کیفیت کاغذ بعضی کتاب ها و مجلات، بسیار عالی است. تولید کاغذ فرایند بسیار ساده ای است. تولیدکنندگان کاغذ الیاف گیاهی را در آب معلق می کنند و سپس آنها را از یک صافی الک گونه می گذرانند. آب از الک عبور می کند و ورقه ای از الیاف بر روی آن تشکیل می شود. همین ورقه الیاف است که پس از خشک شدن به ورق کاغذ تبدیل می شود. این فرایند اساسی از زمانی که در حدود 200 سال قبل از میلاد در چین برای اولین بار کاغذ ابداع شد، تا به اکنون تغییر نکرده است.

چینی ها اولین کاغذها را تقریباً به طور کامل از کنف می ساختند. بعدها هنگامی که تکنیک تولید کاغذ به غرب ممنتقل شد، از پارچه (یعنی مخلوطی از کنف و کتان) برای این کار استفاده کردند. در اوایل قرن بیستم پنبه ی ارزان قیمت، محصول صنایع رشدیابنده ی نساجی، به تدریج جای کنف را گرفت. صنعت تولید کاغذ از کاه و نعناع وحشی نیز برای تولید کاغذ استفاده کرده است، ولی قسمت عمده کاغذ از مغز چوب به دست می آید.

رایجترین چوب های نرمی که برای تولید کاغذ به کار می روند، چوب درختان کاج و صنوبر هستند. چوب های سخت عبارت اند از چوب درختان سپیدار، زان، غان، و اکالیپتوس.

انتخاب چوب به عنوان ماده ی اولیه ی تولید کاغذ از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است. دانشمندان پیوسته در این فکر هستند که درختان سریع رشد یابنده را پرورش دهند. در شرایط آب و هوایی مناسب، حداکثر میزان رشد یک درخت، 30 متر ارتفاع و 75 سانتیمتر تنه در طول مدت 5 سال است. 9 سال می کشد تا درختان کاج و صنوبر به سن بلوغ برسند.

ابتدا الیاف چوب را به طریق مکانیکی تهیه می کردند. تنه های بزرگ درختان به وسیله ی چرخ تراش مخصوص به باریکه های مجزا تبدیل و از آنها برای تکمیل الیاف های گران قیمت تر استفاده می کردند. نوز از این فرایند مکانیکی برای تولید کاغذهای ارزان روزنامه ها استفاده می شود، اگرچه امروز خمیر کاغذ از طریق شیمیایی نیز تهیه می شود. کلیه ی خمیرهای کاغذ به یکی از دو روش زیر تهیه می شوند.

تهیه کاغذ

روش تهیه مکانیکی

قسمت عمده ی کاغذ مجله ها از طریق مکانیکی عمل می آید. برای این کار پوست تنه ی درختان را می کنند و مغز چوب را به طریق مکانیکی آسیاب می کنند. در این فرایند، رطوبتی که در مغز چوب وجود دارد مهم است و به همین دلیل معمولا مغز چوب های خشک را مرطوب می کنند. بعد از آسیاب کردن، مغز چوب را از غربال هایی می گذرانند تا قسمت های آسیاب نشده از آن جدا شود.

در فرایند مکانیکی، الیاف چوب بر خلاف سایر الیاف، به طور کامل جدا نمی شوند. ماده ی لینین چوب که رشته های الیاف آن را به هم می چسباند و به چوب حالت سفت و سختی می دهد، باید از طریق شیمیایی حل شود، تا الیاف به طور کامل از هم جدا شوند.

یکی از فرایندهایی که در آنها کاغذ از طریق شیمیایی تولید می شود، فرایند سولفات (یا کرافت) است. در فرایند شیمیایی، تراشه های چوب را در محلول هایی که لینین را در خود حل می کنند، می جوشانند. کرافت یک کلمه ی آلمانی است و معنای آن "محکم" است. منظور از سولفات، سولفات سدیم است که برای جوشاندن چوب به کار می رود، اگرچه در این فرایند ئیدروکسید سدیم و سولفید سدیم عامل فعال هستند.

