از آن‌جا که کاغذ از الیافی ساخته می شود که قبلاً تحت تأثیر تیمارهای فیزیکی و شیمیایی قرار گرفته اند، سلول های گیاهی حاصل، از ترکیب شیمیایی ثابتی نسبت به ساختار منابع گیاهی اولیه برخوردار نیستند. سلول های گیاهی عمدتاً از پلیمرهای کربوهیدراتیِ آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین (یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش می یابد و در حین فرآیند لیگنینی شدن تولید می شود) تشکیل شده اند.
بخش کربوهیدراتی سلول به طور عمده از پلی‌ساکارید سلولز تشکیل شده است. بخشی از این ترکیبات شامل پلی‌ساکاریدهای غیرساختمانی با وزن مولکولی کم به‌نام همی سلولز هستند که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند.
به نظر می رسید که با توجه به نام همی سلولزها، این ترکیبات با سلولز ارتباط داشته باشند و به روش مشابهی با سلولز بیوسنتز شده باشند، اما در حال حاضر به خوبی مشخص شده که این پلی‌ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز می شوند و نقش ویژه ای در دیواره‌ی سلول گیاهان ایفا می کنند. علاوه بر این ترکیبات مهم، مقادیر کمی از مواد آلی قابل استخراج و مقادیر بسیار کمی از مواد معدنی نیز در دیواره‌ی سلول الیاف وجود دارد.
ترکیب کلی استخراج الیاف گیاهی از نظر درصد کربن، هیدروژن و اکسیژن بسته به درجه‌ی لیگنین شدن متغیر است. میزان این عناصر برای چوب حدود ۵۰ درصد کربن، ۶ درصد هیدروژن و ۴۴ درصد اکسیژن است. از آن‌جایی که ترکیب عنصری کربوهیدرات‌ها کم و بیش به‌صورت CH2On است، میزان کربن موجود تقریباً حدود ۴۰ درصد است. لیگنین یک ترکیب آروماتیک با فرمول تقریبی C10H11O4 می‌باشد. بنابراین میزان کربن آن به‌طور متوسط حدود ۶۰ تا ۶۵ درصد است.
بیشتر بخوانید: درآمدی بر کاغذ/ کیفیت و مرغوبیت
سلولـز
سلولز مهم‌ترین ترکیب ساختاری دیواره‌های سلول است و بعد از حذف لیگنین و انواع دیگر مواد استخراجی نیز مهم‌ترین ترکیب ساختاری کاغذ محسوب می‌شود. از نظر شیمیایی، سلولز یک پلیمر دارای ساختمان میکروفیبریلیِ شبه‌بلوری است.
همچون بسیاری از پلی‌ساکاریدها، سلولز هم یک پلیمر با وزن مولکولی زیاد است. بسته به نوع منبع سلولزی، درجه‌ی پلیمریزاسیون سلولز از ۱۰۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ متفاوت می‌باشد. ساختمان سلولز دارای یک بخش بلوری و یک بخش غیر‌بلوری یا بی‌شکل می‌باشد و سلولز ۱۰۰ درصد بلوری، هنوز شناخته نشده است. درجه‌ی بلورینگ بستگی به منشأ سلولز دارد.
سلولز پنبه و انواع جلبک‌ها مانند والونیا، درجه‌ی بلورینگ بسیار بالایی دارند، در حالی‌که سلولز چوب درجه‌ی بلورینگ پایینی دارد. سلولز به‌وسیله‌ی باکتری‌ها نیز تولید می‌گردد که البته به‌عنوان منابع سلولزی برای کاغذ کاربردی ندارند.
همی‌سلولـزها
همی‌سلولزها گروهی از پلی‌ساکاریدهای غیر‌ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتزِ متفاوتی، تولید می‌شوند. نام همی‌سلولزها نشان‌دهنده‌ی ارتباط یا نزدیکی آن‌ها با سلولز نیست و نقش همی‌سلولزها در دیواره‌ی سلول به‌خوبی شناخته‌شده نیست، اما وزن مولکولی خیلی کم آن‌ها نمی‌تواند همی‌سلولزها را به‌عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند.
درجه‌ی پلیمریزاسیون آن‌ها بین ۱۵۰ تا ۲۰۰ است. تحقیقات نظری در این زمینه نشان می‌دهد که همی‌سلولزها ممکن است نقشی در انتقال آب داشته باشند. بخش قابل‌توجهی از همی‌سلولزها حتی بعد از لیگنین‌زدایی شیمیایی، در خمیر کاغذ باقی می‌مانند. مهم‌ترین همی‌سلولز موجود در سوزنی‌برگان، گالاکتوگلوکومانان است که حدود ۲۰ درصد از وزن خشک چوب را تشکیل می‌دهد.
بیشتر بخوانید: درآمدی بر کاغـذ/ تاریخچه کاغذ
لیگنیـن
لیگنین، پلیمری آروماتیک با ساختاری بسیار پیچیده است. تقریباً کلیه‌ی خصوصیات لیگنین در کاربردهای کاغذ‌سازی نقش منفی دارند و کاغذهای با‌کیفیت خوب، از الیافی ساخته می‌شوند که تقریباً عاری از لیگنین هستند. لیگنین سبب شکننده‌شدن کاغذ می‌شود و به‌دلیل اکسایش نوری و تشکیل گروه‌های رنگی سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ می‌شود. کاغذ روزنامه مثال خوبی در این زمینه است و به‌طور کلی کلیه‌ی خمیرهای مکانیکی که در آن‌ها مقدار زیادی لیگنین وجود دارد، چنین اثرهایی را نشان می‌دهند.
ادامه دارد…
سعید جندقی‌زاده – کارشناس چاپ‌ونشر
