونه روش ساده اي كه بتوان مستقيما وزن خشك الياف موجود در وزن خرده چوب تر و يا خرده چوب هاي گرد را تعيين كرد وجود ندارد.

- كورد استاندارد : عبارتست از توده اي از چوب گرد (يا چوب گرد نصف شده ) كه به طور منظم روي هم چيده شده و داراي حجمي معادل 128 فوت مكعب باشد و يا عبارتست از يك دسته از گرده كاتين هائي به طول 4 فوت كه بطور منظم در فضائي به طول  8 فوت ارتفاع 4 فوت روي هم چيده شده باشند.

- كورد طويل : يك دسته از چوب گرد (يا نصف شده) كه بطور منظم روي هم چيده شده ، با طول5 فوت كه فضائي حدود 160 فوت مكعب را اشغال كند. بنابراين ، يك كورد طويل مساوي  يك و يك چهارمه برابر يك كورد استاندارد است .

- كويونيت : به عنوان واحد براي اندازه گيري حجم بكار مي رود كه معادل 100 فوت مكعب چوب ماسيو مي باشد . هر كورد استاندارد شامل 60 تا80  فوت مكعب چوب ماسيو است كه به گونه ، ضخامت پوست ، اندازه و چگونگي آماده سازي چوب بستگي دارد.

- واحد (يونيت) : عبارتست از واحد اندازه گيري توده هاي چوب ( خرده چوب خمير سازي، چوب هيزمي ،پوست وخاك اره ) به حجم 200 فوت مكعب (فشرده نشده ) اين واحد تقريبا با يك كورد استاندارد چوب گرد ،شامل يك و يك پنجم يونيت خرده چوب مي باشد.

پوست كني

1- در كار خانه اي كه توليد آن بر اساس فر آيند تر مي باشد ، وجود پوست در ماده اوليه سبب كندي سرعت آبگيري ، يعني سرعت آبي كه در ماشین شكل گيري از كيك خارج مي شود و پارامتري عمده در ميزان توليد به شمار مي رود ،مي گردد.

پوست در فرايند تر ،سبب بالا بردن BOD به ميزان 10 تا 15درصد مي شود . پوست بلوط از جمله موادي است كه در افزايش BOD بيشترين سهم را داراست

2- حضور پوست در ماده اوليه ، پ- هاش خمير را در دستگاه پالايش به ميزان قابل توجهي كاهش مي دهد  با توجه به اينكه PH خرده چوبي كه بخار آب ديده است ،معمولا كمتر از 4 است ، لذا باعث افزايش خردگي دستگاه شده ودر اين حالت ، مواد شيميائي بيشتري لازم است تا بتوان پ- هاش را قبل از اضافه كردن مواد افزودني به حد مطلوب رساند .

3- پوست به كيفيت سطح روئي تخته فيبر لطمه مي زند ، زيرا ممكن است تعداد زيادي از اجزاء آن به صورت قطعات شناور در آمده وپس از مرحله پرس – به ويژه در فرآيند تر- خشك S2S - قطعات چوب پنبه اي آن از سطح روئي تخته بيرون بزند.

4- پوست معمولا با شن وگل ولاي و ساير مواد زائد همراه است . اين گونه مواد باعث افزايش فرسودگي صفحه هاي دستگاه پالايش مي گردند و يا در تسمه نقاله فرو رفته و در لولا هاي انتقال در فرآيند خشك گرد و خاك ايجاد مي كند

پوست كن تيغه اي

اين نوع دستگاه پوست كني شامل تيغه هاي گرداني است .در حالي كه گرده بينه حول محور خود مي چرخد ، از دم لبه تيغه هاي اين دستگاه عبور كرده و تيغه ها باعث رنده كردن پوست مي شوند.

پوست كن استوانه اي

اين نوع دستگاه ها اغلب در كار خانه هاي كاغذ سازي مورد استفاده قرار مي گيرند وكاربردي در كارخانه هاي تخته فيبر سازي ندارند.

پوست كن حلقه اي

اين نوع دستگاه ها معمولا بيش از ساير انواع پوست كن ها در صنعت تخته فيبر مورد استفاده قرار مي گيرند . طرز كار اين دستگاه ها بدين نحو است كه ، ضمن اينكه گرده بينه به داخل حلقه دستگاه تغذيه مي شود ، تيغه هاي پوست كن بدور گرده بينه مي چرخند ؛ و ابزار برنده كه با  سيلندر هاي بادي و يا فنر نگه داشته مي شوند به گرده بينه فشار وارد مي سازند وپس از خراش دادن كامبيوم پوست را يك جا از گرده بينه جدا مي سازند.

خرد كن

دستگاه خرد كن ياچيپر معمولا چوب هاي ماسيو را به قطعات كوچك تبديل مي كند . خرده چوبي با اين ابعاد معمولا اليافي بلند و سالم توليد مي كند و بخارآب يا محلول شيميائي به سهولت در آن نفوذ مي كند و بعلاوه حمل و نقل آن به سادگي انجام پذير است . هنگام توليد خرده چوب تنها درسر آن (A) بوسيله تيغه هاي خردكن قطع ميشود . بنابراين ، طول آن مستقيما قابل كنترل بوده و سطوح B,A در اثر شكست برشي بريده مي شود . بنابراين ، پهنا و ضخامت آن فقط بطور غير مستقيم قابل كنترل مي باشد.

الك كردن

بخش معيني از خرده چوب هاي توليدي در دستگاه خرد كن ، به دليل محدوديت ابعاد ، به عنوان ماده اوليه براي فرآيند خمير كاغذ قابل قبول نيست . اين بخش شامل خرده چوب هائي است كه به وسيله الك كردن از خرده چوب هاي قابل قبول جدا مي شود . اين بخش به سه گروه تقسيم مي گردد : بزرگتر از اندازه ها مورد قبول ها و نرمه ها  قسمت اول شامل خرده چوب هائي است كه بزرگتر از اندازه هاي مورد نظر هستند و شامل تراشه ها ( قطعاتي كه پهنا و ضخامت آنها تقريبا برابرند  و طول آنها با الياف موازي به حداقل 4برابر ضخامت آنهاست) وكورد ها (خرده چوب هائي كه طول آنها مناسب ، ولي پهناي آنها بزرگتر از اندازه است) مي باشد . اين خرده چوب ها را مي توان براي بار دوم به دستگاه خرد كن بر گردانند و سپس به سوي الك هدايت كرد.