در فرایند شیمیایی مغز چوب به سلولوز تقریباً خالص تبدیل می شود. اگرچه معمولاً کاغذ را بعداً می شویند تا سفید شود، ولی تفاوت میان پرداخت شیمیایی و پرداخت مکانیکی از میان نمی رود. کاغذی که به طریق شیمیایی تولید می شود به طور قابل توجهی از کاغذ روزنامه سفیدتر است.

رنگ کاغذ روزنامه به دلیل ناخالصی هایی که پس از پرداخت مکانیکی در آن باقی می ماند و همچنین به دلیل اینکه در فرایند مکانیکی الیاف های چوب به طور کامل از هم جدا نمی شوند، زرد رنگ است. کاغذی که به طریق مکانیکی تولید می شود، به دلیل آنکه تا حدودی تار است، برای چاپ مناسب است. اما همین کاغذ به مرور زمان و یا هنگامی که در معرض نور قرار می گیرد زرد رنگ می شود. دلیل این امر، وجود ماده ی لینین است که در خمیر کاغذ باقی می ماند.

در تولید کاغذ برای بعضی مجلات میان روش مکانیکی و روش شیمیایی توازن نسبتاً خوبی برقرار می شود. روش مکانیکی از روش شیمیایی ارزان تر است. معمولا برای جلد مجلات، به دلیل آنکه دایم در معرض نور هستند، از کاغذ تولید شده به روش شیمیایی استفاده می کنند، اما برای بقیه ی صفحات کاغذ تولید شده به روش مکانیکی به کار می برند. به همین دلیل، این نوع کاغذها به محض اینکه نور می بینند به اصطلاح پیر می شوند. معمولاً جلد مجلات کاغذهای داخل آن را در مقابل نور محافظت می کند. کیفیت بهتر کاغذ جلد مجله این مزیت را هم دارد که می توان بر روی آن عکس رنگی چاپ کرد و حالت جالب توجه و جذابی به مجله داد.

فرایند اسید سولفیت، که در سال 1870 ابداع شد، روش مهم دیگری برای حل کردن لینین به طریق شیمیایی است. در این فرایند، تراشه های چوب را با کلسیم ئیدروژن سولفیت و اسید گوگرد تا دمای حدود 180 درجه ی سلسیوس می جوشانند. بهره ی الیاف به دست آمده از چوب های نرم در این فرایند بین 45 تا 50 درصد است. این الیاف به راحتی قابل شستشوست و بنابراین در پرداخت های بعدی کاغذی تولید می کند که محکم و چگال است، اما خیلی کدر نیست.

در فرایند سولفیت خنثی، آمیزه ای از سدیم سولفیت و سذیم ئیدروکسید، لینین را در دمایی بین 186 تا 185 درجه ی سلسیوس حل می کند. بهره ی این فرایند70 درصد است. این محلول لینین را تا آنجا حل می کند که الیاف کاملاًاز هم جدا شوند و از خمیر حاصل برای تولید کاغذهای محکم مثل مقوا، و کاغذهای موج دار استفاده می کنند.

انتخاب نوع چوب نیز به نوع الیافی که در پرداخت تولید می شود بستگی دارد. چوب های نرم، معمولاً الیافی تولید می کنند که طول آنها پس از پرداخت شیمیایی، در حدود 3 میلیمتر است. طول الیاف حاصل از چوب های سخت معمولا بین 1 تا 2 میلیمتر است.

تهیه ی خمیر کاغذ

مرحله ی بعد در پرداخت خمیر، زبر کردن قسمت های خارجی الیاف است. این روش را روش رشته رشته کردن می گویند. در این روش پوسته ی خارجی جدارهای الیاف را به درجات مختلف می کنند و ریشه های کوچکی تولید می کنند. این فرایند مساحت سطح الیاف را افزایش می دهد و پیوند میان الیاف را در کاغذ پرداخت شده اصلاح می کند و در نتیجه میزان استحکام کاغذ را افزایش می دهد. همه ی الیاف گیاهی برای پرداخت به وسیله ی این روش مناسب نیستند. کنف از همه بهتر و راحت تر است، اما در عوض خیلی گران است.

