کاغذ و کاربرد های آن

مقدمه:
کلمه کاغذ از واژه چینی کاکتز گرفته شد ( نام فارسی آن را رخنده یا پرزه است)
انسان اولیه به تدریج که نیاز به تصویر کردن اشیاء ، یادداشت کردن وقایع و ارسال پیام های کتبی را درک کرد، اهمیت و ضرورت شیئی که بتواند بر روی آن اثر به جا ماندنی را ثبت کند، دریافته بود و همواره در راه دستیابی به آن تلاش می‌کرد.

تاریخچه
در بین النهرین از لوحه های گلی ، در مصر (۱۸۳۸ ق.م) از پاپـیروس ، در چین از حکاکی بر روی لوحه های چوبی و نمد با قلم مو و پارچة ابریشمی ، این منظور را عملی می کردند.با توجه به اینکه صنعت ، نمد ما لی در خاور دور سنّت و متداول بود، فردی چینی به نام تسائی لون (۱۰۵ میلادی) از قطعات کهنه و اضافی ابریشم ، خمیر و بعد ورقه‌هایی به صورت نمد درست کرد و از آن به کمک قلم مو برای نقاشی و نوشتن استفاده کرد و بعد به جای ابریشم ، چوب خیزران و درخت توت را بکار گرفت. در حقیقت باید او را اولین مخترع کاغذ در دنیا دانست.

سیر تحولی رشد
کارگران چینی که در سال ۷۵۱ به دست ایرانیان اسیر شدند این فن را با استفاده از کتان و شاهدانه به مردم سمرقند آموختند و بعدها توسط مسلمانان در بغداد ، دمشق و حتی مراکش و اسپانیا متداول شد. اولین کارخانه کاغذ سازی درسال ۱۱۵۴ در اسپانیا و اولین آسیاب تهیه پودر چوب در سال ۱۱۹۰ در فرانسه تأسیس شده بود.
در ایران فعالیت کاغذ سازی اولین بار با تأسیس کارخانه مقواسازی و با استفاده از کاغذهای باطله درسال ۱۳۱۳ شمسی در کرج شروع شد و حدود ۱۵ سال است که با تأسیس دو کارخانه کاغذ سازی پارس در هفت تپه خوزستان و کارخانه چوب و کاغذ ایران (چوکا) در گیلان ، به صورت یک تکنولوژی مدرن و پیشرفته درآمده است.

 

مواد اولیه تهیه کاغذ
مواد اولیه انواع کاغذ بطور کلی ، مواد سلولزی است که از منابع مختلف تهیه می‌شوند:
• ساقه کتان ، شاهدانه ، پنبه که الیاف بلند (در حدود ۱٫۲ تا ۶ میلی متر) دارند.
• ساقة گیاهانی مانند گندم ، جو (کاه) ، نی ، کنف و غیره.

• درختانی که برگ سوزنی دارند، مانند کاج (با الیاف بلند ) و یا برگ پهن ، دارند مانند چنار (با الیاف کوتاه در حدود ۰٫۵ تا ۱٫۲ میلی متر)
• انواع کاغذ‌های باطله و یا خرده‌ها و قطعات مقوای کهنه
• الیاف تفاله نیشکر

مراحل تهیه کاغذ
• تبدیل چوب به قطعات ریز :
با استفاده از ماشین پوست کنی ، و دستگاه تولید تراشه و عبور تراشه‌ها از الک مخصوص صورت می‌گیرد و قطعاتی به طول حداقل ۴ و عرض ۲ سانتی متر (در مورد چوب) به دست می‌آید.

• پختن چوب و تولید خمیر :
این عمل ممکن است از طریق مکانیکی یعنی ، بدون استفاده از مواد شیمیایی و توسط بخار آب جوش ، تحت فشار صورت گیرد که معمولاً برای تهیه کاغذهای ارزان و کاهی ، مانند کاغذ روزنامه متداول است. در روش شیمیایی از هیدروکسید سدیم (در روش قلیایی) ، سولفیت هیدروژن کلسیم ، ، درمحیط اسیدی (PH=2-3 ، روش بی سولفیت) و یا سولفیت سدیم (در روش سولفیت) همراه با کمی کربنات سدیم در دمای بالاتر از . ۱۰۰ درجه سانتیگراد و تحت فشار ، استفاده می‌شود. در این مرحله خمیر قهوه‌ای رنگی حاصل می‌شود که از آن در تهیه مقوا ، کارتن ، و یا کاغذ‌های کاهی استفاده می‌شود.

• شستشوی خمیر کاغذ :
شستشوی قلیایی ، که با استفاده از محلول ۳ درصد سود در دمای

۴۵ تا ۵۰ درجه سانتیگراد به مدت یک تا دو ساعت صورت می‌گیرد. این عمل برای جدا کردن لیگتین و کاهش رنگ خمیر انجام می‌پذیرد.

• اعمال شیمیایی (رنگ زدایی) : در دو مرحله صورت می‌گیرد :
o کلر زنی ، که در PH=2 تا دمای ۲۵ تا ۴۵ درجه سانتیگراد به مدت تقریبی یک ساعت صورت می‌گیرد. در این مرحله لیگتین باقیمانده در خمیر ، به صورن است تغییرکند.
o رنگ زدایی که توسط هیپوکلریت سدیم (به صورت محلول ۳ درصد) ، دی اکسید کلر ، پراکسید هیدروژن ، ازون ، و غیره در PH=9-10 صورت می‌گیرد. تا اینکه لیگتین فقط اکسید شود و سلولز تحت تأثیر قرار نگیرد.

• خشک کردن خمیر کاغذ :
دراین مرحله خمیر کاغذ را از دستگاه تمیز کننده و توری‌هایی که دارای سوراخهای ۲ تا ۳ میلیمتری‌اند ، عبور می‌دهند تا قسمت عمده آب خود را از دست بدهد. بعد آن را از پرسهای قوی عبور می‌دهند تا باقیمانده آب آن نیز خارج شود.

• پرس کردن ، برش زدن و بسته بندی :
با عبور خمیر خشک شده از میان غلتک‌های مخصوص ، آن را به صورت صفحات کاغذ در آورده و توسط دستگاه برش آن را در اندازه‌های مورد سفارش و نیاز بازار مصرف برش می‌دهند و بسته بندی می‌کنند.

بررسی کاغذ و انواع آن
کاغذ یکی از مواردی است که گسترده ترین مصرفها را در دنیای امروز دارد. کاغذ علاوه بر نوشتن، مصارف و کاربردهای گوناگونی دارد که در زندگی روزمره نمونه های آن را مشاهده می کنید. البته در طول قرنهای بسیار، مهمترین و اصلی ترین کاربرد کاغذ، نوشتن بوده است.
کاغذ یکی از مواردی است که گسترده ترین مصرفها را در دنیای امروز دارد. کاغذ علاوه بر نوشتن، مصارف و کاربردهای گوناگونی دارد که در زندگی روزمره نمونه های آن را مشاهده می کنید. البته در طول قرنهای بسیار، مهمترین و اصلی ترین کاربرد کاغذ، نوشتن بوده است.

انسان از گذشته های دور در پی راهها و وسایلی بوده که مقاصد و اندیشه های خود را ثبت و ضبط کند. او برای یادداشت کردن و انتقال معلومات و اطلاعات به سطوح سنگی، الواح گلی، استخوان، پوست و چرم حیوانات و برگ درختان متوسل شده است. مصریان از نی، کاغذ پاپیروس و رومیان «پارشمن» را ساختند که نوعی کاغذ از پوست گوسفند و بره بوده است. چینیان نیز کاغذهایی از پوست درخت توت و گرد ساقه ی خیزران و الیاف کنف ساخته اند. فن کاغذ سازی بعدها از چین به جزیره ی ژاپن رفت.
پس از اسلام، مسلمانان فن کاغذسازی را از اسیران چینی آموختند و صنعت کاغذسازی را در شهر سمرقند بنیان نهادند. در عهد تیموریان و صفویان به جنبه های زیبایی شناختی کاغذ نیز توجه شده و انواع کاغذهای رنگی و هنری را فراهم کردند. کاغذ آهارمهده که از استحکام بالایی برخوردار بوده، برای خوشنویسی نیز بسیار مرغوب بود. با هنر افشانگری، کاغذه

 

ای افشان زر و نقره نیز می ساختند و با ابرسازی انواع کاغذهای ابری (ابروباد) را بوجود می آوردند. این کاغذها نه تنها چشم نواز بودند بلکه به جهت روان شناسی مطالعه و پیوند روح و روان خواننده با طبیعت از طریق کتاب مؤثر بودند.

تهیه کاغذ
کاغذ از طریق مخلوط کردن آب و رشته هایی از مواد طبیعی ساخته می شود. سپس آب این مخلوط خارج شده و رشته ها به صورت داخلی و شکلی تصادفی درهم تنیده می شوند. بعد به طور طبیعی یا قرار دادن بین غلتک، خشک می گردند. کاغذ در روند تولید خود به صورت یکپارچه تولید شده و سپس به صورت رول در می آید. رشته های کاغذ اغلب تمایل دارند که در جهت حرکت ماشین آلات قرار گیرند. در واقع دانه بندی آنها به این صورت شکل گرفته است. تا کردن کاغذ در مقابل این دانه ها موجب شکستن رشته ها شده و حالتی ناهموار به آن می بخشد. به هنگام تولید کاغذ، ویژگیهایی توسط پوشش دادن آن با خاک رس، جلادهی و یا پلاستیک می توان به آن بخشید. همچنین کاغذ را زمانی که هنوز به صورت خمیر است می توان رنگی و یا بیرنگ نمود.

انواع کاغذ
کارخانجات کاغذ سازی، در حدود پنج نوع کاغذ در دسته بندی کلی به شرح زیر تولید می کنند :
۱- کاغذ پوستی و کالک : این نوع کاغذها از نظر کیفیت ساخت در سطح عالی می باشند و غالباً به رنگ سفید مات و نیمه شفاف می باشند.

۲- کاغذ جلد و متن : این نوع کاغذها سبک و با طیف گسترده ای از انواع رنگها و بافتهای متفاوت می باشند.
۳- کاغذ تحریر : عمومی ترین نوع کاغذ در مصرف روزانه است. نسبتاً سبک بوده و کمی هم براق است.
۴- کاغذ کارتی : کاربرد این نوع کاغذ در تهیه ی کارتهای اندیکس و دفاترعمومی می باشد.
۵- کاغذهای مخصوص : کاغذهایی که در دسته بندیهای بالا قرار نمی گیرند، کاغذهای مخصوص نام دارند. این دسته شامل کاغذهای پلاستیکی و هرگونه کاغذ

غیرمعمولی می باشند.
هر کدام از کاغذهایی را که در بالا تشریح شد می توان با تغییر در روش ساخت، از نظر پوشش، رنگ، بافت و غیره به صورت دلخواه و متنوع تری درآورد. هنگامی که ساخت کاغذ پایان یافت، به صورت ورق بریده و دسته بندی می گردند. بسته بندی کاغذها معمولاً در تعداد پانصد برگی انجام می گیرد.
در بازار مصرف کاغذها را به جنس، گرم، نام کارخانه و یا کشور سازنده اش می شناسند. مانند کاغذ تحریر ژاپنی ۷۰ گرمی و یا گلاسه هلیکا ۱۸۰ گرمی. از انواع کاغذ در ایران می توان به نامهای زیر اشاره نمود :
تحریری، گلاسه (مات و براق)، الوان (دررنگهای متفاوت)، پوستی، کالک فانتزی (بافت دار)، پشت چسب دار، سلفون، سلفون پشت چسب دار و گراف از مقواها.
پشت طوسی – سفید، الوان، کرجی (جعبه شیرینی)، گریز، گلاسه (مات، براق، یکرو)، مقوای پشت چسب دار و ماکت.
ابعاد و گراماژ کاغذ
کاغذ اگر به صورت ورقه باشد به نام بند و اگر متری باشد به نام رول بسته بندی می گردد. تعداد برگها در بند مختلف بوده و بستگی به ضخامت کاغذ دارد. هر بند شامل ۲۵۰،۱۲۵،۱۰۰ و یا ۵۰۰ برگ کاغذ می باشد.
منظور از گرم در کاغذ، وزن یک مترمربع آن می باشد. بنابراین یک برگ کاغذ ۷۰×۱۰۰ گرمی ۴۹ گرم وزن دارد و چون بند آن ۵۰۰ برگی است، وزنی برابر ۵/۲۴ کیلو خواهد داشت.
قطعهای اصلی کاغذ که مورد مصرف بیشتری دارند عبارتست از :
۶۰×۹۰، ۵۶×۸۸، ۷۰×۱۰۰، ۷۴×۹۶، ۷۲×۹۰ و ۷۰×۹۰ که در ایران بیشتر از قطعهای ۷۰×۱۰۰ و ۶۰×۹۰ جهت نشر استفاده می شود. (ابعاد ذکر شده به سانتیمتر می باشند.)
تا و برش
کار هر ورق چاپ شده عموماً به صحّافی ختم می شود. صحّافی شدن هر ورق نیاز به تا کردن مناسب آن دارد. اوراق چاپ شده به تناسب قطع آنها چندین بار و یا به چندین شکل تا می شوند. رایج ترین آنها عبارتند از : ساده، فانوسی، آکاردئونی و کرکر

ه ای. این نوع تاها در جزوه ها، کاتالوگ ها، دفترچه ها و کتابها انجام می گیرد. بعضی از جزوه ها و کاتالوگها، همین تاها، صحّافی آنها محسوب شده و هیچ عمل دیگری برای آنها صورت نمی گیرد. اما در صحّافی دفترچه ها و کتابها ممکن است یک یا چند فرم با منگنه به هم دوخته شوند که به آنها صحّافی مفتولی می گویند. و یا ممکن است چندین فرم به هم دوخته شوند که به آنها صحّافی ته دوخت گفته می شود و یا چندین فرم با هم ته چسب شوند که به نام صحّافی ته چسب خوانده می شوند.
صفحاتی که قرار است در یک فرم صفحه آرایی شود بایستی به تناسب نوع صحافی آن تنظیم شود. معمولاً تعیین نوع فرم توسط متخصص چاپ صورت می گیرد. چاپگر می تواند بهترین نوع فرم را بر اساس تجهیزات مورد استفاده تعیین کند. فرم های مفتول، ته چسب و ته دوخت در سه طرف خود لبه های اضافی دارند که بایستی برش بخورند. ا

گر نوع جلد شمیز باشد، عمل برش پس از صحّافی شدن کامل انجام می گیرد. و اگر چنانچه نوع جلد کالینگور باشد، عمل برش قبل از جلد گذاری صورت می گیرد.

شیمی کاغذ
برخلاف این تصور که تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است، در این فرآیند ، پدیده‌های شیمیایی نقش برجسته‌ای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند. لیگنین زدایی از یک منبع گیاهی مناسب ، معمولا چوب ، یک فرآیند شیمیایی ناهمگن است که در دما و فشار زیاد انجام می‌شود.

دامنه شیمی کاغذ ، وسیع و جالب است شامل مباحثی از قبیل ش

یمی کربوهیدراتها ، رنگدانه‌های معدنی ، رزینهای آلی طبیعی و سنتزی و افزودنی‌های پلیمری متعدد می‌باشد. در فرآیند تشکیل نیز تا حد زیادی شیمی کلوئید و شیمی سطح دخالت دارد. نقش پلیمر ، شیمی محیط زیست و شیمی تجزیه را نیز نباید فراموش کرد.
ترکیب شیمیایی کاغذ
از آنجا که کاغذ از الیافی ساخته می‌شود که قبلا تحت تاثی تیمارهای فیزیکی و شیمیایی قرار گرفته‌اند، سلولهای گیاهی حاصل از ترکیب شیمیایی ثابتی نسبت به ساختار منابع گیاهی اولیه برخوردار نیستند. سلولهای گیاهی عمدتا از پلیمرهای کربوهیدراتی آغشته شده به مقادیر مختلف لیگنین (یک ترکیب پلیمری آروماتیک که میزان آن با افزایش سن گیاه افزایش می‌یابد و در حین فرآیند لیگنینی شدن تولید می‌گردد) تشکیل شده‌اند. بخش کربو هیدراتی سلول بطور عمده از پلی ساکارید سلولز تشکیل شده است. بخشی از این ترکیبات شامل پلی ساکاریدهای غیر ساختمانی با وزن مولکولی کم به نام همی سلولز هستند، که نقش بسیار مهمی در خصوصیات خمیر و کاغذ دارند.

به نظر می‌رسید 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 بخوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز شده باشند. اما در حال حاضر به خوبی مشخص شده است که این پلی ساکاریدها به روش متفاوتی بیوسنتز می‌شوند و نقش ویژه‌ای در دیواره سلول گیاهان ایفا می‌کنند. علاوه بر این ترکیبات مهم ، مقادیر کمی از مواد آلی قابل استخراج و مقادر بسیار کمی از مواد معدنی نیز در دیواره سلولی الیاف وجود دارد.

تهیه مراحل کاغذ
تهیه کاغذ دارای مراحل مختلفی می باشد که عبارتند از : استخراج سلولز ، تهیه خمیر کاغذ و تهیه صفحات کاغذ . سلولزی که برای تهیه کاغذ استفاده می شود ، اغلب از چوب و کاه استفاده می شود. سلولز را می توان به دو روش قلیایی و اسیدی استخراج کرد .
استخراج سلولز به روش قلیایی :
این روش شامل روش سولفات و روش سود می باشد . که بیشتر روش سولفات معمول است . در این روش از مخلوط سود ، کربنات سدیم و سو لفید سدیم استفاده می شود . سلولز کاه در تهیه کاغذ های ارزان ولطیف به کار می رود .

استخراج سلولز به روش اسیدی :
در این روش از گاز دی اکسید گوگرد و آهک باپاشیدن آب از بالا ، می توان بی سولفیت کلسیم بدست آورد
با مخلوط کردن این ماده با چوب های نرم شده می توان سلولز را استخراج کرد . سلولز بدست آمده باید از غربال های مخصوص عبور دهند تا قطعات تبدیل نشده ی آن جدا شود .
سلولز تهیه شده از مواد مختلف معمولا رنگی است و باید بی رنگ شود . برای بی رنگ کردن سلولز می توان از کلر ، دی اکسید گوگرد ، و هیپو کلریت استفاده کرد . پس از این اعمال مواد پر کننده ی معدنی : سولفات باریم و کلسیم ، کربنات های کلسیم و باریم و منیزیم ، کائولن ، پودر تالک و . . . می افزایند .
هدف از اضافه کردن مواد پر کننده :
۱) سطح صاف و براق
۲) پائین آوردن قیمت کاغذ تولیدی

 

کاغذ لایه خشک شده ای از الیاف سلولز است که هنگام معلق بودن در آب با استفاده از نیروهای کشش سطحی در هم می روند و سپس به وسیله پیوند سازی هیدروژنی در کنار یکدیگر می مانند.
کاغذ از الیاف به هم آمیخته سلولز تشکیل می شود که عمدتا از چوب به دست می آید. تکه های پارچه ( معمولا پنبه ای ) که از کارخانه های بافندگی و لباس دوزی به دست می آید ، ساقه کتان ، شاهدانه ، کاه گندم و جو ، انواع کاغذ های باطله و الیاف تفاله چغندر نیز در تهیه کاغذ استفاده می شوند.
لیگنین چوب که الیاف را به هم می چســــــباند در کاغذ باقی می ماند و سبب زرد رنگ شدن کاغذ در مقابل نور می شود.
لیگتین یک ترکیب آروماتیک با فرمول C10 H11 O4 می باشـــــــد. کاغذ های با کیفیت خوب از الیافی ساخته می شوند که تقریبا عاری از لیگنین است. لیگنین سبب شکسته شدن کاغذ می شودو به دلیل اکسایش نوری و تشکیل گروه های رنگی سبب افزایش زردی و تیرگی کاغذ می شود. کاغذ روزنامه مثال خوبی در این زمینه است و به طورکلی خمیرهای مکانیکی که در آنها مقدار زیادی لیگتین وجود دارد ، چنین اثرهایی را نشان می دهند.

بازیافت کاغذ
تهیه کاغذ از طریق قطع درختان و استفاده از تنه و چوب آنهاست. اینکار انهدام جنگلها و افزایش آلودگی هوا شده هزینه و انرژی زیادی را مصرف می‌کند. بنا بر آمار ارائه شده، میزان مصرف کاغذ در انگلستان بحدی است که به ازای هر فرد سالانه دو درخت تنومند قطع شده و به شکل کاغذ دور ریخته می‌شود. [نیاز به ذکر منبع]
لازم به ذکر است بازیافت کاغذ موجب ۷۵ درصد کاهش آلودگی هوا، ۵۰ درصد صرفه جویی در انرژی و ۹۰ درصد صرفه جویی در مصرف آب می‌شود
برای تولید کردن یک تن کاغذ تازه ، به ۵ متر مکعب ، چوب که از ۵۰ درخت بدست می آید، احتیاج است. در ترکیه شرکت دولتی سکا ، که ۵۰% کاغذ را تولید می کند، تن چوب درخت را به مصرف می رساند. بازیابی ۱ تن کاغذ باطله به مفهوم حفظ ۱۷ درخت است. در سال ۱۹۹۲ در ترکیه نسبت بازیابی کاغذ باطله ۳۲% و نسبت استفاده ۴۵% بود. ۶۶% از کاغذ باطله جمع آوری شده را بخش خصوصی و بقیه را سیکا استفاده می کند.

 

 

بازیابی کاغذهای باطله محیط زیست و جنگلها را حفظ و از هدر رفتن انرژی جلوگیری می کند. در ترکیه ، تقاضا برای کاغذ باطله هر سال ۵۳۰۰۰۰ تن است (۱۵% از خارج وارد می شود). فقط یک واحد خصوصی مرکب زدایی با شناورسازی در آنکارا وجود دارد (۲۶۰۰۰ تن در سال). بقیه کاغذهای باطله جمع آوری شده ، بدون مرکب زدایی را کارخانه های دولتی استفاده می کنند. سیکا ۱۹% و بخش خصوصی ۶۶% کاغذ باطله را در سربرگهای خود استفاده می کنند. در ترکیه کمبود چشمگیری در کاغذ روزنامه وجود دارد.

عوامل موثر در بازیابی کاغذ :

• مواد شیمیایی و پرکنهای کاغذ
• روش جمع آوری و رده بندی کاغذ
• نوع مرکب چاپ
• عمر کاغذ باطله
منابع :
www.persianblog.com
daneshnameh.roshd.ir