فرآيند هاي توليد خمير

هدف توليد خمير تبديل خرده چوب به الياف است و اين عمل در صنعت توليد تخته فيبر در اثر اعمال نيروهاي مكانيكي و يا نرم كردن ليگنين لايه بين سلولي _ بوسيله حرارت دادن _ انجام مي گيرد . توليد خمير معمولا در دو مرحله اتفاق مي افتد . خرد شدن خرده چوب و جدا سازي اصلي الياف در مرحله اوليه انجام گرفته و تنظيم ظريف خصوصيات خمير و نيز كاهش دامنه تغييرات خواص آن در مرحله ثانويه عملي خواهد شد . مصرف انرژي مرحله توليد خمير خيلي زياد بوده و بيش از نيمي از انرژي مصرفي در توليد تخته فيبر را تشكيل مي دهد . آماده سازي حرارتي قبل يا در طي جدا سازي الياف خرده چوب باعث حل شدن بخشي از همي سلولز هاي چوب مي گردد . هر چه درجه حرارت زمان آماده سازي حرارتي زياد تر باشد عمليات نرم تر شدن اتصال بين الياف موثر تر بوده و توان بالقوه تشكيل اتصال طبيعي در مرحله فشردن اين الياف و تبديل آنها به ورقه تخته فيبر بيشتر مي گردد ، ولي در اين حالت بيشتر قند هاي محلول درآب فرآيند افزايش مي يابد . به طوريكه با بالا رفتن هزينه انرژي تصفيه آب به تغييرات در عمليات فرآيند و بوجود آوردن حالت تعادل بين تكنولوژي توليد وكيفيت محصول نياز مي باشد . فرآيند انفجاري مازونيت ، فرآيند جدا سازي الياف در ديسك ريفانر فشار معمولي و فرآيند جدا سازي الياف در ديسك ريفان تحت فشار.

درجه رواني خمير :

يكي از موارد مهم فرآيند تر توليد تخته فيبر ، جدا سازي آب فرآيند از خميري است كه بشكل ورقه در آمده است . بيشترين مقدار اين آب تحت تاثير نيروي ثقل و از طريق سوراخهاي توري كه ورق تر الياف برآن شكل مي گيرد از الياف جدا مي گردد . مقدار آب بيشتري نيز تحت تاثير فشار اعمال شده در پرس تر اعمال مي گردد . آب باقي مانده پس از مراحل فوق _كه به آساني قابل جدا سازي نخواهد بود _ بايد به كمك حرارت حاصل از متراكم شدن بخار آب در پرس گرم خارج گردد . خميري كه آب خود را خيلي سريع از دست مي دهد ، خمير آزاد يا سريع نام دارد . از طرف ديگر خميري كه آب خود را به كندي از دست مي دهد خمير كند و يا آبدوست ناميده خواهد شد . در صورتيكه در يك خط توليد از خمير سريع استفاده گردد سرعت خط توليد افزايش يافته و توليد بالا مي رود . از طرف ديگر با استفاده از خمير كند ، در هم رفته و شكل گيري و اتصال بهتر بين الياف امكان پذير مي شود . دو پديده سريع  و كند درجه رواني خمير را نشان مي دهد و اين خاصيت در رابطه با خصوصيات فيزيكي معيني از الياف خمير بوده و تاثيري بر خواص نهائي و قابليت توليد ندارد .

فر آيند مازونيت

در فرآيند مازونيت توليد خمير ، از بخار آب براي نرم كردن اتصال بين الياف و بوجود آوردن نيروي شكستن نهائي اين اتصال استفاده مي شود . ولي الياف در فر آيند هاي ديگر توليد خمير مكانيكي ،در اثر نيروي مالشي ابزارمالش يا برش جدا مي گردند.

ترتيب عمليات در تفنگ مازونيت بشرح زير هستند :

     - تفنگ از طريق شير تغذيه بار گيري مي گردد.

     - شير تغذيه كاملا بسته خواهد شد .

     - بخار فشار كم ( 350 پوند بر اينچ مربع – درجه حرارت كمي زياد تر از 430 درجه فارنهايت ) فورا به                   د    داخل محفظه تزريق مي گردد. اين بخار قادر است (خرده چوب ها را تا 375 درجه فارنهايت گرم كند ).

      - خرده ها چوب ها در اين درجه حرارت بمدت 30 تا 40 ثانيه حرارت دهي مي شوند .

      - بخار فشار زياد به داخل محفظه تزريق شده و فشار داخل آن در طي مدت 2 تا 3 ثانيه تا 10000        پ    پوند بر اينچ مربع افزايش داده مي شود در جه حرارت تا حدود 549 در جه فارنهايت بالا مي رود .

      - خرده چوب ها به مدت حدود 5 ثانيه در اين فشار نگه داشته مي شوند .

      - شير تخته هيدروليكي باز مي شود .

      - خرده چوب ها در اثر اختلاف فشار منفجر شده و از طريق مجراي تخليه پائين خارج مي گردند . در

ا          اين حالت خرده چوب ها باز شده و به توده اي از دسته هاي الياف تبديل    مي شوند .

       - در سيكلون بخار از الياف جدا مي گردد.

ويژگيهاي خمير مازونيت

رنگ خمير مازونيت بدليل تخريب حرارتي تيره است . شكل فيزيكي الياف خمير مازونيت كاج جك كه بوسيله كوران (1970 ) مورد بررسي قرا گرفته است نشان مي دهد كه اين خمير از60 درصد دسته الياف و40 درصد الياف جدا گانه و اجزاء الياف تشكيل شده است. الياف نسبتا سخت و با شكستگي كم مي باشند. سطح الياف خيلي صاف بوده و بوسيله شبكه پيوسته و ديواره اوليه محصور شده اند. الياف پوشيده از ليگين بوده و در بعضي نواحي بوسيله لايه هاي ضخيمي از تركيب هاي لايه بين سلولي پوشيده شده اند. مشاهدات فوق تائيد كننده اين است كه جدا سازي در لايه ثانويه غني از سلولز از ليگنين و يا در ديواره اوليه اتفاق افتاده و جدا سازي در لايه ثانويه غني از سلولز  نمي باشد. محققين اوليه فرآيند مازونيت از پديده«فعال شدن» ليگنين بعنوان شرايط مناسب جهت تشكيل اتصال مجدد ليگنين در پرس گرم نام مي برند. الياف مازونيت فيبر يله شده نبوده و جارو مانند و ريش ريش شده لازم براي تشكيل اتصال هيدروژني را ندارند. بعلاوه الياف مازونيت حتي پس از پالا يش نيز چنين ظاهري به خود نخواهد گرفت. بنابراين اين الياف براي كاغذ سازي مناسب نخواهد بود. اين الياف به دليل فيبر يله نشدن ، خمير خيلي سريع بوجود آورده كه به سهولت آب خود را از دست مي دهد. خاصيت اخير از خواص مهم در توليد تخته فيبر سخت به روش تر است.  PHخمير مازونيت به دليل وجود اسيد استيك و اسيد فرميك كم بوده و بين 3تا4 متغير است در ايالات متحده آمريكا بيشترين مقدار خمير تخته فيبر با فرآيند مازونيت توليد مي شود ولي بدون شك خط توليد جديدي به دليل بازده كم و مصرف انرژي زياد نصب نشده و ديسك ريفانرها جاي آنها را ميگيرد ˙

ديسك ريفانر 2

ويژگي قابل توجه فرآيند ديسك ريفانر عمل مكانيكي مالش، بريدن، فشردن و سائيدن خرده چوب هائي است كه از طريق يك مسير باريك در بين دو صفحه شياردار فشرده مي گردند.