یکی از اولین ماشین هایی که برای ناصاف کردن سطح الیاف به طریق مکانیکی به کار می رفت، کوبنده ی هولاندر نام داشت. این ماشین در اواخر قرن هفدهم متداول شد. این ماشین متشکل بود از یک استواننه با میله هایی آهنی در امتداد طول آن که به آن حالت شیار می داد. استوانه ی شیاردار به طور افقی در داخل یک لاوک بیضوی و در مقابل یک پایه ی قابل تنظیم می چرخید. الیاف معلق در آب هنگامی که از لای استوانه ی چرخان و پایه عبور می کردند، زبر می شدند. هنوز در تولید دستی از این کوبنده استفاده می شود، ولی در صنعت به جای این کوبنده از خمیرکن های ئیدرولیکی استفاده می کنند.

دستگاه خمیرکن، ظرف بزرگی به شکل فنجان است که یک برنده با سرعت زیاد در ته آن می چرخد. برنده خمیر را به طرف بالا پرتاب می کند و آن را به داخل تیغه ها برمی گرداند. این ماشین سریع نه تنها ورقه هایی از خمیر یا کاغذهای باطله، بلکه تمام یک توده ی خمیر را می تواند ببرد. عمل بریدن و رشته رشته کردن در این ماشین خیلی سریع تر از کوبنده صورت می گیرد.

تکنولوژی مدرن انواع مختلفی از تجهیزات سریع را برای خارج کردن ناخالصی ها، توده های الیاف، و اجسام خارجی از داخل خمیر کاغذ وارد بازار کرده است. این تجهیزات در بهتر کردن خواص الیاف و همچنین در بالا بردن کیفیت کاغذ تولید شده تأثیر زیادی داشته است.

در این فرایند، االیاف جذب آب می شود. الیاف خیس شده قابلیت انعطاف پیدا می کند و یک شبکه ی حصیری ریز بافت تشکیل می دهد. در نتیجه آب الیاف آزادانه از آن خارج می شود. طولی از الیاف که برای ماشین های کاغذسازی موجود مناسب است برابر 0.05 تا0.03 میلیمتر است. اگر الیاف سفت و اسفنجی باشند، کاغذ حاصل ضعیف، حجیم و شل خواهد بود که مشخصه ی کاغذهای کاهی است. اگر الیاف خیلی خیلی بلند باشند، هنگام معلق شدن در آب به هم می پیچند و ورقه هایی با لکه های اضافی تولید می کنند. و اگر خیلی خیلی کوتاه باشند قدرت پیوند آنها در داخل ورقه ی کاغذ خیلی ضعیف می شود. اگر میزان کوبیدن بیش از حد زیاد باشد، کل ساختار الیاف در هم کوبیده می شود و نوعی ژله تولید می کند. از این خمیر برای تولید کاغذهای ضدچربی و شفاف استفاده می شود.

به طور کلی مقاومت فشاری، مقاومت تاشوندگی و مقاومت کششی کاغذ در اثر کوبیدن و در نتیجه افزلیش میزان رشته رشته شدن تا یک حد معین، افزایش می یابد. اما مقاومت پارگی کاغذ با کوتاه شدن الیاف در اثر کوبیده شدن، به سرعت کاهش می یابد. در عمل نوعی توازن میان این شیوه های مختلف همواره ضروری است.

هنر تولید کاغذ

لباس سفارشی دوز

تا اوایل قرن نوزدهم تمامی تولیدکنندگان کاغذ، کاغذ را با یکی از دو روش دستی زیر تولید می کردند. در یک روش، یک قالب دست ساز را از داخل یک خمره ی الیاف معلق شده بیرون می کشیدند.

متناوبا قالب را در آب تمیز شناور می کردند و خمیر متراکم در آن می ریختند. خمیر به طور یکنواخت ذر باللای قالب توزیع و سپس قالب به عقب کشیده می شد.

ماشین کاغذسازی مدرن فورد رینیر نلم ددارد. در آن الیاف به روی سیم متحرک جاری می شود. تکان های از پهلو باعث می شود که الیاف به طور یکنواخت توزیع شود. ابتدا مقداری از آب اضافی به طور خود به خود از الیاف خارج می شود، سپس جعبه های خلأ که در زیر سیم قرار دارند مقدار بیشتری از آب را می مکند. آن گاه کاغذ خیس به روی یک نمد متحرک منتقل می شود تا مقدار باز هم بیشتری از آب آن گرفته شود و بالاخره به روی استوانه های بزرگ با بخار داغ شده می رود و در آنجا مقدار رطوبت آن تا به 4 یا 6 درصد کاهش می یابد.

