في جميع مراحل صناعة الورق، من "التقطيع إلى اللب إلى التشطيب"، يُعدّ جهاز التكرير معدّةً أساسيةً تُحدّد أداء الألياف وجودتها. فمن خلال عمليات فيزيائية وكيميائية، أو ميكانيكية وكيميائية مُشتركة، يُقطّع الجهاز ألياف اللب ويُليّفها ويُكرّرها، مما يُمكّن الألياف السائبة في الأصل من تكوين قوة ربط أقوى، ويمنح الورق في النهاية أداءً أساسيًا كالقوة والتجانس وامتصاص الحبر. ومن المطاحن الحجرية التقليدية إلى المعدات الذكية الحديثة، ركّز التطور التكنولوجي لأجهزة التكرير دائمًا على المبادئ الأساسية الثلاثة: "الكفاءة العالية والدقة وتوفير الطاقة"، مما يُشكّل دعمًا هامًا لتطوير صناعة الورق.

I. الوظائف الأساسية ومبدأ عمل المصافي

تتمثل المهمة الأساسية للمكرر في "تحسين شكل الألياف"، ويمكن تلخيص مبدأ عمله في "تعديل الألياف تحت تأثير ميكانيكي":

• المبدأ الأساسيعندما يمر اللب بين أقراص (أو لفات) التكرير، فإنه يتعرض لقوى ميكانيكية مشتركة كالقص والبثق والعجن. تُمزق جدران خلايا الألياف لتكوين ألياف دقيقة، ويُكوّن السطح بنية ليفية كثيفة. في الوقت نفسه، تُقطع الألياف الطويلة بشكل مناسب، مما يجعل توزيع أطوال الألياف أكثر انسجامًا مع متطلبات صناعة الورق.
• الوظائف الأساسية:أولاً، تحسين قوة ربط الألياف لجعل الورق يتمتع بقوة شد كافية، وقوة تمزق، وقوة انفجار؛ ثانياً، تعزيز توحيد تشابك الألياف لضمان تساوي الورق وتسطيحه؛ ثالثاً، التكيف مع احتياجات أنواع الورق المختلفة، مثل الورق الثقافي الذي يتطلب أليافًا دقيقة لتحسين قابلية الطباعة، وورق التغليف الذي يتطلب أليافًا سميكة وطويلة لتعزيز الصلابة.

II. الأنواع الرئيسية والخصائص التقنية للمصافي

وفقًا للتصميم الهيكلي وطريقة العمل وسيناريوهات التطبيق، تنقسم المصافي الشائعة في صناعة صناعة الورق بشكل أساسي إلى الفئات الأربع التالية، ولكل منها تركيزها الفني ونطاق تطبيقها الخاص:

1. مُنقّي الأقراص

• الخصائص الهيكليةيتكون من قرص ثابت وقرص دوار. سطح القرص موزع بمناطق طحن بأشكال أسنان مختلفة (مثل المسننة، شبه المنحرفة، الحلزونية)، ويتم التحكم في شدة التكرير عن طريق ضبط فجوة القرص.
• المزايا التقنيةكفاءة تكرير عالية، وتعديل موحد للألياف. يتكيف مع أنواع مختلفة من اللب (لب الخشب، لب القش، لب الورق المُهدر) عن طريق استبدال أشكال أسنان القرص، مما يجعله أكثر معدات التكرير استخدامًا، ويشمل ذلك الورق الزراعي، وورق التغليف، وورق التواليت، وأنواعًا أخرى من الورق.
• الأنواع الفرعية:مصفاة ذات قرص واحد (تعمل على جانب واحد من القرص)، مصفاة ذات قرصين (تعمل على جانبي القرص في نفس الوقت)، مصفاة ذات ثلاثة أقراص (قرص ثابت متوسط ​​+ قرصان دواران على الجانبين، كفاءة أعلى).