انواع ديسك ريفانر

دو اصل ديناميكي متفاوت در طراحي ديسک ريفانر مورد توجه است كه عبارتند از : ديسك منفرد وديسك دوبل . در هر دو طرح دو ديسك وجود دارد ولي در ماشين ديسكت منفرد يك ديسك چرخان بوده و ديگري ثابت است . در ماشين ديسك دوبل هر دو ديسك با سرعت يكسان ، ولي در جهت مخالف گردش مي كنند . اجزائ برش قطعات فلزي با سطح شيار دار بوده كه به وسيله پيچ روي صفحه ريفانر متصل مي شوند . هر يك از قطعات يك ششم تا  يك سوم سطح صفحه ريفانر را مي پوشانند . اين قطعات از آلياژهائي درست مي شوند كه در مقابل خوردگي و سائيدگي مقاوم بوده و اشكال مختلف شيار روي آن طراحي مي گردد . شكل شيار براي كاربردهاي مختلف متغير است از ريفانرهاي ديسك منفرد وديسك دوبل براي مرحله اول توليد خمير تخته فيبر از خرده چوب استفاده مي گردد . در حاليكه اختلاف مشخص و بارزي در عمل ديناميكي دو نوع ماشين فوق بر خرده چوب وجود دارد ، ولي مي توان اختلاف واضح و دائمي بين خمير توليد شده در دو ريفانر دو ديسك منفرد ودوبل مشاهده كرد  انتخاب ريفانر بايد بر اساس تجربه در عمليات تجارتي ويا آزمايش در مقياس كامل انجام گيرد .

اختلاف بين دو نوع ماشين فوق به شرح زير تشريح شده است :

 اگر يك توپ در تماس با دو صفحه يك ريفانر ديسك منفرد با ديسك چرخان به حركت در آيد روي صفحه ثابت شروع به غلتيدن كرده و در مسيري مار پيچي از وسط به اطراف انتقال مي يابد . اين توپ تحت تاثير دو نيروي گريز از مركز قرار مي گيرد : غلتيدن سريع تمايل به منفجر كردن آن داشته و حركت مارپيچي خارج كردن آنرا از ماشين تسريع مي كند. از طرف ديگر اگر توپي بطور مشابه در بين دو صفحه ريفانر ديسك دو بل قرار گيرد ، تحت تاثير نيروي يكسان ولي از دو جهت واقع شده بسرعت چرخيده ، ولي تا زماني كه در تماس با دو صفحه باشد حركت به طرف خارج نداشته و تنها در اثر نيروي ثقل و يا تغذيه مواد مي تواند به خارج انتقال يابد . در اين شرايط نيروي گريز از مركز تمايل به منفجر كردن توپ خواهد داشت .

ريفانر هاي ديسكي را به صورت ريفانر هاي اوليه يا ثانويه نيز طبقه بندي مي كنند . در اين حالت بيشترين مقدار خرد شدن خرده چوب در ريفانر اوليه اتفاق افتاده و به مصرف انرژي زيادي نياز دارد . ولي مصرف انرژي در ريفانر ثانويه فقط در حدود يك دهم كل انرژي مصرفي يا حتي كمتر از آن است . بنابراين ريفانر هاي اوليه جزئ ماشين هاي با نيروي محركه زياد بوده ، در حاليكه ريفانر هاي ثانويه از عامل محركه ضعيف تري برخوردار بوده و كوچكترند. بطوريكه در مواردي آنها را ((ماشين PmpThrough )) مي نامند . آخرين وجه تمايز بين ريفانر ها وجود ريفانر هاي فشار معولي و تحت فشار مي باشد . در ريفانر هاي تحت فشار محفظه ويا بعبارت بهتر منطقه جدا سازي الياف تحت فشار بالائي از بخار آب مي باشد . در حاليكه ريفانر هاي فشار معمولي از چنين توانائي برخوردار نبوده و فقط زمانيكه با خمير محلول كار مي كنند حداكثر تا فشار 100 پوند بر اينچ بوجود مي آورند.

ريفانر ديسكي فشار معمولي

اغلب ريفانرهاي ديسكي فشار معمولي از امتياز تاثير مفيد آماده سازي حرارتي خرده چوب بر خواص خمير بهره مي گيرند . عمليات حرارتي معمولا در برج پخت هاي نوع منقطع يا پيوسته انجام مي گيرند Textor عمليات آماده سازي زير را عنوان مي كند:

الف: بدون آماده سازي _ خرده چوب هاي تر                                               

 ب: بخار زني يا آغشته كردن در آب _ فشار و درجه حرارت زياد .

در صورت عدم استفاده از آماده سازي اوليه ،خمير توليد شده مشابهت زيادي با خمير آسياب شده دارد . در اين حالت منطقه شكستگي در لايه بين سلولي نبوده و با اين روش خمير نسبتا كند همراه بخش قابل ملاحظه اي الياف شكسته و دسته هاي الياف توليد مي گردد . اين نوع خمير معمولا در فرايند خشك كه به اتصال بين ليگنين وابستگي ندارد و نقش درجه رواني آن محدود است مورد استفاده قرار گرفته و در حالتي كه كيفيت سطح از اهميت تعيين كننده برخوردار نيست در فرايند تر مورد استفاده قرار مي گيرد. مصرف انرژي در اين روش زياد بوده ، ولي از امتياز بازده حداكثر و نياز اكسيژن بيو شيميائي ( BOD ) حداقل در آب فرايند برخوردار است . روش دوم آماده سازي اوليه بهبود كمي در خمير به وجود مي آورد . الياف به مقدار بيشتر قابل باز شدن مي باشند ، الياف شكسته كمتر است و شكل گيري بهتر خواهد بود و در نتيجه عوامل فوق ورقه تر با استحكام بيشتري به وجود مي آيند .                                                 روش سوم آماده سازي اوليه شامل بخار زني يا آغشته كردن در آب در فشار و درجه حرارت زياد تغييرات مهمي در ساختمان چوب به وجود مي آورد . تحت تاثير شدت آماده سازي _ در اثر شكسته شدن هيدروليزي  همي سلولز ها و ليگنين _ بازده كاهش يافته و بار ( B.O.D) آب فرايند افزايش مي يابد . رنگ خرده چوب به قهوه اي تغيير مي يابد . مصرف انرژي فرايند جدا سازي الياف كاهش يافته و خمير قوي و قابل باز شدن توليد مي گردد . در اثر اين پديده كيفيت تخته فيبر S2S,S1Sروش تر بهبود مي يابد.