کیفیت کاغذهای تیره برای چاپ بهتر است، زیرا همین تیرگی باعث می شود که مطالب چاپ شده از طرف دیگر دیده نشود. صنعت کاغذسازی با افزودن چیزهایی به نام مواد افزودنی تیرگی کاغذ را افزایش می دهند.

تولیدکنندگان کاغذ ابتدا در سال 1733 گل چینی به الیاف اضافه می کردند. سپس در سال 1820 سولفات باریوم و بعدها در دهه ی 1920 کربنات کلسیم را نیز به آن افزودند. در سال های دهه ی 1930 کاربرد دی اکسید تیتانیوم ، که تیرگی کاغذ را به مقدار قابل توجهی افزایش می داد، رایج شد. این مواد افزودنی را در مرحله ی خمیر به کاغذ اضافه می کردند، بنابراین وقتی ورق کاغذ شکل می گرفت این مواد در میان الیاف آن رسوب می کرد. همین امر باعث می شد که سطح کاغذ صاف و هموار شود.

کلر از اولین مواد سفید کننده بود، اما اگر بعد از استفاده از کلر کاغذ را خوب نمی شستند، به سرعت تباهی پیدا می کرد. کاغذهای امروزی را با وسایل اپتیکی سفید می کنند. مثل پودرهای "سفیدتر از سفید" که نور فرابنفش را جذب و سپس آن را در گستره ی نور مرئی دوباره گسیل می کنند.

الیاف سلولوز رطوبت گیر هستند و بنابراین رطوبت هوا را به خود جذب می کنند. این الیاف برای تولید کاغذ خشک کن خیلی خوب هستند، اما برای کاغذ چاپ خوب نیستند. بنابراین کاغذ را باید در فرایندی به نام فرایند چسب اندودی یا آهار زنی ضد آب کنند.

در قدیم عامل اندود چسب آمیزه ای از ژلاتین و سولفات آلومینیوم بود. سولفات آلومینیوم را تولیدکنندگان کاغذ آلوم می گویند. آلوم پروتئین را لخته می کند و بنابراین با مقدار کمتری ژلاتین آهار سخت تری به کاغذ می دهد.

بعضی کاغذها از جمله کاغذهای ضد روغن و کاغذهای پوستی احتیاج به نوعی موواد افزودنی خاص دارند که آنها را همواره مرطوب نگه دارد. بنابراین، این نوع کاغذها هیچ وقت خشک نمی شوند. این افزودنی هاعمدتاً پلی ئیدروکسی آلی مثل دی اتیلن گلیکول ، سوربیتول، و مخلوطی از فروکتوز و گلوکوز هستند. سایر افزودنیها به اصلاح خواص کاغذ تولید شده، یا به آسانتر شدن پرداخت آن کمک می کنند.

کیفیت هر تصویری که بر روی کاغذ چاپ می شود به سطح ورق کاغذ بستگی دارد. تعداد زیادی عملیات پایانی وجود دارد که می توانند مشخصه های کاغذ را تغییر دهند. دو عملیات عمده عبارت اند از اندود کردن و نورد کردن.

اندود کردن فرایندی است که در آن یک لایه گل رس، یا سایر رنگدانه ها، قسمت پایه ی کاغذ را می پوشاند. مواد چسبناک لایه ی اندود را خوب به قسمت پایه می چسبانند. اندود معمولا هر دو طرف کاغذ را می پوشاند. در نتیجه سطح کاغذ هموار و برای چاپ آماده می شود. مواد چسبی عبارت اند از الکل های پلی وینیل و نشاسته ای که با فرایند شیمیایی اصلاح شده است.

ماشین پرس سطح کاغذ را صاف و هموار می کند. این فرایند در ساده ترین صورت به این ترتیب است که کاغذ به تعدادی استوانه ی قائم که سطح همه ی آنها از فلز کروم براق و داغ است خورانده می شود. این ماشین از طریق فشار و سرعت های چرخش مختلف ورقه ی کاغذ را فشرده و براق می کند. کنترل میزان رطوبت کاغذ در خلال این عملیات بسیار مهم است. غالبا باید آب به کاغذ اضافه شود تا کارایی درست خود را باز یابد.

