کار کردن با کاغذ آسان نیست؛ زیرا کاغذ ماده ای طبیعی است که در برابر تغییرات دما و رطوبت واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی نشان می دهد. هر تغییر به ظاهر جزئی در کاغذ ممکن است در فرآیند چاپ و نتیجه کار دخالت کرده و آن را از صورت مطلوب خارج سازد. مطلب حاضر به بررسی تأثیر رطوبت بر کاغذ و چاپ و ایجاد شرایط مناسب برای محیط چاپخانه می پردازد.
شاید مهم‌ترین مشکل لیتوگراف ها، چاپکاران و کارکنان صنایع تبدیلی کاغذ موج دار شدن یا تاب برداشتن کاغذ باشد. خوشبختانه تمام مشکلاتی که ممکن است چاپگرها با آن مواجه شوند اغلب با گرم شدن هوا و گرم کردن فضا به‌طور مصنوعی به‌طور فراوانی کاهش می‌یابد. اهمیت کنترل رطوبت در رابطه با از میان برداشتن این مشکلات در دنیای تجارت روز بروز بیشتر تشخیص داده می شود و در طی چند سال آینده در سراسر دنیا به کار گرفته خواهد شد.
رطوبت نسبی مستلزم بررسی بسیار تخصصی است. تصور و درک معنی این اصطلاح بدون اینکه تا حدودی تخصصی شود برای بسیاری کسل‌کننده و دشوار است. من سعی می‌کنم به زبان خیلی ساده توضیح دهم که منظور از رطوبت نسبی چیست و چطور بر کاغذ تأثیر می‌گذارد و باعث بروز مشکلاتی می‌شود که کاغذ ساز به‌هیچ‌وجه نمی‌تواند برای آن چاره‌ای بیندیشد.
اصطلاحات تری و خشکی که به هوا اطلاق می‌شود صرفاً نسبی هستند و نسبت بخارآب واقعی موجود را در مقایسه با بخارآبی که می‌تواند در همان دما داشته باشد، نشان می دهد. در نقطه شبنم، هوا اشباع شده و آب به‌صورت شبنم، مه و یا حتی باران برجای می‌ماند. هوا تا جایی که می‌تواند آب را در خود نگه می‌دارد.
با بالا رفتن درجه حرارت، شبنم ناپدید می‌شود و به‌صورت معلق (سوسپانسیون) باقی می‌ماند تا وقتی‌که دماپایین می‌آید و شبنم دوباره بر جای می‌ماند. این وضعیت در تابستان در صبح‌های زود مشاهده می‌شود. عرق کردن لیوان آب سرد می‌تواند مورد دیگری از وجود بخارآب در جو باشد. آب یخ دمای اطراف لیوان را پایین آورده و رطوبت برجای می‌ماند. در زمستان وقتی نفس می‌کشید می‌توانید بخار ناشی از تنفس خود را ببینید چون این بخار گرم‌تر از هواست و متراکم می شود.
از این مطلب متوجه می‌شویم که کاربرد لغات خشک و تر در رابطه با جو (اتمسفر) اهمیت نسبی دارند و وابسته به درجه حرارت هستند. اصطلاحات خشک و تر مستلزم مقایسه‌ای بین میزان واقعی بخارآب موجود با بخارآب موجود در هوا است که در زمان مشابه اشباع شده است. نسبت این دو مقدار، رطوبت نسبی نامیده می‌شود. وقتی می‌گوییم رطوبت نسبی نامیده می‌شود. وقتی می‌گوییم رطوبت نسبی ۶۵ درصد است منظور این است که میزان واقعی بخارآب موجود ۶۵ درصد آن مقداری است که می‌تواند در هوا وجود داشته باشد در یک دمای مشخص (مثلاً ۷۰ درجه فارنهایت) و در حالت اشباع شده، در هوا وجود داشته باشد.
Psychrometr دستگاهی است که برای سنجش میزان رطوبت نسبی استفاده قرار می‌شود. این دستگاه از دو دماسنج تشکیل شده است که یکی از آن‌ها با موسلین (ململ) پوشیده شده و با آب مرطوب نگه داشته می‌شود.