 يك برج پخت سيكل سريع و خود كار بوئر براي آنكه خرده چوب تحت تاثير بخار با فشار زياد قرار گيرد اين برج پخت يك محفظه تحت فشار از مواد مقاوم به خوردگي به قطر حدود3 فوت و ارتفاع حدود 20 فوت مي باشد . اين محفظه قادر به نگهداري حدود 120 فوت به مكعب خرده چوب بوده و براي فشار تا 300 پوند بر اينچ مربع طراحي شده است . ورود و خروج خرده چوب بوسيله شيرهاي هيدروليكي بزرگ كنترل شده و ترتيب عمليات به شرح زيرند :

_در حاليكه شير پايين بسته وشير بالا باز است برج با خرده چوب تر پر می گردد

_ شير بالا و پايين بسته شده و شير تزريق بخار و تخليه هوا باز مي گردد ( بدين ترتيب برج از بخار پر شده و هوا جدا مي گردد ).

_ پس از طي زمان لازم براي تحت فشار بخار آب قرار دادن ، با باز كردن شير تخليه هوا فشار كاهش مي يابد .

_ زمانيكه فشار داخل برج تا حدود  25 تا 50 پوند بر اينچ مربع كاهش مي يابد ، شير تخليه پايين باز شده و خرده چوب ها به سيلوي مخصوص تخليه مي گردند .

_ بخار آب از خرده چوب ها جدا شده و به هواي اطراف انتقال مي يابد .

_ خرده چوب هاي پخته شده به ريفانر هاي اوليه انتقال مي يابند .

تغذيه ريفانر

 براي يكنواخت كردن كيفيت خمير ضروري است كه ريفانر در بار حداكثر كار كند. براي تغذيه يكنواخت وحد اكثر ، از تغذيه كننده يك يا دو پيچي و يا از تغذيه كننده هم محور براي تغذيه اجباري خرده چوب هاي آماده سازي شده به ريفانر با سرعت ثابت و قابل كنترل استفاده مي گردد ، در چنين سيستم هاي تغذيه براي جلوگيري از كمبود خرده چوب جهت تغذيه بايد مقدار بيش از نياز خرده چوب در معرض سيستم تغذيه قرار گرفته و مقدار اضافي به سيلوي ذخيره بر گشت داده شود .

متغير هاي ريفانر

هدف از عمليات ريفانر ، توليد خمير مناسب براي ساختن تخته مشخصي مي باشد . ولي كيفيت مورد نظر خمير را نمي توان بصورت خيلي ساده بيان كرد . اين كيفيت شامل درجه رواني ، پرا كنش طول الياف ، حجيمي و ديگر اجزا كيفيت خمير هستند كه در توليد محصول نهائي ضروري مي باشند .

هيچ يك از اين اجزا تعيين كننده كيفيت با متغير هاي ريفانر بطور كامل كنترل نشده و تحت تاثير عوامل مر بوط به كيفيت ماده اوليه نظير گونه و شرايط پخت قرار داشته و حتي اين عوامل محدود كننده نيز مي باشند . در عمليات  توليد تجارتي براي يك ماده اوليه معين و عمليات آماده سازي اوليه معين از درجه رواني خمير در ماشين فور مينگ بعنوان مهمترين شاخص جهت كنترل ريفانر استفاده مي گردد . اين در جه رواني در بين فرايند هاي مختلف و كار خانه هاي مختلف تغييرات زيادي را نشان مي دهد . بعنوان مثال اگر خمير از درجه رواني لازم برخوردار نباشد براي توليد خمير آزاد تر (زود تر آب از دست ميدهد ) بايد فاصله بين صفحات ريفانر را افزايش داد . بدين ترتيب درجه رواني خمير زياد گرديده و سرعت توليد افزايش    مي يابد .  از طرف ديگر انرژي مخصوص توليد خمير كاهش مي يابد .

متوسط انرژي مخصوص مورد نياز توليد انواع خمير در زير خلاصه گرديده است .

محصول                     مقدار انرژي مخصوص

تخته فيبر روش خشك         10_11اسب بخار _ روز بر تن

_ ريفانر اسپلاند و عمليات آن :

الف : خرده چوب هاي تر از شوت خرده چوب و از طريق يك ارتعاش دهنده به تغذيه كننده پيچي انتقال مي يابد . اين تغذيه كننده يك تغذيه كننده پيچي مخروطي بوده كه در حين تغذيه فشار خيلي زيادي بر خورده چوب ها اعمال كرده و آنها را فشرده مي كند . در جه فشردگي متغير بوده ولي به اندازه كافي زياد است كه توده خورده چوب فشرده در حال حركت از خروج بخار از پيش گرم كن جلوگيري مي كنند . وجود زائده هایي در لوله انتقال از چرخش خود به خودي توده خرده چوب ها جلوگيري مي كند . آب خارج شده از خرده چوب از طريق سوراخ هاي تخليه خارج مي گردد .

ب: توده خورده چوب هاي فشرده شده به محض ورود به پيش گرم كن در بخار داخل آن از هم گسيخته مي گردند . پيش گرم كن سيلندري عمودي به قطر داخلي حدود دو فوت و ارتفاع بيش از 10 مي باشد ابعاد آنها با توجه به ظرفيت مورد نياز و زمان حرارت دادند تغيير مي كند . در يك سرعت معين خارج شدن خرده چوب از انتهاي سيلندر زمان حرارت دادن بوسيله سطح خورده چوب هاي داخل پيش گرم تنظيم مي گردد . تنظيم سطح خورده چوب داخل سيلندر بوسيله اشعه _ گاما انجام گرفته كه در خارج از آن نسب شده و در هر زمان سطح خورده چوب ها را مشخص كرده و سرعت پيچ تغذيه را تنظيم مي كنند . هر چه سطح خورده چوب هاي داخل سيلندر بالاتر باشد زمان پيش گرم كردن طولاني تر خواهد بود .

