تولید تخته فیبر

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 شکاف عمیقی بین کشورهای اصطلاحاً توسعه یافته و در حال توسعه به وجود آمده است و اختلاف قابل ملاحظه ای در زمینه دانش استفاده از تکنیک ها در سطح کاربردی بین آن ها به وجود آمده است.

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 تکنیک های 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 آن ها 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 این که 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 این جا به عنوان 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 می دهند. اختلاف این گونه تخته های ترکیبی با چوب ماسیو به طور عمده در این است که آن ها از ترکیب عناصر چوبی با ابعاد مختلف تشکیل یافته اند که به وسیله چسب با یکدیگر چسبیده اند.

ساخت این قبیل محصولات به طور 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 آن ها ( فر آیند تولید ورق ). هر کدام از این محصولات با توجه به اندازه و شکل قطعات چوبی که که در ساخت آن ها 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 آن ها با ابعاد معین و منظم می توانند بی آنکه تراکمی در آن ها ایجاد گردد به سهولت و به طور 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 سلول های چوبی یعنی کوچکترین جزء اساسی تشکیل دهنده ساختمان بیولوژیکی یک قطعه چوب بزرگتر است. ابعاد خرده چوب، اغلب نامنظم بوده و معمولا به طور تصادفی روی هم قرار می گیرند. تماس در خط چسب و بهبود کیفیت مکانیکی تخته خرده چوب به طور 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 بالایی 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 چوب های 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 آن ها با ابعاد سلول های 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. به عبارت دقیق تر، در فرهنگ تشریحی چوب، اصطلاح فیبر به سلول های 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 آن ها 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 این جا 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 می رود. 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 آن ها 9.5 تا 25 میلی متر می باشد، اغلب به عنوان 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 می شوند. 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 به علاوه 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، به مقدار 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 چسب های 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.

هوا در فرآیند خشک، نقش انتقال دهنده و وسیله توزیع مواد را به عهده داشته و با توجه به این که 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.

تفاوت های معنی دار و آشکاری بین محصولات تولیدی با پنج فرآیند ساخت تخته فیبر وجود دارد، هیچ کدام از این فرآیندها ذاتا بهتر و یا بدتر از دیگری نیست، لکن، یک فرآیند ممکن است برای ساخت محصولی _ به خصوص با ماده اولیه ای معین _ بهترین فرآیند باشد. معمولا، محاسن و معایب نسبی این فرآیندها مقطعی بوده و با نوسان های قیمت کالاهای مهم مانند انرژی، مواد شیمیایی و یا مقررات و محدودیت های 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.