تاریخچه و فرآیند تولید کاغذ

تاریخچه و فرآیند تولید کاغذ

• الیاف تا ورق نهایی

مقدمه کاغذ یکی از مهمترین اختراعات بشر است که نقش محوری در ثبت دانش، توسعه

فرهنگ و پیشبرد تجارت ایفا کرده است. این ماده حیاتی که امروزه در دسترس ترین شکل خود

قرار دارد، بیش از دو هزار سال پیش در چین متولد شد و مسیر تکاملی طولانی را برای تبدیل

شدن به محصول صنعتی جهانی طی کرده است. این تحقیق به بررسی عمیق تاریخچه، مواد

اولیه و فرآیند پیچیده صنعتی تولید کاغذ می پردازد.

بخش اول: تاریخچه پیدایش کاغذ

1. خاستگاه در چین (حدود 105 میلادی)

اختراع کاغذ به طور سنتی بهکایلون ، یکی از مقامات دربار امپراتوری هان چین،

نسبت داده میشود. او روشی را برای استفاده از الیاف گیاهی مانند پوست درخت توت، کنف،

پارچه های کهنه و توری های ماهی برای ساختن ورقه های نازک و صاف ابداع کرد. پیش از این،

چینی ها از استخوان، چوب یا بامبو برای نوشتن استفاده میکردند که بسیار سنگین و پرهزینه بود.

2. گسترش به جهان اسلام

فناوری ساخت کاغذ از چین به سمت غرب گسترش یافت. پس از نبردطالِس در سال

751 میلادی، چینی های اسیر شده دانش ساخت کاغذ را به شهر سمرقند منتقل کردند. در جهان

اسلام، کارگاه های کاغذسازی شکوفا شدند و نوآوری هایی مانند استفاده از کتان و بهبود فرآیند

پالپسازی (خمیر کردن الیاف) معرفی شد. استفاده از کاغذ به جای طومارهای چرمی (ولوم)

باعث ارزان تر شدن نسخه نویسی و گسترش علم و ادبیات شد.

3. ورود به اروپا

کاغذ در قرن دوازدهم میلادی از طریق اسپانیای مسلمان وارد اروپا شد. با این حال، تا قرن

پانزدهم و اختراع ماشین چاپ توسط گوتنبرگ، کاغذ هنوز یک کالایی نسبتا ً گران قیمت محسوب

میشد. نیاز فزاینده به کاغذ برای چاپ انبوه، توسعه تکنیک های تولید صنعتی را در اروپا و سپس

آمریکا به دنبال داشت.

بخش دوم: مواد اولیه در تولید کاغذ

فرآیند مدرن تولید کاغذ نیازمند منابع فیبری سلولزی است. این منابع به دو دسته اصلی تقسیم

میشوند:

1.الیاف بکر

چوب منبع اصلی امروزی است. بسته به نوع درخت (سوزنی برگ مانند

کاج یا پهن برگ مانند افرا)، ویژگی های نهایی کاغذ (استحکام یا نرمی) تعیین میشود.

الیاف سوزنی برگ (مانند کاج): بلندتر و قویتر هستند و استحکام کششی بالایی به

کاغذ میدهند.

الیاف پهن برگ (مانند افرا): کوتاه تر و نازک تر بوده و سطح صاف تر و نرم تری ایجاد

میکنند.

پنبه و کتان: معمولا برای تولید کاغذهای بسیار باکیفیت، اسکناس و

کاغذهای هنری که نیاز به دوام بسیار بالا دارند، استفاده میشوند. سلولز موجود در این

الیاف بسیار خالص است.

2. الیاف بازیافتی

استفاده از کاغذهای باطله که پس از تصفیه و پالپ سازی مجدد، در ترکیب با الیاف بکر برای

کاهش هزینه ها و حفظ محیط زیست به کار میروند.

بخش سوم: فرآیند صنعتی تولید کاغذ

تولید کاغذ یک فرآیند چند مرحلهای است که در آسیاب های کاغذسازی عظیم انجام میشود:

1. آماده سازی مواد اولیه

هدف این مرحله جدا کردن الیاف سلولزی از لیگنین و سایر مواد غیرسلولزی است.

روش شیمیایی (مانند فرآیند کرافت/سولفات):چوب با مواد شیمیایی قلیایی (مانند

هیدروکسید سدیم و سولفید سدیم) در فشار و دمای باال تیمار میشود تا لیگنین حل

شده و الیاف خالص سلولز جدا شوند. این روش قوی ترین الیاف را تولید میکند و رنگ

قهوهای (کرافت) ایجاد میکند که نیاز به سفید کردن دارد.

روش مکانیکی:چوب با استفاده از نیروی مکانیکی توسط سنگهای خردکننده یا پالپایزرها

خرد میشود. این روش ارزانتر است اما الیاف ضعیف تر و کاغذهایی با عمر کوتاه تر (مثل

کاغذ روزنامه) تولید میکند زیرا بخش زیادی از لیگنین در خمیر باقی میماند.

2. تصفیه و پالایش

خمیر (پالپ) تولید شده با آب مخلوط شده و در دستگاه های "رفاینر" تحت فشار قرار میگیرد.

پالایش باعث میشود که سطح الیاف متورم شده و رشته های کوچکتری از آنها جدا شود

(فیبریالسیون). این امر سطح تماس الیاف را افزایش داده و در مرحله بعد به اتصال بهتر آنها

به یکدیگر (پیوند هیدروژنی) کمک میکند.

3. سفید کردن

در صورت نیاز به کاغذ سفید، خمیر با موادی مانند: پراکسید هیدروژن یا دی اکسید کلر

سفید میشود. امروزه، روش های سازگارتر با محیط زیست که

کمتر از ترکیبات کلر استفاده میکنند، رایج تر هستند.

4. افزودنی ها

موادی برای بهبود خواص نهایی کاغذ به خمیر اضافه میشوند: *سایزینگ اِجنتها

مانند رزین ها یا نشاسته اصالح شده، برای ضدآب کردن و جلوگیری از پخش شدن

جوهر (افزایش مقاومت در برابر نفوذ مایعات). *پرکنندهها مانند:کربنات کلسیم

یا کائولن، برای افزایش سفیدی، کدری و کاهش هزینه ها. *مواد نگهدارنده

برای اطمینان از اینکه مواد افزودنی ریز در حین تشکیل ورق از دست نمیروند.

5. تشکیل ورق

خمیر رقیقشده (که معمولا حاوی 99 تا 99.5 درصد آب است) از طریق هدباکس

به طور یکنواخت بر روی یک صفحه مشبک متحرک بسیار سریع (توری فوردرینیه) ریخته

میشود. آب تحت نیروی جاذبه و مکش از زیر توری خارج شده و الیاف شروع به در هم تنیدن

میکنند و یک ورق مرطوب تشکیل میدهند.

6. پرس و خشک کردن

ورق مرطوب که اکنون استحکام اولیه خود را به دست آورده است، از میان غلطک های پرس عبور

میکند تا آب باقیمانده (تا حدود 50 درصد) به صورت مکانیکی خارج شود. سپس ورق از روی

سیلندرهای داغ بخار عبور داده میشود تا رطوبت نهایی حذف شده و پیوندهای هیدروژنی بین

الیاف تثبیت شوند.

7. تکمیل

کالندرینگ:برای صاف کردن سطح و تعیین ضخامت نهایی، ورق از میان

مجموع های از غلطک های صیقلی (کالندر) با فشار و دمای کنترل شده عبور میکند.

پوششدهی :برای تولید کاغذهای گالسه یا براق (مانند کاغذ مجالت)، یک

الیه نازک از مخلوط معدنی (معموال ً بر پایه خاک رس یا کربنات کلسیم) بر روی سطح

اعمال میشود تا سطح بازتابنده و صاف تری برای چاپ فراهم شود.

نتیجه گیری از استفاده از پوست درخت در چین باستان تا کارخانه های عظیم امروزی که هزاران

تن کاغذ در روز تولید میکنند، فرآیند تولید کاغذ همواره ترکیبی از علم مواد و مهندسی دقیق

بوده است. در دنیای دیجیتال، کاغذ همچنان جایگاه خود را حفظ کرده و نوآوری ها در زمینه

بازیافت و تولید پایدار، آینده این ماده حیاتی را تضمین میکنند.

منبع : تولید شده توسط چت چی پی تی

ارائه شده توسط تیم تولید محتوا مجموعه کافه سرویس کاف