مجفف يانكي

مجفف يانكي هو وعاء ضغط يُستخدم في إنتاج الورق المصقول آليًا (MG) وورق المناديل . في مجفف يانكي، ينتقل الورق من نسبة جفاف تتراوح بين 42-45% تقريبًا إلى ما يزيد قليلًا عن 89%. في الصناعة، تُستخدم أسطوانات MG أو مجففات يانكي بشكل أساسي لإزالة الرطوبة الزائدة من اللب قبل تحويله إلى ورق. يمكن تجهيز أسطوانة يانكي بشفرة كشط ورشها بمواد لاصقة لتثبيت الورق. تتم عملية التجعيد عن طريق كشط شفرة الكشط للورق الجاف من سطح الأسطوانة، مما يؤدي إلى تجعيد الورق. يتم التحكم في التجعيد من خلال قوة المادة اللاصقة، وشكل شفرة الكشط، وفرق السرعة بين مجفف يانكي والجزء الأخير من آلة الورق، وخصائص لب الورق. ^{[ 1 ]}

بينما تُستخدم سلسلة من أسطوانات التجفيف في أنواع الورق الأخرى، تُستخدم أسطوانة واحدة فقط (أسطوانة التجفيف الرئيسية) في صناعة المناديل الورقية. ويعود ذلك إلى ضرورة عملية التجعيد، والتي تُصبح ممكنة بفضل انخفاض وزن ورق المناديل (غرام/متر مربع)، والذي يتراوح بين 14 و45 غرام/متر مربع. ولإنتاج ورق ذي وزن أعلى ضمن هذا النطاق، تُزود بعض الآلات بعدد من أسطوانات التجفيف (من 4 إلى 10) بعد أسطوانة التجفيف الرئيسية. في هذه الحالة، يُطلق على هذه العملية اسم "التجعيد الرطب"، حيث لا يتم تجعيد الورق على أسطوانة التجفيف الرئيسية بعد جفافه تمامًا، بل يكتمل التجفيف بعد أسطوانة التجفيف الرئيسية.

تُصنع أسطوانات يانكي تقليديًا من الحديد الزهر ، ويصل قطرها إلى 6 أمتار، أي أكبر بكثير من أسطوانات التجفيف التقليدية. ويكون عرضها أكبر قليلًا من عرض الورق: ففي آلات تجفيف المناديل الورقية، تتراوح العروض النموذجية بين 1.74 متر و2.32 متر و2.70 متر ومضاعفاتها (عادةً ما تكون ضعف هذه القيم هي الأكثر شيوعًا في الوقت الحاضر). لذا، فإن أسطوانات يانكي ثقيلة جدًا (حوالي 100 طن) ويصعب صبّها. ومنذ عقدين من الزمن، يشهد إنتاج أسطوانات يانكي المصنوعة من الفولاذ رواجًا متزايدًا، وتُجهز الآلات الجديدة عمليًا بأسطوانة يانكي فولاذية، فهي أخف وزنًا وأسهل في الإنتاج والنقل.

بسبب تأثير احتكاك شفرة التجعيد، يصبح سطح وعاء اليانكي غير منتظم وخشنًا. لذلك، يجب صقل أو تلميع أوعية اليانكي المصنوعة من الحديد الزهر بشكل دوري (بتواتر متفاوت جدًا: من كل 6 أشهر إلى عدة سنوات). يؤدي ذلك إلى تقليل سمك الغلاف، وبما أن وعاء اليانكي وعاء ضغط، فإنه يقلل أيضًا من أقصى ضغط يمكن استخدامه في إنتاج الورق. إحدى طرق تجنب هذا الانخفاض في الضغط هي طلاء السطح بطبقة معدنية، أي رشه بسبيكة خاصة من الكروم والنيكل، تشبه الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك، ثم صقلها مع الجزء العلوي من سطح الغلاف، تاركةً طبقة بسمك يتراوح بين 0.7 و1  مم تقريبًا. يصبح السطح المطلي أكثر مقاومة للتآكل، وقد لا يتطلب الأمر سوى تلميع خفيف جدًا كل سنتين إلى أربع سنوات تقريبًا. تكون الموصلية الحرارية للطبقة المعدنية أقل قليلاً من موصلية المادة الأصلية، لذا تُطلى أسطوانات الحديد الزهر بالمعدن بعد صقل الغلاف الخارجي، وذلك لزيادة الموصلية الحرارية عن طريق تقليل السماكة، وهي موصلية تُفقد بعد ذلك مع عملية الطلاء. أما أسطوانات الصلب، فتُطلى بالمعدن منذ البداية.