ج: يك انتقال دهنده پيچي نصب شده در پايين پيش گرم كن خورده چوب هاي نرم شده را به وسط ريفانر از دو ديسك آسياب كننده (يكي ثابت و ديگري چرخان ) تشكيل شده و ديسك ها بر روي شافت دستگاه قرار دارند . شش قطعه شيار دار روي هر يك از ديسك ها قرار گرفته كه براي جدا سازي الياف خرده چوب مورد استفاده قرار مي گيرند . خرده چوب ها در حاليكه آسياب مي گردند از بين دو ديسك عبور كرده و به طرف محيط ديسكت ها انتقال مي يابند . براي تنظيم فاصله بين دو ديسك در مقدار 008/0  تا 016/0 اينچ از پيستون ها ي هيدروليكي واقع در دو طرف دستگاه استفاده مي گردد .

د: خمير از طريق شير ، تخليه مخصوصي به سيكلون انتقال يافته و در اين سيكلون خمير از بخار مي گردد . در طرح ديگري از لوله دميدن استفاده شده كه خمير از يك سوراخ و با حداقل هدر رفتن آب عبور مي كند . كل زمان توقف خورده چوب در اين سيستم (شامل پيش گرم كن ) براي خمير تخته فيبر در حدود يك دقيقه مي باشد .

رنگ خمير اين ريفانر روشن و فقط كمي تيره تر از رنگ اوليه مي باشد . اين خمير در زير ميكروسكوپ شبيه خمير سولفيت بوده و از الياف جداگانه با ديواره هاي سالم با قابليت آبگيري خوب تشكيل شده است . اين خمير حجيم بوده و الياف آنرا همچون مازونيت نمي توان فيبر يله كرد . بنابراين خمير در ساخت كاغذ قابل استفاده نيست . ولي اگر در طي توليد به كمك آماده سازي شيميائي بخشي يا تمام ليگنين آن جدا گردد ، قادر به وجود آوردن خصوصيات مشابه با خمير نيمه شيميائي بوده و براي ساخت كاغذ استفاده مي گردد  ريفانر هاي اسپلاند براي توليد تخته فيبر سخت روش تر يا خشك يا تخته فيبر با وزن مخصوص متوسط مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

ريفانر تحت فشار اسپا رت _ والدرون:

اين سيستم ريفانر تحت فشار خيلي مشابه ريفانر اسپلاند مي باشد.

اين ريفانر به يك پيش گرم كن افقي مجهز بوده ، مواد در آن به كمك يك انتقال دهنده پيچي جابجا مي گردند .

خصوصيات خمير ريفانر اسپارت _والدرون مشابه خمير ريفانر اسپلاند بوده و اين ريفانري براي خط توليد تخته فيبر با وزن مخصوص متوسط مورد استفاده قرار مي گيرد.

ريفانر تحت فشار بوئر

ريفانر مدل 418 بوئر نظير ريفانر مدل 420 يك ريفانر ديسك دوبل (دو ديسك    مي چرخد ) بوده و قسمت ورودي به كمك شير چرخان (روتاري) آب بند مي شود در اين سيستم از پيش گرم كن افقي استفاده شده وزمان حرارت دهي با توجه به سرعت چرخش پيچ انتقال دهنده داخل آن تعيين مي گردد

ريفانر تحت فشار مدل 418 يكي از اجزائ مهم توسعه فرايند خشك توليد تخته فيبر و تخته فيبر با دانسيته متوسط در دهه 1960 بوده است. در اين نوع ريفانر خمير حجيم با قابليت فشرده شدن زياد توليد شده كه در اثر چسب زني و فشردن به تخته با دانسيته  مناسب تبديل خواهد شد . اين نوع الياف براي ساختن تخته فيبر خوب با روش تر خيلي حجيم هستند.

جدا سازي الياف با درصد خشكي زياد

  در اغلب ريفانر هاي فشار معمولي تر براي تغذيه خرده چوب معمولا در قسمت ورودي براي كاهش در صد خشكي تا 12الي 14درصد (وزن خشك ) آب به خرده چوب ها اضافه مي گردد . بعلاوه براي به وجود آوردن قابليت پمپاژ در خمير معمولا تا در صد خشكي 1-2در صد بعد از ريفانر به الياف آب افزوده مي شود (پمپ هاي غلظت بالا  قادرند خمير با درصد خشكي 10الي12 در صد را پمپاژ كند ) .

اصطلاح جدا ساز ي الياف با در صد خشكي زياد معمولا  به روش جدا سازي الياف بدون افزودن آب گفته مي شود . در اين حالت با استفاده از نيروي مكش خلائ خمير توليد شده از محفظه ريفانر تخليه مي گردد . بدين تر تيب خمير نرم تر و آزاد تري توليد خواهد شد با استفاده از اين روش _ بدليل اينكه خمير حجيم تري توليد شده وآب به سهولت در سيكل اول پرس خارج مي گردد . سرعت ماشين بالاتر امكان پذير خواهد بود . البته بايد متذكر شويم كه در صد خشكي ماشين فورمينگ در همان مقدار 1تا2 درصد خواهد بود و در نتيجه استفاده از اين نوع خميردور پرس كوتاهتر بوده و الياف بهتري خواهم داشت . دانسيته كم ورق تخته فيبر از عيوبي نظير ورق شكننده تر و ورقي كه به آساني مي سوزد در فرايند توليد تخته S2S برخوردار است. در اين حالت براي به وجود آوردن خمير آزاد تر و بالابردن سرعت ماشين مي توان از جدا سازي الياف با در صد خشكي بالا به عنوان بخشي از فرايند توليد خمير استفاده كرد . با افزايش در صد خشكي در يك ريفانر ديسك منفرد و زياد كردن فاصله بين صفحات ، توده هاي از خمير بين صفحات ريفانر تشكيل شده كه با مصرف انرژي كمتر به توليد خمير رضايت بخش مي انجامد ،زيرا در اين حالت جدا سازي الياف چوب در اثر تماس چوب با چوب اتفاق مي افتد . ولي اگر در صد خشكي خيلي زياد باشد ، در اثر به وجود آمدن بخار ، توده خرده چوب گسيخته شده و به خارج شدن خرده چوب و تراشه هاي چوب از ريفانر مي انجامد و در نتيجه كيفيت خمير از بين مي رود . بنابر اين در اين مورد به توجه زيادي نياز مي باشد . ريفانر هاي تحت فشار از انواع ريفانر با در صد خشكي زياد مي باشند . جدا ساز ي الياف  براي فرايند خشك توليد تخته فيبر نيز با در صد خشكي زياد       می باشد.