"ته نشان" در اوراق بانکی ـ مثل اسکناس، سفته، اوراق بهادارـ بهترین آزمون برای تشخیص تقلبی یا واقعی بودن آنهاست. ته نشان واقعی در اثر راندن کاغذ از میان یک غلتک بخصوص، بر روی اوراق بانکی حک می ششود. در این غلتک ها یک شبکه سیمی وجود دارد و نقشی بر روی این شبکه سیمی دوخته شده است. غلتک کاغذ را در ناحیه ی شبکه ی سیمی و در محل سیم ها متراکم می کند و نقش دوخته شده را روی آن می اندازد. در نتیجه، کاغذ در این نواحی نازکتر در مقابل نور شفافتر از بقیه ی نواحی هستند.

کاغذهای مخصوص چاپ اسکناس را به دقت مراقبت می کنند. جاعلان اسکناس سعی می کنند با موم اندود کردن کاغذ، نقش ته نشان را تقلید کنند این موم اندودن، کاغذ را در مقابل نور شفافتر جلوه می دهد. اما کشف این موضوع بسیار راحت است، زیرا این نوع کاغذهادر محل نقش، آب را دفع می کنند، در حالیکه نقش روی اسکناس واقعی درست به اندازه ی بقیه ی قسمت های اسکناس آب جذب می کند، نه کمترـ نه بیشتر.

کیفیت نقش روی اوراق بانکی به الیاف های کاغذ بستگی دارد. کاغذ مخصوص اسکناس حاوی لینین و مانیلا (یک الیاف گیاهی) است. طول این الیاف در حدود 2 تا 3 میلیمتر است که خیلی بلندند. الیاف های کوتاه برای فرایند ته نشان خیلی خوب هستند. اما در صورتی که الیاف به کار رفته در تولید کاغذ کوتاه باشد، غلتک بیش از حد کاغذ را تغییر شکل می دهد. درنتیجه طول الیاف یک عامل تعیین کننده در کیفیت کاغذ اسکناس است.

مشکلات آلودگی

کاغذ تمیز نداریم

آلودگی یکی از مشکلات عمده و سابقه دار صنعت کاغذ است. غلظت معمولی یک محلول تعلیق الیاف در حود یک درصد است. بنابراین، در حدود 100 برابر آب برای تولید یک مقدار معین کاغذ لازم است. به علاوه، فرایندهای شیمیایی مستلزم حدود 100000 تا 300000 لیتر آب برای تولید هر تن کاغذ است.

یک منبع تمیز و پرآب برای تولید کاغذ ضروری است، و به همین دلیل است که اکثر کارخانه های تولید کاغذ در کنار رودخانه قرار دارند. کنترل اکیدا بهداشت محیط، در این ارتباط، به این معنی است که این صنعت آلودگی ناشی از پرداخت شیمیایی خمیر کاغذ را به حد زیادی کاهش بدهد. اکنون کارخانه های کاغذسازی قسمت عمده ای از مواد شیمیایی دفع شده را، قبل از ورود به آب جاری، جدا می کنند و دوباره از آن استفاده می کنند.

با وجود این، سفیدکننده ها هنوز مشکلات زیادی ایجاد می کنند. سفید کننده ها معمولا بر سه نوع اند: کلر، پراکسید ئیدروژن، و دی اکسید گوگرد. کارخانه های کاغذسازی این مواد را ابتدا خنثی و رقیق می کنند و سپس آنها را به رودخانه تخلیه می کنند.

اگرچه اثر عمد ی کنترل های سفت و سخت بهداشت محیط در این جهت است که صننعت کاغذ سازی میزان آلودگیش را کاهش بدهد، اما این تمایل در آن دیده می شود که این مشکلات را به کشورهای توسعه نیافته، که در آنها مقررات دست و پاگیر کنترل بهداشت آنچنان دقیق نیست، منتقل کند.

در سوئد، یکی از کارخانه های کاغذ سازی اجازه ندارد یک نوع کاغذ با کیفیت بسیار عالی تولید کند، زیرا تولید این کاغذ مقررات کنترل آلودگی محیط را نقض می کند. این کارخانه به جای آنکه طرح تولید خود را مطابق با استانداردهای موجود در آن کشور تغییر دهد کارخانه اش را به برزیل منتقل کرده است.

مترجم: زهرا هدایت منش

منبع:راسخون

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: