در بخش های گذشته به بیان تاریخچه تولید کاغذ در ایران و جهان و همچنین کیفیت و مرغوبیت کاغذ و ترکیب شیمیایی کاغذ صحبت شد، در این بخش نیز به معرفی مواد اولیه تهیه کاغذ می پردازیم.
رزین ها و مواد استخراجی در تهیه کاغذ
چوب حاوی مقدار کمی (کمتر از ۵ درصد) از ترکیباتی است که توسط حلال های آلی مثل اتانول یا دی‌کلرومتان قابل استخراج هستند. میزان این ترکیبات در پهن برگان و سوزنی برگان و در بین گونه های مختلف چوبی متفاوت است. اگرچه این ترکیبات ممکن است در حین فرآیندهای شیمیایی تهیه کاغذ حذف شوند، اما همیشه مقداری از آن‌ها در کاغذ باقی می‌ماند.
ترکیب شیمیایی این مواد بسیار متغیر است و شامل آلکان ها، آلکن ها و اسیدهای چرب اشباع یا غیر‌اشباع مانند استرهای گلیسرول، موم‌ها، اسیدهای رزینی، ترپن ها و ترکیبات فنولی هستند. میزان باقی‌مانده این ترکیبات در خمیر و کاغذ بستگی به فرآیند تهیه خمیر مورد استفاده دارد. در مجموع، ترکیبات اسیدی مثل اسیدهای چرب و رزینی در محیط قلیایی به‌راحتی از طریق تبدیل‌شدن به نمک های محلول حل می گردند، اما در خمیرسازی اسیدی، این ترکیبات به‌راحتی قابل حل و خارج‌سازی نیستند.
چندین محصول فرعی مفید در عملیات خمیرسازی از مواد استخراجی قابل استحصال است که مهم‌ترین آن‌ها شامل تربانتین و روغن تال است. تربانتین مخلوطی از هیدروکربن‌های دو‌حلقه‌ای با فرمول C10H16 است. این ترکیبات به‌صورت محصولات فرعی فرار با بازده ۴ تا ۵ لیتر به‌ازای هر تن چوب (کاج) قابل استحصال بوده و به‌عنوان حلال مورد استفاده قرار می‌گیرند. روغن تال عمدتاً از اسیدهای رزینی به‌همراه حدود ۱۰ درصد ترکیبات خنثی تشکیل شده است. این اسیدها از نظر ساختمانی ایزومرهای اسید آبیتیک هستند و به‌عنوان مواد افزودنی شیمیایی و مواد آهارزنی در تهیه کاغذ مصرف می‌شوند.
مواد اولیه تهیه کاغذ
مواد اولیه انواع کاغذ به‌طور کلی، مواد سلولزی است که از منابع مختلف تهیه می شوند:
– ساقه کتان، شاهدانه و پنبه که الیاف بلند (در حدود ۲/۱ تا ۶ میلی متر) دارند؛
– ساقه گیاهانی مانند گندم، جو، نی، کنف و غیره؛
– درختانی که برگ سوزنی دارند، مانند کاج (با الیاف بلند) و یا برگِ پهن دارند، مانند چنار (با الیاف کوتاه در حدود ۵/۰ تا ۲/۱ میلی‌متر)؛
– انواع کاغذهای باطله و یا خرده‌ها و قطعات مقوای کهنه؛
– الیاف تفاله نیشکر.
بیشتر بخوانید: درآمدی بر کاغـذ/ تاریخچه کاغذ
مراحل تهیه کاغذ
۱- تبدیل چوب به قطعات ریز: با استفاده از ماشین پوست کنی و دستگاه تولید تراشه و عبور تراشه ها از الک مخصوص صورت می گیرد و قطعاتی به طول حداقل ۴ و عرض ۲ سانتی‌متر (در مورد چوب) به‌دست می آید.
۲- پختن چوب و تولید خمیر کاغذ: این عمل ممکن است از طریق مکانیکی، یعنی بدون استفاده از مواد شیمیایی و توسط بخار آب‌جوش، تحت فشار صورت گیرد که معمولاً برای تهیه کاغذهای ارزان و کاهی، مانند کاغذ روزنامه متداول است. در روش شیمیایی، از هیدروکسید سدیم در محیط قلیایی، سولفیت هیدروژن کلسیم در محیط اسیدی (روش بی‌سولفیت) و یا سولفیت سدیم (در روش سولفیت) همراه با کمی کربنات‌سدیم در دمای بالاتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد و تحت فشار استفاده می‌شود. در این مرحله، خمیر قهوه‌ای‌رنگی حاصل می‌شود که از آن در تهیه کاغذهای کاهی، مقوا ویا کارتن استفاده می‌شود.
۳- شست‌وشوی خمیر کاغذ: شست‌وشوی قلیایی با استفاده از محلول ۳ درصد سود در دمای ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتیگراد به‌مدت یک تا دو ساعت صورت می‌گیرد. این عمل برای جداکردن لیگنین و کاهش رنگ خمیر انجام می‌پذیرد.
۴- اعمال شیمیایی (رنگ‌زدایی): در دو مرحله صورت می‌گیرد؛ مرحله اول، کلر‌زنی است که با PH=2 و در دمای ۲۵ تا ۴۵ درجه سانتیگراد به‌مدت تقریبی یک‌ساعت صورت می‌گیرد. در این مرحله، لیگنین باقی‌مانده در خمیر، به‌صورت محلول در‌می‌آید که بسته به نوع مواد شیمیایی به‌کار رفته برای پخت، بین ۳ تا ۱۵ درصد ممکن است تغییر کند. مرحله دوم رنگ‌زدایی است که توسط هیپوکلریت سدیم (به‌صورت محلول ۳ درصد)، دی‌اکسید کلر، پراکسید هیدروژن، اوزون و غیره در PH=9-10 صورت می‌گیرد تا این‌که لیگنین فقط اکسید شود و سلولز تحت تأثیر قرار نگیرد.
۵- خشک‌کردن خمیر کاغذ: در این مرحله، خمیر کاغذ را از دستگاه تمیزکننده و توری‌هایی که دارای سوراخ‌های ۲ تا ۳ میلی‌متری هستند عبور می‌دهند تا قسمت عمده آب خود را از دست بدهد. بعد آن‌را از پرس‌های قوی عبور می‌دهند تا باقی‌مانده آب آن نیز خارج شود.
۶- پرس‌کردن، برش‌زدن و بسته‌بندی کاغذ: با عبور خمیر خشک‌شده از میان غلتک‌های مخصوص، آن‌را به‌صورت صفحات کاغذ درآورده، توسط دستگاه برش آن‌را در اندازه‌های مورد سفارش و نیاز بازار مصرف برش می‌دهند و بسته‌بندی می‌کنند.
ادامه دارد…
سعید جندقی‌زاده – کارشناس چاپ‌ونشر