میزان تبخیر از موسلین (ململ) مربوط به مقدار رطوبت در هوا بستگی دارد. هر چه تبخیر آب سریع‌تر صورت گیرد، عمل خنک‌سازی بیشتر انجام می‌گیرد و درنتیجه تفاوت بین آنچه دو دماسنج نشان می‌دهند بیشتر خواهد بود. هر چاپخانه‌دار یا کاغذسازی به‌راحتی می‌تواند یکسری از این دماسنج‌ها را در اطراف چاپخانه داشته باشد و تغییرات دما و رطوبت نسبی را ثبت کند.
برای خیلی‌ها بسیار جالب و آموزنده خواهد بود که تغییرات مقدار آب را در اتاق‌های مختلف مشاهده کنند و ببینند که چطور کاغذ طی فرایند تبدیل، ابتدا نم‌زده (مرطوب شده) و سپس خشک می‌شود. جداول زیر میزان رطوبت‌هایی را نشان می‌دهد که در بخش‌های مختلف کاغذسازی اندازه‌گیری شده است.
زمانی که کاغذ خشک‌کن کاغذ جدا می‌شود دارای ۳ تا ۵/۳ درصد رطوبت است. کاغذی که از loft بیرون می‌آید بسته به شرایط loft دارای ۲،۳ درصد رطوبت است. این مقادیر رطوبت همان مقادیری است که برای مقادیر معمولی رطوبت مناسب است. وقتی چنین کاغذی برای حمل بسته بندی می شود و رطوبت موجود در ورق به‌طور یکنواخت پخش می‌شود و چون کاغذ در فرآیند نهایی تحت شرایط جوی نرمال برای این مدت سال خشک شده است تاب برنمی‌دارد. نتیجتاً به دلیل به تعامل رسیدن کاغذ با رطوبت محیط گرایشی برای موجدار شدن یا تاب برداشتن در کاغذ وجود ندارد.
شرایط درونی ساختمان
به‌طورکلی دمای انبار کاغذ چندین درجه از دمای چاپخانه کمتر است به دلیل اینکه در چاپخانه از سیستم‌های خشک‌کن و زینک سوزی و سیستم گرمایش محیط کار، استفاده می‌شود. گرمای به وجود آمده در طول روز در آخر وقت به بالاترین حد خود می‌رسد. باید به خاطر داشت که وقتی اتاقی گرم می‌شود، میزان رطوبت کم نمی‌شود اما رطوبت هوا کاهش می‌یابد و این امر به این دلیل است که گنجایش اشباع هوا به میزان بسیار زیادی افزایش می‌یابد. با پایین آمدن دما در آخر وقت بخارآبی که میزان آن قبلاً قابل‌ملاحظه نبود به شکل رطوبت (نم) ظاهر می‌شود.
شرایط آب و هوایی
جدا از سیستم گرمایشی و تهویه، میزان بخار در طی اوقات مختلف روز و سال متغیر است و ماکزیمم رطوبت مطلق در تابستان و معمولاً در ساعات ۸ صبح و ۸ شب است. درحالی‌که حداقل این میزان در ساعات ۳ صبح و شب است این امر ناشی از جریان‌های بالارونده (صعودی) هواست که رطوبت را به سمت بالا می‌برد. مقدار رطوبت نسبی در عرض‌های جغرافیایی بالاتر بیشتر از رطوبت نسبی عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر است. حداقل این میزان در گرم‌ترین موقع و حداکثر آن در سردترین وقت روزاست. این میزان همچنین در نواحی مختلف متغیر بوده و میزان آن در مرکز قاره کمتر از مناطق ساحلی است.
شرایط در زمستان
طی زمستان شرایط رطوبت در چاپخانه‌ها خیلی بد است؛ زیرا درحالی‌که رطوبت هوای بیرون ممکن است نسبتاً بالا باشد (۵۰ تا ۶۰ درصد) مقدار کم رطوبت موجود در هوا در دمای پایین طی ماه‌های زمستان باعث کاهش شدیدی در رطوبت نسبی محیط می‌شود.
یک مثال این نکته را توضیح می‌دهد. هوا در ۴۰ درجه فارنهایت و رطوبت نسبی ۵۰ درصد که شرایط آب و هوایی یک زمستان معمولی است دارای ۱۸ (گرین) رطوبت در یک پوند هوای خشک است. با گرم کردن چنین هوایی تا ۷۵ درجه فارنهایت بدون تغییر در میزان واقعی رطوبت موجود، میزان رطوبت نسبی از ۵۰ درصد به ۱۵ درصد کاهش می‌یابد و این به دلیل این است که گنجایش هوا برای نگه داشتن رطوبت با بالا رفتن دما به‌طور چشمگیری افزایش یافته است.
به این دلیل در طی ماه‌های زمستان کف‌ها باید در فواصل زمانی مختلف آب‌پاشی شوند و یا از ظروف محتوی آب جهت تبخیر آب و ایجاد رطوبت روی رادیاتورها و یا دیگر وسایل گرمازا استفاده شود و یا اقدامات کافی دیگری برای مربوط سازی انجام گیرد.
شرایط در تابستان
در تابستان شرایط اغلب کاملاً برعکس است. درجه حرارت معمول تابستان حتی با میزان رطوبت نرمال هوا مقدار قابل‌توجهی بخار در هوا موجود است. زمانی که این هوا به داخل آورده شده و تا حدی خنک شود (به‌ویژه اگر وارد یک زیرزمین خنک شده و دما به‌سرعت کاهش یابد و مقدار بخارآب نیز ثابت باشد) در این صورت رطوبت هوا افزایش می‌یابد.
به‌شرط اینکه افت دما کافی باشد – به‌ویژه در نزدیک دیوارها یا دیگر اشیای سرد هوا دارای آب بیشتری ازآنچه می‌تواند در همان دما در خود نگه دارد – خواهد بود و بخار به شکل مه یا نم برجا خواهد آمد که بر روی کاغذ اثر گذاشته و ضمن بر هم زدن شرایط رطوبت یکنواخت منجر به موجدار شدن کاغذ می‌شود.
شاید مثالی بر مبنای اعداد و ارقام بهتر این نکته را روشن کند. در یک روز گرم معمولی تابستان که دما ۹۰ درجه فارنهایت و رطوبت ۶۰ درصد است، در این شرایط برای رساندن رطوبت به میزان ۱۰۰ درصد و به دنبال آن متراکم کردن بخارآب فقط لازم است که دمای هوا تا ۷۴ درجه فارنهایت پایین آورده شود.
مثال بالا نشانگر این مطلب است که برای تغییر شرایط رطوبت به‌طور کامل فقط اندکی در دما لازم است؛ بنابراین چنانچه روش‌های کنترل رطوبت به میزان کافی موجود نباشد اگر کاغذی که ویژگی‌های متفاوتی دارد در روزی که مناسب شرایط آن است تولید شود نتایج بهتری حاصل خواهد شد.
چه‌بسا افت دما آن‌قدر کافی نباشد که باعث اشباع بیش‌ازحد هوا شود ولی برای افزایش شدید رطوبت نسبی – که روی کاغذ تأثیر می‌گذارد – کافی باشد. باید به خاطر داشت که میزان رطوبت یک ورق کاغذ نه‌تنها به رطوبت نسبی محیط بلکه به دما نیز وابسته است، بنابراین استفاده از زیرزمین به‌عنوان انباری یا قراردادن کاغذ در معرض درجه حرارت زیاد و تغییرات رطوبت چون منجر به تاب‌دار شدن کاغذ می‌شود، کار درستی نیست.
این مطالب چه ارتباطی با تاب برداشتن کاغذ دارد؟ کاغذ برخوردار از خاصیت جذب و دفع رطوبت است و این تا زمانی است که رطوبت هوا به حالت تعادل درآیند؛ بنابراین رفتار کاغذ تحت شرایط جوی خاص به مقادیر نسبی آب موجود در جو و کاغذ بستگی دارد.
این رفتار باعث می‌شود که کاغذ ساز نتواند کاغذی تولید کند که تمام شرایط بازار (موردنیاز در تجارت) را دارا باشد. به دلیل اینکه نمی‌توان ۲ مکان را یافت که شرایط کاری یکسان داشته باشند و یا ۲ محل که دارای شرایط بیرونی یکسان باشند، نمی‌توان کاغذی تولید کرد که تحت شرایط خاص تاب برندارد.
تاب برداشتن کاغذ
آنچه به تاب برداشتن کاغذ خوانده می‌شود، نتیجه شرایط خاصی است که هنگام شکل‌گیری ورق کاغذ روی توری ماشین کاغذسازی به وجود می‌آید و اغلب در یک‌جهت کاغذ، یعنی در طرف توری مشاهده می‌شود.
توزیع یا پراکنش الیاف
در جریان شکل‌گیری یک ورق روی توری متحرک (ماشین کاغذسازی) سوسپانسیون یا محلول خمیرکاغذ به‌صورت یک خمیر آبگونه با شتاب قابل‌ملاحظه‌ای روی توری ماشین ریخته می‌شود، این شتاب به مخزن تغذیه یا سر جعبه ماشین و نیز سرعت ماشین کاغذسازی بستگی دارد. جریان طبیعی خمیر معمولاً باعث می‌شود که الیاف عمدتاً در جهت طولی آرایش یابند، همچنین به توری لرزشی جانبی داده می‌شود تا به الیاف حالت نمدی بدهد.
خمیرکاغذی که به سطح زیرین توری ماشین کاغذ نزدیک است قبل از اینکه تحت تأثیر لرزش جانبی بتواند مقدار مناسبی از الیاف را در جهت افقی آرایش دهد به توری می‌چسبد. لایه‌های میانی و بالاتر شامل مقادیر بیشتری از الیافی هستند که به‌صورت افقی قراردارند و ساختار کاغذ را به ترتیب از سطح زیرین به‌طرف بالا یکنواخت‌تر می‌کنند. این توزیع یکسان طولی و عرضی الیاف نزدیک سطح بالایی کاغذ باعث مقاومت در برابر تاب برداشتن در جهتی که به سمت روی ورقه است می‌شود.
تأثیر الیاف کوتاه
خمیری که نزدیک یا در تماس با توری قرار می‌گیرد بر روی سطح صاف قرار گرفته و از این طریق این سمت کاغذ را نسبتاً صاف می‌کند اما در سطح‌رویی ورقه خمیر به‌صورت کلوخه شده، شکل گرفته و دارای پستی‌وبلندی‌های میکروسکوپی (نمدی شکل) در سطح‌رویی ورقه است.
با گرم کردن محیط در زمستان میزان رطوبت کاهش می‌یابد. به این خاطر در زمستان باید کف‌ها در فواصل زمانی مختلف آب‌پاشی شوند و یا اقدامات دیگری برای مرطوب‌سازی محیط انجام گیرد
علی‌رغم تأثیرات صاف کننده‌هایی از قبیل استوانه‌های پرس و غلتک‌زنی در صاف کردن الیاف کلوخه شده در یک ورق کاغذ، طرف رویی ورقه از سطح بیشتری برخوردار می‌شود و درنتیجه طول آن از لایه تشکیل یافته در سمت توری بیشتر است. این واقعیت به‌تنهایی به‌مجرد خیس شدن ورقه باعث گرایش ورقه به تاب برداشتن به‌طرف توری یا جایی که الیاف با طول کوتاه‌تر وجود دارند می‌شود.
تحت شرایط یکسان ورقه‌ای که از خمیر با طول الیاف کوتاه‌تر ساخته‌شده در شرایط رطوبت متغیر، نسبت به ورقه‌ای که از خمیر با الیاف طویل‌تر ساخته شده است خیلی راحت‌تر تاب برنمی‌دارد.
تأثیر هم کشیدگی (آب رفتگی)
در بالا خاطرنشان شد که معمولاً در ورق مقادیر زیادی از الیاف به‌صورت طولی مرتب می‌شوند که منجر به ایجاد لایه مشخصی در کاغذ می‌شوند. واقعیتی شناحته شده است که هنگامی‌که الیاف مرطوب می‌شوند بیشتر در جهت عرض منبسط (واکشیده) می‌شوند تا جهت طول و از این طریق باعث ایجاد موجی در جهت ماشین و لایه کاغذ می‌شود. علاوه بر این هنگامی‌که فرایند خشک شدن، آب از ورقه خارج می‌شود این احتمال وجود دارد ورقی که در حال حرکت بوده و به‌تدریج خشک می‌شود از عرض جمع شود.
درنتیجه این دو عامل وقتی ورق در معرض شرایط رطوبت قرار می‌گیرد، بیشتر در جهت عرض واکشیده می‌شود تا در جهت طول و از این طریق باعث تاب‌دار شدن ورق در جهت لایه یا ماشین می‌شود.
تأثیر آهار زنی
آهارزنی کاغذ اهمیت قابل‌ملاحظه‌ای در تاب برداشتن طبیعی کاغذ دارد. آزمایش‌هایی که درزمینه آهارزنی کاغذ انجام می‌شود همواره نشانگر این موضوع هستند که سمت زیرین کاغذ که در جهت توری ماشین است دارای آهار کمتری نسبت به سطح‌رویی است که این امر ناشی از عمل جعبه‌های مکش (واقع در زیر توری) است که جدا شدن آهار از الیاف را تسریع می بخشد بالأخص اگر خمیر روان باشد.
تأثیر زدن الیاف
شرایط زدنی که خمیر در معرض آن واقع می‌شود نیز تأثیر مهمی روی تاب‌دار شدن کاغذ می‌گذارد. خمیرکاغذی که آبگیری شده یا کند شده است هنگامی‌که خشک شود به‌طور قابل‌ملاحظه ای هم کشیده (جمع می‌شود) و این
باعث می‌شود که ورق در هنگام خیس شدن مستعد کشیدگی شود. ویژگی دیگر یک خمیر کند، عدم جذب آن است که به آب اجازه عبور از ورق را نمی‌دهد اما در سطوح خارجی دارای آب است و درنتیجه آن را مستعد تاب برداشتن می‌کند.
انبار کردن و روی هم قرار دادن کاغذ
اگر کاغذها در چاپخانه و اتاق پرس به تعداد زیاد در محیط‌های دارای خشکی یا رطوبت زیاد روی‌هم چیده شوند، سطوحی از کاغذ که در معرض این هوای خشک یا مرطوب قرار می‌گیرند به‌تدریج دارای شرایط رطوبتی منطبق با محیط می‌شوند. مادامی که کاغذهای روی‌هم چیده شده محکم بسته‌بندی شوند، احتمال دارد که فقط سطح‌رویی و لبه‌های ورق‌ها مقدار رطوبت خود را با شرایط محیطی منطبق سازند. درنتیجه وقتی بین مقادیر رطوبت موجود در لبه‌های ورق داخل آن تغییر ایجاد می‌شود تاب برداشتن کاغذ غیرقابل پیشگیری می‌شود.
کاغذهای ساخته شده از الیاف کوتاه در اثر رطوبت متغیر زودتر از کاغذهای الیاف بلند تاب برمی‌دارند
پیامد دیگر روی‌هم چیده شدن کاغذها ارتفاع آن است. وزن که در مرکز جاذبه ستون کاغذ متمرکز می‌شود باعث ایجاد فشاری غیریکنواخت بر روی مرکز و لبه‌های کاغذ شده و درنتیجه منجر به تاب برداشتن لبه‌های کاغذ می‌شود.
نمونه‌ای تأثیر توزیع غیریکنواخت رطوبت در ورق کاغذ را می‌توان در مقایسه بین ستون‌های کاغذ قطع بزرگ انبارشده و (Cockled bond) باند چین‌خورده مشاهده کرد.
کاغذهای قطع بزرگ که به‌صورت خیلی محکم و فشرده بسته‌بندی می‌شوند تاب‌دار خواهند شد اما اگر ستونی از باند چین‌خورده با همان ارتفاع بسته‌بندی شود به دلیل فشرده نشدن به هم جریان هوای بیشتری وارد ستون کاغذ چیده شده روی‌هم می‌شود و تاب برداشتگی چندانی مشاهده نمی‌شود.
به‌منظور از بین بردن تأثیراتی که در بالا ذکر شد پیشنهاد می شود ستون های چیدن کاغذ کوتاه تر باشند و لایه هایی نیز به‌صورت متناوب (یک در میان) در جهات مختلف در عرض ستون قرار داده شوند. در واقع هوادهی کامل کاغذ به حذف موجدار و کج شدن لبه ها کمک می کند.
