– كليات
مقدمه
صنعت كاغذسازي با تلفيق هنر، تجربه و تكنولوژي نوين از ماده‌اي همچون چوب يا ديگر مواد ليگنو سلولزي، ماده‌اي با خواص متفاوت به نام كاغذ كه يكي از كالاهاي مهم و استراتژيك موردنياز انسان‌هاست را توليد مي‌كند.

اهميت كاغذ و فرآورده‌هاي كاغذي در زندگي نوين بر همگان آشكار است. هيچ فرآوردة صنعتي ديگري نقشي اين چنين برجسته در زندگي انسان ندارد. به طوري كه امروزه مصرف كاغذ به عنوان شاخصي از ميزان پيشرفت فرهنگي و اجتماعي جوامع مختلف مطرح مي‌گردد.

از نقطه نظر تاريخي اولين بار كاغذ با استفاده از الياف غيرچوبي ساخته شده، ولي با توسعة سريع و رشد روزافزون اين صنعت بر استفاده از ماده اولية ‌چوبي تمركز يافت. در حال حاضر حجم گستردة ارتباطات فرهنگي، اقتصادي، اجتماعي و تبادل اطلاعات سبب افزايش مصرف كاغذ و محصولات كاغذي نيز خواهد شد. لذا در چند دهة‌ اخير اغلب كشورها سعي در كاشت درختان پهن برگ و سوزني برگ سريع‌الرشد داشته‌اند. زيرا از رشد بيشتري برخوردار بوده و نتيجتاً سن بهره‌برداري آنها كوتاهتر خواهد بود.

همچنين كشورهايي وجود دارند كه به علت نداشتن منابع طبيعي و جنگل كافي براي استفاده از آنها سعي و كوشش خود را بر استفاده از منابع الياف سلولز غيرچوبي و ساير منابع، مانند كاغذ باطله متمركز كرده‌اند. البته هم در كشورهاي توسعه يافته و هم در كشورهاي در حال توسعه، فشار فزاينده‌اي در جهت استفاده از مواد خام جايگزين و مشابه براي تهيه خمير و كاغذ هم به لحاظ زيست محيطي و هم به لحاظ موجودي مواد اوليه وجود دارد.
اگر چه منابع سلولزي غيرچوبي سهم اندكي در كل توليد دارند، ولي نرخ رشد قابل توجه ۹۳/۳% آنها در مقايسه با ۷۳/۲% براي منابع چوبي در سالهاي ۱۹۷۱ تا ۱۹۸۶ نشان دهندة‌ علاقمندي زياد به استفاده از منابع غيرچوبي مي‌باشد.

جدول شماره ۱- سهم منابع مختلف سلولزي در سال ۱۹۸۶ و نرخ رشد منابع غيرچوبي در سالهاي ۸۶-۱۹۷۱
نوع ماده اوليه درصد توليد از كل توليد درصد نرخ رشد
غيرچوبي ۳۸/۵ ۹۳/۳
چوب ۹/۶۸ ۳۷/۲
كاغذ باطله ۵۳/۲
Atchison (1987)

تاريخچه كاغذسازي در جهان
در مورد تاريخ پيدايش كاغذ، نويسندگاني چند نوشته‌اند كه دو قرن پيش از ميلاد مسيح براي نخستين بار توسط چيني‌ها ساخته شده است، هر چند كه در بعضي از منابع مصريها را در اين امر پيشگام مي‌دانند كه از نوعي ني، كاغذي بنام پاپيروس تهيه مي‌كردند.

نخستين كاغذسازي واقعي در حدود سال ۱۰۰ ميلادي در چين و با استفاده از سوسپانسيوني از الياف خيزران ياتوت عملي شد.
در سال ۷۵۰ ميلادي اعراب كه سمرقند را در ميان گرفته بودند مورد حمله چيني‌ها قرار گرفتند كه پس از شكست خوردن از اعراب توسط اسراي آنها، رموز ساخت كاغذ بدست اعراب افتاد و بدين ترتيب به كشورهاي وابسته و زير نفوذ اعراب راه يافت. در اين باب گفته شده است كه كاغذ را ابتدا از آسيا به يونان برده‌اند.

از نوشته‌هاي تاريخي چنين بر مي‌آيد كه ابتدا از كتان جهت كاغذسازي استفاده ميشد. رفته رفته تكه پارچه و كهنه جاي كتان را گرفته و بر اثر افزايش روزافزون مصرف كاغذ، هر گونه گياه غيرچوبي نيز مورد استفاده قرار گرفت، تا آنجايي كه از خود پنبه نيز در اين صنعت استفاده گرديد.

كاغذسازي در اروپا ابتدا در شهر «مور» واقع در اسپانيا مصادف با نيمه سده دوازدهم آغاز گرديد و توسط اين كشور به فرانسه و انگلستان نيز راه پيدا كرد. در ايتاليا نيز صنعت كاغذسازي با پيروزي اعراب در جزيره سيسيل رواج يافت و در سال ۱۲۷۶ اين كشور به ساخت بهترين نوع كاغذ معروف شد و بين سالهاي ۱۲۹۴- ۱۲۹۳ نخستين كارخانه در شهر فابريانو (Faberiano) شروع به كار كرد و پيشرفت كاغذسازي در سده پانزدهم به جنوب آلمان نيز كشيده شد.
در آمريكا نخستين بار كارخانه كاغذسازي به سال ۱۶۹۰ با همكاري يك چاپخانه دار آمريكايي و يك كاغذ ساز آلماني بنيانگذاري شد.

روند مصرف خمير كاغذ
روند مصرف خمير كاغذ مانند روند مصرف ساير محصولات چوبي و كاغذي در طي دوره ۸۰-۱۹۷۰ رو به افزايش بوده و تنها در طول بحران اقتصادي سال ۱۹۷۵ نسبت به سال قبل كاهش يافته است. طي اين دوره مصرف خمير كاغذ با ۲۴ درصد افزايش از ۱۰۲ ميليون تن در سال ۱۹۷۰ به ۱۲۶ ميليون تن در سال ۱۹۸۰ افزايش يافت.

از آنجا كه خمير كاغذ ماده اصلي و اوليه تهيه كاغذ و كارتن در جهان است كه آنها نيز به نوبه خود توسط عواملي نظير وضعيت اقتصادي كشورهاي مصرف‌كننده عمده و كارتن، كميت و كيفيت جمعيت در اين كشورها و استفاده از ساير خميرهاي غيرچوبي در توليد كاغذ و كارتن تعيين مي‌گردند، لذا ميزان مصرف و توليدكاغذ مي‌تواند معرف تكنولوژي وضعيت اقتصادي و كلاً پيشرفت يك كشور باشد.

روند مصرف كاغذ و كارتن در جهان
مصرف كاغذ و كارتن در جهان نيز روندي رو به افزايش داشته و در طي دوره ۸۰-۱۹۷۰ مصرف اين گروه از محصولات كاغذ با ۳۵ درصد افزايش از ۱۲۷ ميليون تن در سال ۱۹۷۰ به ۱۷۰ ميليون تن در سال ۱۹۸۰ بالغ گرديده است. بعبارت ديگر متوسط رشد مصرف كاغذ و كارتن در جهان طي اين مدت ۵/۳% در سال بوده است كه عليرغم اين رشد چشمگير، نسبت به نرخ رشد مصرف در دهه‌هاي گذشته كاهش يافته است.

از آنجا كه مصرف كاغذ علاوه بر سطح توليد و درآمد نسبت به عواملي از قبيل جمعيت، درصد افراد باسواد در جمعيت جهان و فرهنگ كشورها حساسيت دارد عواملي اجتماعي و فرهنگي نيز همراه با عوامل اقتصادي در مصرف اين گروه از محصولات كاغذي نقش مهمي ايفا مي‌نمايد. از اين رو مصرف كاغذ و كارتن تنها بر اثر بحران شديد اقتصادي در سال ۱۹۷۵ مشابه خمير كاغذ كاهش يافته است.
مصرف سرانه كاغذ و كارتن نيز از ۳۵ كيلوگرم براي هر نفر در سال ۱۹۷۰ به ۳۹ كيلوگرم در سال ۱۹۷۹ و ۲/۴۲ كيلوگرم در سال ۱۹۸۶ افزايش يافته است. البته اين مقدار بطور متوسط بيان شده، چرا كه در بعضي از كشورها مثل آمريكا مصرف سرانه حتي به ۶/۲۸۲ كيلوگرم در سال ۱۹۸۶ مي‌رسد، در صورتي كه در افغانستان به ۳/۰ كيلوگرم براي هر نفر بالغ مي‌شود.

تاريخچه توليد كاغذ در ايران
احداث يك كارخانه كاغذسازي در ايران پيش از آغاز جنگ دوم جهاني موردنظر بوده است. در سال ۱۳۱۷ شركتي در اصفهان براي برآوردن اين مهم، سرمايه‌گذاري كرده ولي چون بررسي و مطالعه كافي نداشت و اين كار مصادف با جنگ جهاني دوم بوده لذا به نتيجه نرسيد. پس از جنگ با همكاري بانك ملي ايران و يك سرمايه‌دار آمريكايي سعي شد كارخانه‌اي در ورامين احداث شود كه در ۲۶ بهمن ۱۳۲۶ آنرا به ثبت رسانيدند ولي بدنبال ملي شدن نفت، انگلستان كه يك طرف قرارداد بود از فرستادن تجهيزات لازم خودداري كرد و ماشين‌آلاتي را هم كه قبلاً فرستاده بود بعلت فرسودگي غيرقابل استفاده بود، لذا دوباره اين صنعت در ايران با شكست مواجه شد. سرانجام بدنبال بررسيها و تلاشهاي بعضي از ارگانها و اشخاص، دستور ساخت اولين كارخانه مدرن توليد خمير كاغذ و كارتن در سال ۱۳۴۳ توسط مقامات وقت صادر و در سال ۱۳۴۹ كارخانه مذبور تحت عنوان كارخانه كاغذ پارس نامگذاري و افتتاح شد. اين كارخانه با استفاده از تفاله نيشكر كار مي‌كرد و ظرفيت نهايي آن صد هزار تن در سال پيش‌بيني گرديد.

كارخانه چوكا، كارخانه ديگري است كه جهت استفاده از چوب پهن برگان شمال با ظرفيت اسمي صدو پنجاه هزار تن در سال افتتاح شد. در اين راستا مي‌توان از كارخانجات كاغذسازي نوظهور، شركت نوعدوست كه به توليد پوشك بچه و نواربهداشتي با خمير حاصل از لينتر پنبه مي‌پردازد و كارخانه ايران پاپيروس كه به توليد كاغذ ضخيم و دوبلكس با استفاده از كاغذ باطله مشغول است نام برد.
در حال حاضر نيز كارخانه‌جاتي چند در شرف بهره‌برداري و تأسيس در ايران دارد كه از ذكر آنها صرفنظر مي‌شود.

صنوبر
– خواص عمومي چوب
صنوبر از جمله درختان سريع‌الرشدي است كه در گروه پهن برگان پراكنده آوند مي‌باشد. چوب صنوبر سبك بوده و با داشتن جرم ويژه كمتر از ۵/۰ گرم بر سانتيمتر مكعب در گروه پهن برگان خيلي سبك طبقه‌بندي مي‌شود و الياف آن كم و بيش طويل مي‌باشد. از نظر درجه سختي نيز در گروه چوبهاي خيلي نرم قرار مي‌گيرد و همين امر باعث مي‌شود كه كار كردن با آن راحت بوده و خوب پرداخت شود. از نظر تحمل در برابر نيروها (كيفيت مكانيكي) در حد متوسط است. چوب فاقد بو و طعم بوده وداراي رنگ روشن است. برون چوب كرم رنگ و درون چوب قهوه‌اي كمرنگ خاكستري است كه اختلاط آنها تدريجي است.
– خواص اكولوژيك
اين درختان نورپسند بوده و حتي تحمل سايه‌هاي ملايم جانبي را هم ندارند. خاكهاي خوب و مرطوب و عميق را دوست دارند. خاك مخلوط با كمي رس براي آنها مناسب است. طغيانهاي موقت زمستاني را تحمل مي‌كنند. اما به طور كلي به خاك اسيدي و آب راكد حساسيت زيادي نشان مي‌دهند. اين درختان در دره‌ها و بستر رودخانه‌ها مي‌رويد. به طور خودرو با بيدها زندگي مي‌كنند و با بذرهاي سبك و رشد زيادي كه دارند مي‌توانند به نقاط دوري پراكنده شده و به آساني در زمين‌هاي جديد مستقر گردند.
با اين اوصاف چون به نور آفتاب احتياج زيادي دارند در رقابت با ساير درختان مقاومت نموده، به آساني از بين مي‌روند.
– خواص آناتوميكي

حفرات آوندي در چوب تبريزي به طور مجزا و يا به هم چسبيده به تعداد ۲، ۳ و ۴ در جهت شعاعي ديده مي‌شوند، بسيار فراوان و به طور منظم با قطر يكسان در پهناي دايره ساليانه پراكنده‌اند. اشعه چوبي هم شكل و متعدد، تقريبا ۱۴ شعاع در هر ميلي‌متر ديده مي‌شود.
پارانشيم‌ها پراكنده و در پايان دايره وجود دارند. عناصر آوندي در مقطع شعاعي داراي دريچه منفرد هستند و منافذ بين آوندي فراوان و درشت است و بافت فيبري منحصرا از فيبر تراكئيد تشكيل شده است. فيبرها داراي غشايي نازك به قطر ۲۵ تا ۲۰ ميكرون هستند. متوسط طول پره‌هاي چوبي ۲۲۰ ميكرون و متوسط پهناي پره‌هاي چوبي ۱۵ ميكرون و تعداد متوسط پره‌هاي چوبي در ميلي‌متر مربع ۱۲ است.
– خواص شيميايي و خميردهي

براي به دست آوردن يك كيلوگرم خمير كاغذ ۲/۲ كيلوگرم چوب صنوبر با پوست لازم است. معمولا براي تهيه خمير كاغذ از چوب صنوبر به صورت سفيد و براق و بالا بردن نيروي كششي آن، آن را با خمير كاغذ سوزني برگان مخلوط مي‌كنند. چوب صنوبر داراي فيبرهاي بلند و سفيد است و نياز زيادي به مواد سفيدكننده ندارد. مقدار سلولز در برخي از صنوبرها از ۵۰% نيز متجاوز است.

جدول شماره ۲- ميانگين ميزان تركيبات شيميايي چوب صنوبر دلتوئيدس
سن سلولز ليگنين مواد استخراجي خاكستر
۴ ۳۲/۵۱ ۴۶/۲۳ ۴۱/۲ ۶/۰
۶ ۸۴/۵۲ ۰۳/۲۲ ۵۳/۲ ۵۵/۰
۱۲ ۷۸/۵۲ ۳۵/۲۳ ۸۵/۲ ۲۷/۰

فخريان، عباس و همكاران (۱۳۷۷)
– امتيازات استفاده از صنوبر در صنايع كاغذسازي:
الف- چوب صنوبر سفيد است و نيازي به مواد سفيدكننده ندارد و مقدار سلولز در بعضي از آنها از ۵۰% تجاوز مي‌كند.
ب- چوب صنوبر داراي فيبرهاي نسبتاً بلند است و ابعاد الياف به ويژه طول الياف و ضخامت ديواره سلولي از خصوصيات مهم الياف در فرآيندهاي تهيه خمير كاغذ مي‌باشد. به طور كلي زياد شدن طول الياف درپهن برگان باعث بهبود خواص مقاومتي كاغذ حاصله مي‌گردد. طول الياف از لحاظ مقاومت كاغذ در مقابل پاره شدن تأثير بسيار زيادي دارد. وجود الياف طويل‌تر سبب تشكيل پيوندهاي بيشتري در خمير شده و باعث مي‌شود كه نيروهاي كششي در الياف به مقاومت به پاره شدن برسد و طول الياف روي تشكيل كاغذ نيز تأثير مي‌گذارد. الياف صنوبر با طولي در حدود ۶/۹۵۰ در رده الياف با طول متوسط طبقه‌بندي مي‌شود با توجه به اين كه در محدوده ۱۶۰۰-۹۰۰ ميكرون واقع است پس نتيجه‌گيري مي‌شود چوب صنوبر جهت كاغذسازي از طول مناسب برخوردار است.

ج- با توجه به كمبودي كه در كشورمان در صنعت چوب داريم استفاده از اين گونه‌هاي سريع‌الرشد در صنعت باعث مي‌شود كه ما تا حدي مشكل كمبود چوب را برطرف كنيم.
د- گونه صنوبر دلتوئيدس از امريكا وارد ايران شده است كه نسبت به گونه‌هاي ديگر صنوبر براي كاغذسازي مناسب‌تر است.
ذ- افزايش تعداد اتصالات الياف، پخش نور و كاغذ را افزايش مي‌دهد.

ر- خواص فيزيكي كاغذ مانند دانسيته، شفافيت، ماتي، انعكاس نور و خواص مكانيكي آن مانند مقاومت كششي مقاومت به تركيدن و مقاومت به پاره شدن كه در موارد زيادي نقش تعيين كننده‌اي در كاربرد كاغذ دارند عمدتا تحت تأثير ساختمان شبكه الياف قرار دارند. الياف صنوبر داراي طول بلند و قدرت درهم رفتگي خوبي مي‌باشد.
ز- با افزايش انتقال بين الياف، مقاومتهاي مكانيكي كاغذ افزايش يافته و ماتي كاغذ كاهش مي‌يابد.