يُسبب الحجم الكبير مشكلة في التخلص من المكثفات المتكونة داخل الأسطوانات، لذا تستخدم جميع أجهزة اليانكي نظامًا للبخار المُضخّ، والذي يُعاد ضغطه بواسطة ضاغط حراري (قاذف). توجد على السطح الداخلي لليانكي أخاديد دائرية تستوعب أنابيب صغيرة (تُسمى "أنابيب القش")، يتم من خلالها سحب خليط البخار والمكثفات عن طريق فرق الضغط بين اليانكي وخزان تجميع المكثفات (الفاصل). تُجمع أنابيب القش في رفوف، وتتصل عادةً بستة مجمعات، تنقل خليط المكثفات والبخار نحو مركز الأسطوانة، ومن ثم يُسحب عبر أنابيب عادية إلى الفاصل. هنا، ينفصل المكثف والبخار المُضخّ عند ضغط أقل من الضغط داخل اليانكي. ولتجنب إفساد البخار المتدفق، يستخدم الضاغط الحراري بخارًا دافعًا (بضغط يقارب ضعف الضغط في اليانكي) لزيادة ضغط البخار المتدفق مرة أخرى إلى قيمة اليانكي.

تُعدّ سلامة مجففات يانكي مسألة بالغة الأهمية، ولدى TAPPI لجنة مُخصصة لهذا الغرض (لجنة سلامة مجففات يانكي). تكمن المشكلة الأكبر في مجففات يانكي المصنوعة من الحديد الزهر، نظرًا لهشاشة هذا المعدن مقارنةً بالفولاذ، مما يجعلها حساسة للغاية لتغيرات درجات الحرارة. على سبيل المثال، قد يتضرر مجفف يانكي الذي يتلقى البخار أثناء توقفه عن الدوران نتيجةً لاختلاف درجة الحرارة بين الجزء الأكبر من المجفف وقاع الأسطوانة حيث يتجمع المكثف. يجب توخي الحذر الشديد في حالة نشوب حريق، إذ قد يؤدي توجيه تيارات مباشرة من الماء البارد على سطح مجفف يانكي الساخن إلى إتلافه. وللأسف، سُجّلت بعض حالات انفجار مجففات يانكي لهذه الأسباب وغيرها في تاريخ صناعة المناديل الورقية.

أصبح استخدام الطلاء الكيميائي على سطح اليانكي هو القاعدة السائدة في الوقت الحاضر. ويتكون هذا الطلاء عادةً من مزيج من مكونين أو أكثر:

• بوليمر أساسي (لاصق) مصنوع من البولي أميدات أو راتنجات الإيبكلوروهيدرين، يُغطي سطح آلة التجعيد بطبقة بوليمرية تعمل فيها شفرة التجعيد، بدلاً من خدش السطح الحديدي. عادةً ما تتمتع الطبقة الأساسية بخصائص لاصقة، مما يُبقي الورق مُلتصقًا بسطح آلة التجعيد حتى عملية التجعيد.
• عامل فصل مصنوع من الزيوت المعدنية أو النباتية أو الشموع، يعمل على تزييت الورق وتحسين فصله عن السطح.
• مواد معدلة متنوعة، قد تجعل الطلاء أكثر ليونة أو صلابة أو تحسن التأثير الوقائي على اليانكي

يُرش الطلاء مع الماء في الفراغ بين شفرة التجعيد والضاغط عبر أنبوب رش مزود بفوهات. هذا الفراغ الضيق تحديدًا هو الذي يتبخر فيه الماء المصاحب للطلاء، ويتصلب فيه البوليمر. لهذا السبب، يتزايد استخدام البوليمرات المعالجة مسبقًا كطبقة أساسية.