کاغذ یکی از مهمترین اختراعات بشر است که به لطف آن پیشرفت شگرفی در تمامی ابعاد زندگی ما ایجاد شد. اولین کاغذ را چینی‌ها و حدوداً 105 سال پس از میلاد، ساختند، سپس کاغذ به ژاپن، جهان عرب، آسیا، آفریقا و مصر و نهایتاً به اروپا راه پیدا کرد. البته کاغذهای امروزی را که ارزان و در دسترس هستند، به لطف کشورهای اروپایی و دستگاه‌های آنها رواج یافتند. در این مقاله از کاغذ پاپیروس کاوه، مراحل تولید کاغذ در کارخانه‌های بزرگ را بررسی می‌کنیم. در کل فرایند ساخت کاغذ را در 7 مرحله زیر می‌توانیم خلاصه کنیم.
- پالپینگ برای جداسازی و تمیز کردن الیاف
- پالایش پس از فرایندهای خمیرسازی
- فرآیند رقیق سازی برای تشکیل یک مخلوط فیبر نازک
- تشکیل الیاف بر روی صفحه نمایش نازک
- فشار برای افزایش چگالی مواد
- خشک کردن برای از بین بردن تراکم مواد
- مرحله پایانی برای ارائه سطح مناسب برای استفاده
خمیر و کاغذ
خمیر و کاغذ از الیاف سلولزی و سایر مواد گیاهی ساخته می‌شوند. برخی از مواد مصنوعی ممکن است برای ایجاد خصوصیات ویژه به محصول نهایی اضافه شوند. کاغذ از الیاف چوب تولید می‌شود، اما پارچه‌ها، کتان، الیاف پنبه و باگاس (بقایای نیشکر) نیز در برخی کاغذها به کار می‌رود. کاغذهای استفاده شده نیز بازیافت و پس از تصفیه و گاهی اوقات جوهر زدایی، اغلب با الیاف بکر ترکیب شده و دوباره به کاغذ تبدیل می‌شوند. محصولاتی مانند استات سلولز، ابریشم مصنوعی، استرهای سلولز که از سلولز ساخته می‌شوند برای فیلم‌های بسته بندی استفاده خواهند شد.
هدف فرایند خمیر سازی حذف لیگنین بدون از دست دادن استحکام الیاف است، در نتیجه الیاف جدا می‌شود و ناخالصی‌هایی را که باعث تغییر رنگ و از هم پاشیدگی احتمالی کاغذ در آینده می‌شود، در این مرحله از بین می‌روند. همی سلولز (Hemicellulose) نقش مهمی در پیوند فیبر به فیبر در کاغذسازی دارد. از نظر ترکیب و عملکرد شبیه به سلولز است. چندین ماده استخراج‌کننده مانند موم‌ها، اولئورزین‌ها در چوب موجود هستند اما به خواص استحکام آن کمکی نمی‌کنند. این مواد نیز در طی فرایند خمیر سازی حذف می‌شوند.
فیبر استخراج شده از هر گیاهی را می‌توان برای کاغذ استفاده کرد. با این حال، استحکام و کیفیت الیاف و عوامل دیگر فرآیند ایجاد خمیر را پیچیده می‌کند. به طور کلی، چوب‌های نرم (مانند کاج و صنوبر) الیاف بلند و قوی تولید می‌کنند که به استحکام کاغذ کمک می‌کند و برای جعبه‌ها و بسته‌بندی استفاده می‌شود.
از چوب‌های سخت، کاغذ ضعیف‌تری تولید می‌شود زیرا حاوی الیاف کوتاه‌تری هستند. چوب‌های نرم صاف‌تر، شفاف‌تر و مناسب‌تر برای چاپ هستند. چوب‌های نرم و سخت هر دو برای کاغذسازی استفاده می‌شوند و گاهی با هم مخلوط می‌شوند تا هم استحکام و هم توانایی چاپ را برای محصول نهایی فراهم کنند.
مراحل تولید کاغذ
1- تهیه مواد اولیه
چوبی که به کارخانه کاغذسازی ارسال می‌شود، اشکال مختلفی می‌تواند داشته باشد. این موضوع بستگی به فرایند ساخت خمیر و منشا ماده اولیه آن دارد. چوبی که در کارخانه خمیر کاغذ دریافت شده است می‌تواند به اشکال مختلف باشد. این بستگی به فرایند خمیر سازی و منشا ماده اولیه دارد. ممکن است آن را به صورت تنه‌های کوتاه از چوب گرد که پوست آن هنوز جدا نشده دریافت کنند، یا به شکل قطعات کوچکی که از کارخانه چوب بری در هنگام تولید محصولات دیگر اضافه باقی مانده‌اند.
اگر از چوب گرد استفاده شود، ابتدا آن را پوسته پوسته می‌کنند. معمولاً با چرخاندن در بشکه‌های فولادی بزرگ که ممکن است آب نیز به آن اعمال شود. در صورتی که فرایند خمیر سازی نیاز به تغییرات شیمیایی داشته باشد، قطعات چوبی پوست کنده شده، در دستگاه خرد می‌شوند. در انتها نیز قطعات از نظر اندازه بررسی می‌شوند، تمیز شده و به طور موقت برای پردازش بیشتر ذخیره می‌شوند.
2- جداسازی فیبر
در این گام از سری مراحل تولید کاغذ، چندین فناوری روی مواد اولیه اعمال می‌شود تا مواد اضافی از ساختار آن خارج گردد. ورق‌های مرحله قبل در یک ظرف بزرگ پرفشار (digester) نگهداری می‌شوند. مواد شیمیایی مناسب در خمیرسازی شیمیایی کرافت به آنها اضافه می‌شود.
سپس ورقه‌ها تحت اعمال بخار در دماهای خاص قرار می‌گیرند تا الیاف جدا شده و لیگنین و سایر مواد استخراجی تا حدی حل شود.
به برخی از دستگاه‌های جداسازی فیبر به طور مداوم ورقه‌های چوبی وارد می‌شود و مایع شیمیایی دائماً شارژ می‌شود و فرایند جداسازی فیبر صورت می‌گیرد. بعد از این مرحله، خمیر پخته شده در یک ظرف تحت فشار تخلیه می‌شود. مواد تحت فشار قرار می‌گیرند و پس از آن، این خمیر پخته شده به چرخه بازیافت شیمیایی بر می‌گردد. خمیر کاغذ غربال شده، تمیز می‌شود و بیشتر آب فرایند برای تهیه کاغذ از ساختار آن خارج می‌شود.
3- فرایند سفید کردن
خمیر خام حاوی مقدار قابل‌توجهی لیگنین و سایر ترکیبات تغییر دهنده رنگ است. برای تولید کاغذهای رنگی روشن یا سفید که برای بسیاری از محصولات ترجیح داده می‌شوند، باید خمیر سفید شود. لیگنین اضافی از سلولز با استفاده از کلر و اکسیداسیون جدا می‌شود و الیاف خالص‌تری تولید می‌شود. مواد افزودنی در این مرحله شامل دی اکسید کلر، گاز کلر، هیپوکلریت سدیم، پری اکسید هیدروژن و اکسیژن است.
سدیم هیدروکسید، یک قلیایی قوی است که برای استخراج لیگنین محلول از سطح الیاف استفاده می‌شود. مواد سفید کننده و ترتیب استفاده از آنها به عوامل مختلفی مانند هزینه نسبی مواد شیمیایی سفید کننده، نوع و وضعیت خمیر کاغذ بستگی دارد.
سفید کردن پالپ مکانیکی با سفید کردن پالپ شیمیایی متفاوت است. سفید کردن پالپ مکانیکی برای به حداقل رساندن حذف لیگنین طراحی شده است که باعث کاهش بازده فیبر می‌شود. مواد شیمیایی مورد استفاده برای سفید کردن خمیرهای مکانیکی به طور انتخابی ناخالصی‌های رنگی را از بین می‌برند اما لیگنین و مواد سلولزی را دست نخورده باقی می‌گذارند، این مواد شامل بی سولفیت سدیم، هیدروسولفیت سدیم یا روی، هیپوکلریت کلسیم یا سدیم، هیدروژن یا پراکسید سدیم و فرآیند دی اکسید گوگرد-بورول (نوعی روش هیدروسولفیت سدیم) هستند.
4- تولید کاغذ
خمیر سفید یا رنگی ممکن است پیش از ورود به دستگاه ساخت کاغذ، تصفیه شود. آب به مایع خمیر افزوده می‌شود تا مخلوط نازکی به دست آید که حاوی کمتر از یک درصد فیبر است. سپس مایع رقیق شده در پاک کننده‌های سیلیکون تمیز می‌شود و قبل از وارد شدن به دستگاه کاغذ ساز، غربال می‌شود. خمیر از دستگاه عبور می‌کند و الیاف به طور یکنواخت در عرض ورق کاغذی که قرار است تشکیل شود، توزیع می‌گردد و نهایتاً کاغذی که ما می‌شناسیم از دستگاه خارج می‌شود.
در پایان
این مقاله بررسی کاملی از مراحل تولید کاغذ بود. کاغذها بر حسب مواد اولیه و نوع دستگاه‌ها، با روش‌های متفاوتی قابل تولید هستند. ما در کاغذ پاپیروس کاوه، انواع کاغذ و مقوای بسته‌بندی به جای تولید از درختان، از الیاف دست دوم تولید می‌کنیم. این روش باعث می‌شود، محیط زیست کمتر آسیب ببیند و درختان کمتری قطع شوند.
منابع:
