مراحل تولید کاغذ، از مصریان باستان تا هلدینگ های بزرگ کاغذ سازی! آیا تاکنون تحقیق در مورد مراحل تولید کاغذ انجام داده اید؟ آیا مراحل تولید کاغذ از چوب و سایر موارد را میدانید؟ از ابتدای مسیر تاریخ نگاهی به تاریخچه اختراع کاغذ می اندازیم و سپس با بررسی تکامل مراحل تولید کاغذ، با ویژگی های کاغذ و استانداردهای تولید کاغذ آشنا می شویم.
داستان ناتمام تولید کاغذ، از ابتدا تا اکنون ! فرآیندها و حتی فوت های کوزه گری که نمی دانید.
روزی انسانی غارنشین با تکه سنگی تیز بر دیواره غاری خطی کشید و آن خط، خط تاریخ شد و تا به امروز ادامه یافت. البته که ما دیگر بر دیواره غارها و یا بر تکه سنگ‌ها نمی‌نویسیم. بعد از دیواره غارها و تخته سنگ‌ها و تکه چوب ها، کاغذ اختراع شد و انسان ها برای قرن های متمادی بر سطح کاغذها به خلق اثر می پرداختند. حتی در عصر حاضر با وجود دیجیتالی شدن، باز هم بسیاری از اسناد بر کاغذها ثبت می‌شوند. در ادامه این مطلب ما درباره تولید کاغذ میخوانیم و پس از بررسی روش های تولید کاغذ از گذشته تا امروز به فرآیندهای تولید کاغذ نگاهی می اندازیم. هم چنین به بررسی ویژگی های کاغذ_که شاید از بسیاری از آنها خبر نداشته اید_ و استانداردهای کاغذ می پردازیم.
تاریخچه پیدایش کاغذ
ساخت کاغذ همچون کشف فیثاغورث نبود که به یکباره و با فریاد یافتم!یافتم! اتفاق بیافتد. میتوان برای تولید کاغذ یک سیر تکامل تاریخی در نظر گرفت. اولین مردمانی که از چیزی همچون کاغذ استفاده کردند مصریان باستان بودند. در 2500 سال پیش از میلاد، آنها از گیاهی نی مانند به نام پاپیروس، نوارهای باریکی می ساختند و نوار ها را با فشار زیاد به هم می چسباندند تا به شکل یک صفحه در می آمد و با نی و جوهر روی آن می نوشتند. دیگران اقوام دنیا نیز بر پوست حیوانات می نوشتند. در روایات گوناگونی آمده است که پیش از اسلام، کتاب اوستا را بر روی 12 هزار پوست گاو نوشتند.
اما نزدیکترین شیوه ساخت کاغذ به روش امروزی را چینی ها در حدود سال 105 میلادی کشف کردند. این شیوه تولید کاغذ، به فردی به نام کای لون نسبت داده می شود. او پارچه های کهنه، پوست درختان و یا نی را در تشت های بزرگ با آب میکوبید و خمیر به دست آمده را در یک تشت بزرگ آب حل می کرد. سپس صفحه‌ای که از الیاف بامبو بافته شده بود را، در آن محلول فرو میکرد و الیافی که روی آن می ماند را در آفتاب خشک می کرد، نتیجه این فرآیند سطحی از الیاف سلولزی بود که به عنوان کاغذ آن را می شناسیم.
این شیوه ساخت کاغذ برای قرن ها نزد چینی ها همچون یک راز محفوظ ماند. تا اینکه در سال 75 قمری برخی از کاغذسازان چینی که اسیر ایرانیان مسلمان شده بودند این روش تولید کاغذ، را در مقابل آزادی خود به ایرانیان آموختند. برای سالها سمرقند بزرگترین مرکز ساخت و فروش کاغذ بود. این شیوه ساخت کاغذ از ایران به بغداد، دمشق، قاهره و حتی تا شهرهای مسلمان نشین اروپا رفت و به مرور بهبود یافت. جنگ های صلیبی باعث آشنایی دیگر کشورهای اروپایی با این اختراع شد.
بخش اول: مراحل تولید کاغذ
مراحل تولید کاغذ، بسته به نوع کاغذ و مواد اولیه ساخت کاغذ می‌تواند متفاوت باشد. اما میتوان در 6 مرحله کلی آن را تقسیم بندی کرد.
مرحله اول: فرآیند تولید خمیر کاغذ
در اولین مرحله برای ساخت کاغذ، الیاف سلولزی با آب مخلوط می‌شوند و خمیر کاغذ به دست می آید. در تولید کاغذ میتوان از چوب درختان سوزنی برگ، کاغذهای بازیافتی، ضایعات کشاورزی، پارچه و الیاف پنبه و یا ضایعات نیشکر (باگلاس) استفاده کرد. این مواد سلولزی پس از ترکیب شدن با آب و تصفیه ناخالصی ها و در مواردی جوهرزدایی به خمیر اولیه کاغذ تبدیل می‌شوند.
خمیر کاغذ حتی اگر از مواد اولیه چوبی تشکیل شود حاوی موادی است که رنگ آن را تغییر می‌دهند. برای تولید کاغذ مواد شیمیایی مختلفی مانند سدیم هیدروکسید، گاز کلر و … به آن اضافه می‌شود تا رنگ آن را سفید کند. میزان استفاده از این مواد و حتی نوع آن ها به مواد اولیه استفاده شده در خمیر کاغذ و هزینه نسبی آنها بستگی دارد. پس از این مرحله به خمیر کاغذ آب اضافه می‌شود تا جایی که مخلوطی از 99% آب و 1% الیاف سلولزی به دست می‌آید. این محلول از دستگاه های مختلفی گذر میکند تا غلظت و خلوص آن سنجیده شود.
مرحله دوم تولید کاغذ : ماشین کاغذ wire section
در این مرحله از تولید کاغذ، خمیر کاغذ روی سطح وایر پهن می شود تا آب آن خارج شود و الیافی یکدست و یکنواخت روی سطح باقی بماند. مانند زمانی که الکی را درون مخلوط آب و شن فرو می برید تا شن روی سطح الک را بپوشاند. این مرحله مشابه همان روش کای لون برای جداسازی الیاف از آب با صفحه بافته شده از بامبو است.
مرحله سوم تولید کاغذ: دستگاه پرس press section
در این مرحله خمیر پهن شده از غلطک هایی پیاپی عبور میکند تا هم آب اضافی ان خارج شود و هم ضخامت ان کنترل شود. در این مرحله از ساخت کاغذ، باید رطوبت کاغذ در حدود 45_55% باشد تا انعطاف و در عین حال استحکام مد نظر را داشته باشد.
مرحله چهارم تولید کاغذ: خشک کن و ساز کردن dryer section & sizing
در این قسمت، کاغذ از دستگاه های خشک کن عبور میکند و بسته به نوع آن، سایز می شود. پس از آن انواع نشاسته های صنعتی و گرما و حرارت به آن داده می‌شود تا دوباره رطوبت آن تنظیم شود.
مرحله پنجم تولید کاغذ : پرداخت کاغذ calender
در این مرحله کاغذ از میان غلطک های گوناگون عبور داده می‌شود تا سطوح آن صاف و یکدست شود، ساخت کاغذ در این مرحله تقریبا به اتمام رسیده است.
مرحله ششم تولید کاغذ : کنترل کیفیت
در این مرحله از تولید کاغذ، کاغذ از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی و حتی میکروبی در آزمایشگاه بررسی می شود و مورد تایید نهایی قرار می‌گیرد.مراحل بعدی شامل، بسته بندی و توزیع کاغذ است. برای تامین کاغذ تحریر مورد نیاز خود کافی است تا سری به فروشگاه های لوازم التحریر بزنید و یا از تامین کنندگان آنلاین لوازم التحریر همچون زودر (https://www.zooder.com/) کمک بگیرید.
مراحل تولید کاغذ
بخش دوم: ویژگی های کاغذ
در فرآیند تولید کاغذ می توان برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن را تعیین کرد. همین تفاوت ها در ساختار کاغذ باعث تفاوت انواع کاغذ با یکدیگر می شوند. پس در اولین قدم به بررسی این ویژگی های کاغذ می پردازیم.
استقامت strength
استقامت کاغذ به کیفیت مواد اولیه و فرآیند تولید کاغذ بستگی دارد. در میان انواع کاغذ، معمولا کاغذ تولید شده از الیاف درختان سوزنی برگ به علت طولانی تر بودن رشته های سلولزی آنها، مقاوم تر است. به علاوه در طی مراحل تولید کاغذ، مواد شیمیایی گوناگونی به خمیر کاغذ افزوده می شود که هم برای نرم تر شدن الیاف چوب و هم برای سفید کردن آنها استفاده می شود. نکته آن است که عدم رعایت مقدار مناسب این مواد در مراحل تولید کاغذ ممکن است موجب از دست رفتن مقاومت و بی کیفیت شدن کاغذ شود.
روش های بررسی ویژگی های کاغذ توسط انجمن آمریکایی آزمون و مواد ASTM و یا جامعه فنی صنعت کاغذ و خمیر کاغذ TAPPI تدوین می شود. در آزمایشگاههای کنترل کیفیت برای بررسی میزان مقاومت کاغذ از روشی به نام المن دورف Elmendorf استفاده می شود، که مقاومت انواع کاغذ در برابر کشیدگی را بررسی می کند. این آزمایش مقاومت کاغذ را در هر دو جهت MD و CD می سنجد. MD به تولید کاغذ در جهت موازی با الیاف و CD عمود بر آن را می گویند.
برای بررسی مقاومت کاغذ دربرابر سوراخ شدن یا به اصطلاح بررسی استحکام گسست کاغذ از آزمون گسست مولن Mullen استفاده می کند.
ضخامت Thickness
تعریف ضخامت بر همگان واضح است. ضخامت کاغذ با وزن کاغذ و پرداخت آن در مراحل تولید کاغذ رابطه دارد و در مرحله گذر از دستگاه پرس تعیین می شود. در طی مراحل مختلفی در فرآیند تولید کاغذ، ضخامت آن کنترل می شود. اما در نهایت و پس از تولید نهایی نیز با استفاده از دستگاه میکرومتر، ضخامت کاغذ محاسبه می شود. نکته آن است که کاغذ بر خلاف آنچه ما تصور می کنیم، قابلیت فشردگی دارد در نتیجه معمولا این محاسبه چندین بار تکرار می‌شود و میانگین نتایج را به عنوان نتیجه صحیح در نظر می گیرند.
وزن یا گراماژ
از وزن کاغذ به عنوان گراماژ grammage هم نام برده می شود. برای اندازه گیری وزن کاغذ، وزن یک متر مربع از آن را در نظر می گیرند و آن را با واحد گرم بر متر مربع g/m2 می سنجند. گراماژ کاغذ به جنس مواد اولیه استفاده شده برای تولید کاغذ و همین طور پرداخت نهایی آن بستگی دارد. گراماژ از جمله ویژگی های کاغذ است که بر شناسنامه کاغذ درج می شود.
در میان انواع کاغذ، معمولا کاغذهایی که از الیاف کوتاه چوب های سفت ساخته شده اند، نسبت به کاغذهای هم حجم خود گراماژ کمتری دارند. در صنعت نشر، وزن کاغذ عامل بسیار مهمی محسوب می شود. استفاده از کاغذهایی با گراماژ بالا به عنوان کاغذ تحریر، هزینه تولید را افزایش می دهد و در عین حال استفاده از کتاب های سنگین سخت تر نیز هست. ممکن است گاهی برای منظورهای خاص از کاغذهای با گراماژ بالا نیز استفاده شود، برای مثال برای پاکت های نامه یا کتب نفیس!
پشت پوشانی
تاکنون برای شما پیش آمده که کتابی خریداری کنید که چاپ آن از پشت کاغذ پیدا باشد؟ تجربه خوش‌آیندی نیست. برای جلوگیری از این امر موضوعی به نام پشت پوشانی کاغذ مطرح می شود. یعنی در هنگام تولید کاغذ، کاغذ تحریر به خوبی از هر دو طرف پوشیده باشد تا در هنگام چاپ پشت و رو، چاپ یک طرف از سوی دیگر دیده نشود.