شست و شو دهنده خمير و پرس هاي پيچي

از شست و شو دهنده و پرس هاي آبگيري خمير فقط در فرايند تر استفاده مي گردد . هدف از استفاده از اين تجهيزات جدا سازي مواد جامد حل شده نظير همي سلولز ها از خمير مي باشد . زيرا اگر اين مواد در خمير باقي بمانند باعث چسبيدن تخته فيبر به صفحات پرس شده و از كيفيت سطحي آن مي كاهند.

کنترل فرآیند

يكي از مباني مهم و بنيادي در توليد تخته فيبر با كيفيت بالا، يكنواخت عملكرد كليه واحد هاي يك خط توليد است . نيل به اين مقصود (يكنواخت كردن عملكردها ) فقط با اندازه گيري مكرر يا دائمي خصوصيات مواد قابل دسترس در طي توليد و تنظيم متناسب تجهيزات توليد با هدف از بين بردن تاثير نايكنواختي امكان پذير خواهد  بود . البته اين تنظيم به دانستن رابطه بين عوامل مربوط به تجهيزات توليد و خصوصيات مواد در طي توليد نيز دارد . غير يك نواختي در عمليات توليد خمير    مي تواند در اثر تغييرات در تركيب ماده اوليه ، سايیدگي قطعات ديسك ريفانر ، تغييرات در عملكرد تجهيزات و تعدادي از عوامل شناخته شده و يا ناشناخته بوجود آيد . ساده ترين شكل كنترل فرايند شامل اندازه گيري خصوصيات فرآيند (سطح مايع در مخازن ذخيره ) و تنظيم دستي جزئی مربوطه در عمليات فرايند (تنظيم شير ورودي مايع ) در زمان غير يك نواختي مي باشد . البته اين عمليات مي تواند به صورت خود كار نيز باشد . كنترل كامپيوتري فرايند توليد خمير اجزا ساختماني سيستم كنترل كامپيوتري لوپ يا حلقه هاي كنترل مي باشند . هر يك از اين لوپ ها شامل يك مبدل براي اندازه گيري كميت مورد كنترل و انتقال نتايج اندازه گيري به كامپيوتر مي باشد . سيستم شامل يك جزئی فعال كننده فرايند نيز بوده كه قادر است كميت كنترل شده را ثابت كرده و يا با توجه به هدايت و دستورات كامپيوتر در سطوح مختلف تنظيم كند.

 لوپ پيش گرم كن شامل اجزا زير است :

_سرعت انتقال دهنده پيچي ،كنترل كننده مقدار خرده چوب ورودي به پيش گرم كن است تنظيم سرعت براي ثابت نگهداشتن  سطح خرده چوب در پيش گرم كن انجام گرفته و اندازه گيري سطح خورده چوب بوسيله اشعه _ گاما صورت مي گيرد.

سطح خرده چوب در پيش گرم كن انجام گرفته و اندازه گيري سطح خورده چوب بوسيله اشعه _ گاما صورت مي گيرد.

_ فشار داخل پيش گرم كن با تنظيم جريان بخار تازه ورودي به پيش گرم كن مقدار آن بين دو حد ثابت مي ماند.

_ درجه حرارت داخل محفظه پيش گرم كن فقط اندازه گيري مي شود .

_ جريان بخار تازه فقط اندازه گيري مي گردد.

لوپ ريفانر از قسمت هاي زير تشكيل شده است :

_ سرعت تخليه پيش گرم كن كه كنترل كننده توليد ريفانر است.

_ توان موتور ريفانر كه كنترل كننده مقدار جدا سازي الياف بوده و با تغيير فاصله بين ديسك ها تنظيم مي گردد.

_ جريان آب رقيق كننده به انتقال دهنده پيچي تغذيه ريفانر .

_ جريان آب رقيق كننده به منطقه جدا سازي الياف .

_ فشار داخل پيش گرم كن .

_ فشار داخل محفظه ريفانر كه براي ثابت نگهداشتن جريان مناسب خمير از ريفانر لازم است .

جريان بخار به ريفانر كه براي اطمينان از جريان مناسب خمير از شير تخليه كنترل مي گردد.

مواد افزودني

بدلايل متعدد انواع مواد شيميائي به مواد ساخت تخته فيبر افزوده مي گردد. دلايل عمده عبارتنداز :

كنترل ph

      - بهبود مقاومت در مقابل جذب آب ( آهار زني )

      - بهبود و افزايش و يا بوجود آوردن اتصال بين الياف،

      - كنترل فرايند ( كف زدائي، آزادكردن تخته از صفحه هاي فلزي )

      - حفاظت الياف در مقابل پوسيدگي و حمله حشرات،

      - حفاظت در مقابل آتش،

      - رنگ آميزي

چهار دليل اول در بين اغلب فرآيندهاي توليد تخته فيبر يكسان است. مواد شيميائي معمولا در مقادير نسبتا كم به تخته فيبر افزوده مي شود، كه دليل آن صرفه جويي در هزينه نبوده بلكه وجود آنها اگرچه به بهبود كيفيت مورد نظر كمك مي كند ، ولي اثر تعيين كنند هاي بر خواص كيفي ديگر دارد. بعنوان مثال مواد شيميائي كه به بهبود مقاومت در مقابل جذب آب محصول كمك مي كند اغلب به توسعه اتصال بين الياف صدمه مي زنند. تمامي فرآيندهاي توليد تخته فيبر به عمل آوري شيميائي يكساني نياز ندارند ، بلكه نياز مواد شيميائي به نياز تكنولوژيكي محصول در مصرف و تكنولوژي اوليه فرآيند بستگي دارد.

آهارزني تخته فيبر 1  :

آهار زني به فرآيندي اطلاق مي شود كه در اثر آن مواد شيميائي مناسب به محلول الياف ( كاغذ سازي يا تخته فيبر سازي ) افزوده شده و اين مواد با هدف كنترل نفوذ مايعات بداخل كاغذ يا تخته خشك شده بر روي الياف رسوب داده   مي شوند. نفوذ مايعات در كاغذ سازي از اهميت زيادي برخوردار است ، زيرا بر جذب جوهر در مراحل چاپ يا نوشتن تاثير مي گذارد. آهارزني تخته فيبر براي كاهش جذب آب محصول نهائي و كنترل واكشيدگي در ضخامت واكشيدگي خطي تخريب سطح و افت مقاومت در اثر واكشيده شدن الياف چوب در حقيقت از تكنولوژي آهارزني كاغذ نشات گرفته است. هدف اصلي آهارزني كاغذ و تخته فيبر پوشاندن سطح الياف با ماده اي است كه به كاهش انرژي سطحي و در نتيجه هيدروفوبيك كردن الياف كمك مي كند.

درتمام فرآيندهاي تر، توليد تخته فيبر كاربرد ماده آهارزني در دو مرحله انجام   مي گيرد. در مرحله اول بمنظور اطمينان از مخلوط كردن كامل ماده آهارزني با الياف ، از آب بعنوان وسيله انتقال استفاده مي گردد. در مرحله دوم ماده آهار زني بطور عمدي از محلول آبكي برروي الياف رسوب كرده و با اتصال شيميائي بر سطح الياف قرار مي گيرد.

بدين طريق با قرار گرفتن ماده آهار زني بر سطح الياف خاصيت عدم تمايل به آب درالياف بوجود       مي آيد. در فرايندهاي خشك ، ماده آهارزني مستقيما و همراه با رزين به خرده چوب يا الياف افزوده    مي گردد.

در فرآيند تر، توليد تخته فيبر _ مانند ساخت كاغذ_ رسوب دادن ماده آهارزني با تنظيمPH انجام     مي گيرد. ماده آهارزني به محلول با PH تنظيم شده براي مخلوط كردن كامل آهار افزوده شده و سپس با افزودن رسوب دهنده PH كاهش يافته و به فلاك شدن آهار مي انجامد. ماده رسوب دهنده مكانيسم قرار گرفتن آهار بر سطح الياف را نيز بوجود مي آورد.

آهارزرين2

متداول ترين آهار كاغذ كه تا حدودي در تخته فيبرعايق نيز بكار مي رود. آهار رزين مي باشد. رزين ماده اي طبيعي ، جامد و رزيني بوده كه از درختان كاج بدست مي آيد اين ماده را مي توان از درختان زنده بدست آورده و آنرا تقطير كرد (رزين صمغ ) و يا مي توان آنرا از كنده درختان كاج استخراج و تصفيه كرد(رزين چوب) و يا از طريق تقطير جزء به جزء تال اول3 بدست آورد. تال اول محصول جانبي فرآيند توليد خمير سولفات از كاج ها است (رزين تال اول). آهار رزين بوسيله صابوني كردن رزين مذاب بكمك افزودن هيدروكسيد سديم و يا كربنات سديم بدست مي آيد. اين آهار امولسيون شده و يا بطور مستقيم به محلول كاغذ سازي افزوده مي گردد. محلول رقيق امولسيون شده داراي PH بين 9 تا11 است.

آهار پرافين4

پرافين هيدرو كربورهاي با وزن ملكولي نسبتا زياد (300 تا700 ) بوده كه بعنوان باقيمانده پالايش يا بعنوان بخشي از تقطير از نفت خام بدست مي آيد. نقطه ذوب آن بين 120تا200  درجه فارنهايت    مي باشد. پارافين هادرآب محلول نبوده و از نظر شيميائي خنثي هستند. براي آماده سازي ابتدا پارافين را ذوب كرده و بعد در محيط آبي بحالت امولسيون در مي آورند.

آهار پرافين در صنايع كاغذ معمولا بصورت مخلوط با رزين (بين 20تا40درصد وزن خشك رزين) مورد استفاده قرار مي گيرد. اين تركيب نه تنها مقاومت در مقابل نفوذ آب را بهبود بخشيده، بلكه خواص ديگري نظير چاپ پذيري، باز شدن لايه ها ، دوام تا ماندن و غيره را بهبود مي بخشد. از آهار پارافين در صنايع تخته فيبر فقط براي بهبود در مقاومت به نفوذ آب استفاده مي گردد.

آهارقير5

آهار قير بصورت امولسيون مورد استفاده قرارگرفته و بوسيله آلوم رسوب داده مي شود. درجه حرارت محلول خمير و ماشين شكل گيري نبايد بيش از 135 درجه فارنهايت باشد. مكا نيسم قرار گرفتن ذرات آهار قير بر روي الياف متا ثر از تر كيبي از در گير شدن ذرات در فلاك هاي آلوم و نيروهاي الكترواستيك بين سطح الياف و آهار مي باشد. پس از افزودن آلوم لازم است زمان كافي براي بوجود آمدن پديده فوق در نظر گرفته شود كه بدين منظور محلول خمير مدتي را در مخازن حد وسط توقف خواهد داشت. براي رسوب بهترPH درجعبه تغذيه بايد بين5/4تا 5 تنظيم گردد.

آهار قير مقاومت اتصال را كاهش نمي دهد. در واقع اين آهار نه تنها مقاومت را كاهش نداده ، بلكه در اثر شكل گيري خوب و بهبودي در آبگيري درمقايسه با ديگر آهارها مقاومت كششي خمشي تخته فيبر عايق را افزايش مي دهد.

استفاده از قير _ بدليل داشتن رنگ تيره_ درصنعت تخته فيبرsidingو انواع ديگر استفاده مي شود.

چسب هاي تخته فيبر

ليگنين مهمترين اتصال دهنده در ساخت تخته فيبر مي باشد. اگر ليگنين در فرايند توليد خمير ظاهر شده و در پرس گرم فعال گردد، به استفاده از چسب بيشتر در توليد تخته فيبر نياز نخواهد بود. بطوريكه مازونيت هنوز هم بدون استفاده از چسب در حال ساخت تخته فيبر با روش تر است ولي در اغلب فرآيندهاي ديگر با افزودن چسب سعي در بهبود اتصال ليگنين يا بوجود آوردن اتصال مصنوعي در غياب اتصال ليگنين دارند.

بدليل اينكه در فرآينده خشك توليد تخته فيبر امكان بكارگيري توان بالقوه تشكيل اتصال بوسيله ليگنين وجود ندارد، در اين توليد تخته فيبر سخت روش خشك و ام. دي. اف منحصرا متكي به استفاده از چسب مي باشيم.

در توليد تخته فيبر S2S با روش تر نيز نمي توان از رزينهاي گرما سخت (ترموست) نظير رزين هاي فنليك، استفاده كرد. زيرا در اين حالت قبل از پرس گرم كيك الياف تحت تاثير سيكل شديد خشك كردن قرار مي گيرد.

دراين شرايط رزين هاي فنليك در اثر حرارت سخت شده و پس از فشرده شدن در پرس قادر به تشكيل اتصال نمي باشند. دراين موارد مي توان از رزين هاي ترموپلاستيك نظير روغن كاج و قيرهاي منشاء طبيعي استفاده كرد. از روغن هاي خشك كردن مانند روغن برزك ، روغن tunq و روغن تال به تنهايي يا بصورت مخلوط با رزينهاي ترموپلاستيك آنها نيز مي توان استفاده كرد.