2. مصفاة مخروطية

• الخصائص الهيكليةيعتمد على مزيج من العضو الثابت والدوار المخروطيين. يتقدم اللب حلزونيًا على طول الفجوة المخروطية، ويخضع لقص وبثق مستمرين. يمكن التحكم بدقة في كثافة التكرير عن طريق ضبط الفجوة المخروطية.
• المزايا التقنية: تقطيع ألياف أقل، تأثير تلييف جيد، مناسب لأنواع الورق التي تتطلب احتفاظًا كبيرًا بطول الألياف (مثل ورق الكرافت والكرتون المبطن). كما يتميز باستقرار تشغيلي قوي واستهلاك منخفض للطاقة، ويُستخدم عادةً في التكرير الثانوي لنفايات لب الورق أو المعالجة الدقيقة لللب عالي الجودة.

3. مصفاة أسطوانية

• الخصائص الهيكليةتتكون من أسطوانة طحن أسطوانية ولوح طحن مقوس. سطح أسطوانة الطحن مزود بأسنان طحن عرضية أو حلزونية. دوران أسطوانة الطحن يُحرك تدفق اللب، ويُكمل عملية التكرير.
• المزايا التقنيةيتميز بتحمل عالي للشوائب (مثل حبيبات الرمل وشظايا البلاستيك) في اللب، ولا يُسدّ بسهولة. مناسب للطحن الخشن لنفايات لب الورق أو المعالجة المسبقة للمواد الخام المصنوعة من الألياف الخشنة، مثل لب القش، ويُستخدم غالبًا في عملية التكرير الأولية لخطوط إنتاج اللب.

4. مُكرِّر عالي الاتساق

• الخصائص الهيكليةمناسب لبيئات اللب عالية الاتساق (15%-40%). يستخدم جهاز تغذية خاص (مثل وحدة تغذية لولبية) لضمان دخول اللب بالتساوي إلى منطقة الطحن. يتميز تصميم أسنان القرص بمساحة واسعة ومسافة كبيرة، مما يعزز فعالية عجن الألياف.
• المزايا التقنية: درجة عالية من تلييف الألياف، وقوة التصاق قوية، مما يُحسّن قوة الورق بشكل ملحوظ. في البيئات عالية الاتساق، يكون قطع الألياف أقل واستهلاك الطاقة منخفضًا. وهو مناسب للتكرير الدقيق لأنواع الورق عالية الجودة (مثل الورق المطلي والورق المتخصص) أو معالجة اللب التي تتطلب التصاق ألياف عالي القوة.

ثالثًا. المعايير الفنية الرئيسية ومبادئ اختيار المصافي

1. المعايير الفنية الأساسية

• تحسين الاتساق: يُقسّم إلى: منخفض القوام (≤ ٨٪)، متوسط ​​القوام (٨٪ - ١٥٪)، وعالي القوام (≥ ١٥٪). يؤثر القوام مباشرةً على كفاءة التكرير وشكل الألياف، مثل التكرير عالي القوام الذي يُركّز على التليف، والتكرير منخفض القوام الذي يُركّز على القطع.
• فجوة القرص: معيار أساسي يُحدد كثافة التكرير. كلما صغرت الفجوة، زادت كثافة التكرير. يجب تعديلها ديناميكيًا وفقًا لمتطلبات نوع الورق وخصائص اللب (عادةً ما تكون بين 0.1 و1.0 مم).
• شكل قرص الأسنان وعرض الأسنانيؤثر شكل السن على طريقة إجهاد الألياف (شكل السن القصي مناسب للقطع، وشكل السن العجن مناسب للتلييف). يحدد عرض السن مساحة تلامس منطقة الطحن، والتي يجب أن تتوافق مع نوع اللب وهدف التكرير.
• قوة المحرك وسرعة الدوران: تُحدد القدرة قدرة التكرير (عادةً ما بين 55 و1000 كيلوواط)، وتؤثر سرعة الدوران على السرعة الخطية للقرص (عادةً ما بين 1500 و3000 دورة/دقيقة). تعني السرعة الخطية الأعلى قوة قصّ أكبر، وهي مناسبة لاحتياجات التكرير عالية الكثافة.
• سعة:يتم اختيارها وفقًا لحجم خط الإنتاج. تتراوح طاقة الجهاز الواحد عادةً بين 5 و100 طن يوميًا، ويمكن لخطوط الإنتاج الكبيرة استخدام وحدات متعددة متسلسلة أو متوازية.

2. مبادئ الاختيار الأساسية

• التكيف مع متطلبات نوع الورق:بالنسبة لورق التغليف عالي القوة، يتم إعطاء الأولوية للمصافي عالية الاتساق أو المصافي المخروطية؛ بالنسبة للورق الثقافي الدقيق، يمكن اختيار مصافي القرص المزدوج أو مصافي الأقراص الثلاثية؛ بالنسبة لمعالجة لب الورق المستعمل، يتم تفضيل المصافي الأسطوانية أو مصافي الأقراص المقاومة للشوائب.
• خصائص لب الورق:لب الخشب له ألياف طويلة، لذلك التركيز على التليف، والمصافي عالية الاتساق أو المصافي المخروطية اختيارية؛ لب القش له ألياف قصيرة، لذلك يجب التحكم في درجة القطع، والمصافي القرصية منخفضة الاتساق اختيارية؛ لب الورق المستعمل يحتوي على العديد من الشوائب، لذلك يجب اختيار المعدات المقاومة للانسداد.
• موازنة الكفاءة واستهلاك الطاقةمع مراعاة متطلبات سعة خط الإنتاج، يُنصح باختيار معدات ذات استهلاك منخفض للطاقة وكفاءة تكرير عالية. على سبيل المثال، يمكن لخطوط الإنتاج الكبيرة استخدام مصافي ثلاثية الأقراص، بينما يمكن لخطوط الإنتاج الصغيرة والمتوسطة استخدام مصافي أحادية أو ثنائية الأقراص.
• ضع في اعتبارك القدرة على التكيف الذكيغالبًا ما تُجهَّز مصافي التكرير الحديثة بأنظمة تحكم PLC، مما يُتيح مراقبة عملية التكرير في الوقت الفعلي (مثل طول الألياف، وقوام اللب، وحالة تآكل القرص)، بالإضافة إلى التحكم الآلي في الحلقة المغلقة. عند الاختيار، من الضروري مراعاة مستوى ذكاء خط الإنتاج، وإعطاء الأولوية للمعدات القابلة للربط الشبكي وسهلة الصيانة.

رابعًا: اتجاهات التطور التكنولوجي للمصافي

مع تحول صناعة صناعة الورق نحو "الذكاء الأخضر منخفض الكربون، والكفاءة العالية، والجودة العالية"، تقدم تكنولوجيا التكرير ثلاثة اتجاهات رئيسية للتطوير:

• ترقية ذكية:دمج أجهزة الاستشعار وإنترنت الأشياء وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي لتحقيق مراقبة في الوقت الفعلي لعملية التكرير والتحكم التلقائي في الحلقة المغلقة، مما يحسن دقة التكرير واستقراره.
• تحسين توفير الطاقةتحسين تصميم هيكل القرص (مثل شكل السنّ الحيوي)، واعتماد محركات عالية الكفاءة وتقنية تنظيم سرعة تحويل التردد لتقليل استهلاك طاقة تكرير الوحدات. بعض أجهزة التكرير الحديثة تُخفّض استهلاك الطاقة بنسبة 15%-30% مقارنةً بالمعدات التقليدية.
• التكامل متعدد الوظائف:تطوير معدات متكاملة "التكرير - الغربلة - التنقية" لتقليل عمليات الإنتاج ومساحة أرضية المعدات؛ استهداف احتياجات الورق المتخصص، وتطوير مصافٍ خاصة (مثل مصافٍ للألياف فائقة الدقة، ومصافي اللب البيوميكانيكية الخاصة) لتوسيع سيناريوهات التطبيق.

باعتبارها "المحور الرئيسي" لإنتاج الورق، يرتبط المستوى الفني للمصافي ارتباطًا مباشرًا بجودة الورق وكفاءة الإنتاج والفوائد البيئية. في سياق سعي صناعة الورق إلى تطوير جودة عالية، فإن اختيار أنواع المصافي المناسبة، وتحسين المعايير الفنية الرئيسية، ومواكبة اتجاهات التطور في الذكاء الاصطناعي وتوفير الطاقة، سيُصبح ضمانًا مهمًا للشركات لتعزيز قدرتها التنافسية الأساسية.