اگر بافت کاغذ تحریر یکنواخت و متراکم نباشد، این مشکل رخ میدهد و در این حالت به کاغذ cloudy گفته می شود. برای تشخیص ساده این مورد تنها کافیست کاغذ را در مقابل نور بگیرید و میزان عبور نور را بسنجید، اما در حالت تخصصی برای آزمایش این مورد از آزمون های مقاومت در برابر عبور هوا استفاده می شود. این آزمون ها میزان تخلخل کاغذ را تعیین می کند. البته قبلا گفته شده است که هیچ کدام از ویژگی های کاغذ که آن را بررسی می کنیم در ذات خود، خوب یا بد نیستند. سود یا ضرر هر کدام از این ویژگی های کاغذ در انواع کاغذ بستگی به کاربرد دارد. برای مثال کاغذ فیلتر قهوه باید تخلخل بسیار بالایی داشته باشد اما کاغذ کتب درسی بهتر است از جنس های ضخیف و مقاوم در برابر پارگی تهیه شود تا هنگام یادداشت برداری با نوشت افزار جوهری کودکان دچار مشکل نشوند.
صدای شق شق Rettle
کاغذ خوب و باکیفیت اگر با دست تکان داده شود صدای شق شق زیبایی تولید می کند، این صدا نشان دهنده مقاومت و آهار کاغذ است و مهر تاییدی بر تولید کاغذ در شرایط مناسب و به عنوان نشانه ای برای ویژگی های کاغذ باکیفیت در نظر گرفته می شود. کاغذهایی که از الیاف نی تولید می شوند، نسبت به دیگر انواع کاغذ، صدای بیشتری تولید می کنند.
جهت الیاف یا راه کاغذ
در هنگام تولید کاغذ، نمی‌توان تک به تک الیاف و رشته های سلولزی درون کاغذ را به خط چید، اما میتوان بیشتر آنها را در یک جهت موازی کرد، معمولا بیشتر الیاف کاغذ را در جهت حرکت ماشین کاغذ مرتب می کنند که به آن جهت MDو به جهت عمود بر آن CD می گویند. تا خوردن کاغذ در جهت الیاف آسانتر است و اگر بخواهیم کاغذی را در خلاف الیاف آن تا بزنیم یا ببریم این کار سخت تر است.
برای ارزیابی این مورد از ویژگی های کاغذ نیز از آزمون های مختلفی استفاده می شود تا میزان مقاومت انواع کاغذ در برابر تاخوردگی و میزان برگشت آن به حالت اولیه را اندازه گیری کند. یکی از مهمترین و متداول ترین این آزمون ها، TAPPI511 یا همان آزمون شوپر Schopper است.
کشش و پایداری Strech&stability
درختان در جهت طول بیشتر رشد می کنند تا عرض، به همین شکل الیاف کاغذ وقتی در معرض رطوبت قرار می گیرند بیشتر در جهت طول الیاف نسبت به جهت عرض منبسط می شوند. این مورد از ویژگی های کاغذ، برای چاپ بر کاغذ تحریر با چاپگر های جوهری اهمیت پیدا میکند، کاغذی که برای استفاده در چاپگر های جوهری مورد استفاده قرار می گیرد، باید در امتداد بافت الیاف آن وارد دستگاه شود تا تغییرات ناشی از رطوبت به حداقل برسند. از آن گذشته تجربه اپراتورها نشان میدهد به طور کلی، از میان انواع کاغذ، کاغذ های بی راه مقاومت بیشتری در برابر جذب رطوبت چاپ و تغییر شکل از خود نشان می دهند.
خب تا اینجا تمام مراحل تولید کاغذ و حتی ویژگی های کاغذ را بررسی کردیم. ممکن است بعضی از ویژگی های کاغذ برای اولین بار به گوش شما خورده باشد اما اکنون با دانش بهتری می توانید از این اختراع مهم و استراتژیک بشری استفاده کنید.
منابع
https://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%BE%D8%A7%D9%BE%DB%8C%D8%B1%D9%88%D8%B3