در صنعت تخته فيبر كوشش در جهت استفاده از ساير چسبها نظير نشاسته ، كازئين، چسب هاي حيواني لاتكس ها ، تانن ها و غيره نيز شده است .از بين چسب هاي فوق امروزه فقط نشاسته از اهميت صنعتي برخوردار است كه بعنوان چسب ثانويه به خمير تخته فيبر عايق افزوده مي شود.

چسب هاي رزيني و روغن هاي خشك كردن نه تنها الياف را به يكديگر متصل كرده ، بلكه داراي اثر آهار زني نيز است. تاثير آهار زني نه تنها بدليل بوجود آمدن تغييرات سطحي الياف بوده، بلكه در مورد رزين هاي فنلي از واكشيده شدن محصول نهائي نيز جلوگيري مي كند. معمولا الياف تحت تاثير رزين هائي كه بداخل آنها نفوذ مي كند قرار مي گيرند. اين رزينها الياف را آغشته مي كنند و اتصال قوي بين آنها بوجود مي آورند. بدين تر تيب از بين بردن كامل و اكشيدگي با مصرف بيش از نياز رزين امكان پذير است. مقدار متعارف مصرف رزين فنليك معادل1 تا2 درصد در تخته فيبر سخت روش تر و5تا6 درصد در تخته فيبر سخت روش خشك مي باشد. درروش تر هيچگونه بهبودي درمقاومت ها و جذب آب در مقدار مصرف بيش از 3 درصد مشاهده نگرديده است (Marietta American). مصرف رزين اوره_ فرم آلدئيد در توليد تخته ام. دي. اف روش خشك بيشتراز مقدار رزين فنليك بوده و به حدود 8 تا11 درصد مي رسد.

عمل آوري با مواد ضد آتش وحفاظتي:

مواد ضد آتش:

چوب و محصولات چوبي نظير تخته فيبر از مواد آتش گير(قابل احتراق) هستند. اگر اين مواد در معرض درجه حرارت زياد قرار گيرند گازهاي قابل احتراق تشكيل داده كه نه تنها باعث تخريب در اثر آتش شده، بلكه توليد دود كرده كه از ديد انسان كاسته، فرار را مشكل كرده و به دستگاه تنفسي آسيب     مي رسانند. اگر در مورد محصولاتي نظير ستون ها ، تيرها و كف ساختمان دوام در مقابل آتش (مقاومت در مقابل نفوذ آتش) از اهميت زيادي برخوردار است در مورد موادي نظير تخته چند لا، تخته خرده چوب و تخته فيبر پخش شعله ، قابليت سوختي و بوجود آمدن دود از اهميت زيادي بر خوردار است.

در استاندارد شماره84 آئين نامه ASTM(1980ASTM) روش هاي استاندارد آزمايش اين خصوصيات ارائه شده است. نتايج بصورت مقادير نسبي در مقايسه با تخته سيماني از_ بست و چوب بلوط قرمز ارائه مي گردد. در اين مقياس قابليت آتش گيري تخته سيماني از _ بست معادل صفر و قابليت آتش گيري چوب بلوط قرمز 100 مي باشد. بعنوان مثال در ماده اي با ضريب پخش شعله200  ، شعله در شرايط استاندارد با سرعت دو برابر چوب بلوط انتشار مي يابد.

مواد مختلف با توجه به ضريب پخش شعله بطريق زير گروه بندي 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 براي مسير هاي خروجي ساختمان هاي بدون سيستم آب پاش استفاده شده و اغلب در ساخت وسايل بزرگ و مصرف در ساختمان هاي عمومي بكار مي روند. از طبقه  Bبراي دبستان ها ، هتل ها و غيره استفاده مي شود.

عمل آوري با مواد حفا ظتي

تخته فيبر نظير ديگر مواد چوبي اگر در شرايط مناسب حمله عوامل مخرب قرار گيرد سريعا تخريب    مي گردد. در چنين شرايط عمل آوري اين تخته فيبر با مواد ضد حشره و قارچ ضروري است. مخصوصا اگر اين محصولات به نقاط گرم و مرطوب استوائي حمل گردند اين نوع عمل آوري اجتناب نا پذير است.

پنتا كلرو فنات سديم(G MitroI) كه يك نمك سديم محلول در آب پنتا كلروفنل است از متداول ترين نمك ها مي باشد. كه در تخته فيبر براي حفاظت در مقابل موريانه، پوسيدگي... مورد استفاده قرار     مي گيرد. اين مواد به اندازه كافي براي باقيماندن 5/0 درصد در محلول (مبنائ وزن خشك الياف) براي حفاظت در مقابل پوسيدگي به محلول خمير افزوده مي شود. در صورت نياز به حفاظت در مقابل موريانه نياز به با قيماندن تا75/0 درصد است ولي افزودن اين ماده از قابليت آهار زني مي كاهد.

انتخاب ريفانر

ريفانر هاي اوليه بر پايه ظرفيت شان انتخاب مي شوند . مقدار انرژي  مخصوص كه براي محصولات مختلف در قسمت قبلي ارائه گرديده مي تواند در انتخاب ريفانر به عنوان راهنما بكار رود . اغلب اين انرژي در مرحله اوليه توليد خمير مورد استفاده قرار مي گيرد ، بطوريكه در ريفانر هاي ثانويه فقط يك تا دو اسب بخار _ روز بر تن      انرژي مصرف مي گردد.

جدا سازي الياف با ريفانر  تحت فشار

ريفانر هاي تحت فشار از انواع آسياب هاي ديسكي بوده كه در آنها خرده چوب در محيط بخار اشباع تحت فشار به الياف تبديل مي گردد. شكل زير كه بر پايه تحقيقات اسپلاند ترسيم شده است نشان مي دهد كه اگر درجه حرارت ريفانر به بيش از 300F افزايش يابد افت خيلي زيادي در انرژي مورد نياز جداسازي الياف خرده چوبهاي سوزني برگ و پهن برگ اتفاق مي افتد . اين كاهش مصرف انرژي در اثر نرم شدن حرارتي بوده كه جدا سازي مكانيكي آسان الياف در لايه بين سلولي را امكان پذير مي سازد . حالت اخير اساس تكنولوژي در فرايند جدا سازي الياف تحت فشار است.

رابطه بین مصرف انرژی و درجه حرارت و جداسازی الیاف