خمیر کاغذ: از درخت تا دفتر مشق
خمیر کاغذ چیست و از چه ساخته میشود؟
خمیر کاغذ مخلوطی از آب و الیاف سلولزی است. سلولز یک پلیمر طبیعی و ماده اصلی تشکیلدهنده دیواره سلولی گیاهان است. این الیاف وقتی در آب قرار میگیرند، از هم جدا شده و با درهمرفتن مجدد، شبکهای را تشکیل میدهند که پس از خشک شدن، همان کاغذی میشود که ما میشناسیم. منابع اصلی تهیه این الیاف عبارتند از:
- چوب درختان: مانند درختان سوزنیبرگ (کاج) و پهنبرگ (صنوبر).
- مواد غیرچوبی: مانند کاه گندم، نیشکر، پنبه و کنف.
- کاغذهای بازیافتی: مهمترین منبع ثانویه برای تولید خمیر.
فرمول شیمیایی سلولز به صورت $ (C_6H_{10}O_5)_n $ است که در آن 'n' نشاندهنده تعداد واحدهای تکرارشونده گلوکز است.
روشهای اصلی تولید خمیر کاغذ
برای جدا کردن الیاف سلولزی از چوب و تبدیل آن به خمیر، از روشهای مختلفی استفاده میشود که دو روش اصلی عبارتند از:
| ویژگی | روش مکانیکی | روش شیمیایی |
|---|---|---|
| توضیح فرآیند | ساییدن چوب با سنگهای ساینده بزرگ تحت فشار آب | پختن خردهچوب با مواد شیمیایی برای حل کردن لیگنین[1] |
| بازدهی | حدود 95% | حدود 50% |
| کیفیت خمیر | الیاف کوتاه، کاغذ زبر و در معرض زرد شدن | الیاف بلند، کاغذ نرم، صاف و با دوام |
| کاربرد معمول | روزنامه، کاغذهای ارزان قیمت | کاغذ تحریر، دستمال کاغذی، کاغذهای باکیفیت |
| وضعیت محیط زیستی | هشدار مصرف انرژی بسیار بالا | بهتر اما استفاده از مواد شیمیایی نیاز به تصفیه فاضلاب دارد |
سفر یک تکه چوب تا تبدیل شدن به کاغذ
فرآیند تولید خمیر و کاغذ به صورت گام به گام:
- آمادهسازی چوب: تنه درختان به قطعات کوچکی به نام «چیپس» یا خردهچوب تبدیل میشوند.
- پختن (در روش شیمیایی): خردهچوبها در دیگهای بزرگی به نام «دیگ پخت» با مواد شیمیایی مخلوط و تحت فشار و حرارت زیاد، پخته میشوند. در این مرحله لیگنین[1] حل میشود و الیاف سلولزی آزاد میگردند.
- شستشو و سفیدگری: خمیر خروجی از دیگ پخت، شسته شده تا مواد شیمیایی و ناخالصیها از آن جدا شود. سپس برای تولید کاغذهای سفید، عملیات سفیدگری با مواد دیگری انجام میگیرد.
- فرمدهی و خشک کردن: خمیر رقیق شده (که حدود 99% آن آب است) روی یک توری مشبک پاشیده میشود. آب آن تخلیه شده و الیاف به هم میچسبند. سپس این ورق مرطوب از بین غلتکهای داغی عبور داده میشود تا کاملاً خشک و صاف شود.
خمیر کاغذ بازیافتی؛ قهرمان محیط زیست
یکی از مهمترین منابع تولید خمیر کاغذ، بازیافت کاغذهای باطله است. این فرآیند علاوه بر صرفهجویی در مصرف چوب و آب، انرژی بسیار کمتری نیز مصرف میکند. مراحل اصلی تولید خمیر بازیافتی عبارتند از:
- جداسازی و خرد کردن: کاغذهای جمعآوری شده، بر اساس نوع جداسازی و به قطعات ریز خرد میشوند.
- خمیر کردن و جوهرزدایی: قطعات کاغذ در آب غوطهور شده و به هم زده میشوند تا به حالت خمیری درآیند. سپس با کمک مواد شیمیایی و شستشو، جوهر چاپ از الیاف جدا میشود.
- الک کردن و پالایش: خمیر از صافیهای مختلفی عبور داده میشود تا ناخالصیهای بزرگ (مانند منگنه، پلاستیک) از آن جدا شود. سپس الیاف آن برای تولید کاغذ جدید آماده میشوند.
جالب است بدانید که الیاف سلولزی را میتوان معمولاً ۵ تا ۷ بار بازیافت کرد تا زمانی که بیش از حد کوتاه شده و برای تولید کاغذ مناسب نباشند.
خمیر کاغذ فقط برای کاغذسازی نیست!
کاربردهای خمیر کاغذ بسیار فراتر از ساخت کاغذ تحریر و روزنامه است. از این ماده در تولید محصولات متنوعی استفاده میشود که شاید تعجب کنید:
- دستمال کاغذی و حوله: خمیر مورد استفاده در این محصولات بسیار نرم و دارای قدرت جذب بالا است.
- پوشک بچه: بخش داخلی پوشکهای یکبار مصرف از خمیر کاغذ بسیار جاذب ساخته شده است.
- لباس: از خمیر کاغذ (ریون[2] و ویسکوز[3]) برای تولید پارچههای نرم و لطیف استفاده میشود.
- فیلم عکاسی: پایه فیلمهای عکاسی معمولاً از خمیر کاغذ ساخته میشود.
- اسکناس: کاغذ اسکناس برای استحکام و دوام بسیار بالا، از خمیر کتان و پنبه ساخته میشود.
پرسشهای متداول و باورهای نادرست
بله، اما باید به این نکته توجه کرد که بسیاری از کارخانههای کاغذسازی از درختان مزارع جنگلی اختصاصی استفاده میکنند که به طور خاص برای این منظور کشت شدهاند. این درختان مانند یک محصول کشاورزی، برداشت و دوباره کاشته میشوند. علاوه بر این، استفاده از کاغذ بازیافتی نقش بسیار مهمی در کاهش قطع درختان طبیعی دارد.
خیر. کاغذهایی که با مواد دیگری ترکیب شدهاند (مانند کاغذ روغنی یا کاغذ پوستی)، کاغذهای آغشته به غذا (مانند جعبه پیتزای چرب)، کاغذهای لمینیت شده و کاغذهای پلاستیکی شده معمولاً قابل بازیافت در چرخه معمول نیستند. بهتر است همیشه قبل از انداختن کاغذ در سطل بازیافت، از قابل بازیافت بودن آن مطمئن شویم.
در فرآیند تولید خمیر کاغذ معمولی، ممکن است مقداری اسید باقی بماند. این اسید به مرور زمان باعث شکنندگی و زرد شدن کاغذ میشود (میبینید که کتابهای قدیمی چقدر شکننده و زردرنگ هستند). کاغذ بدون اسید، خمیری است که pH آن خنثی یا کمی قلیایی است. این کاغذها برای کتابها، اسناد مهم و آرشیو کردن استفاده میشوند زیرا برای صدها سال بدون تجزیه شدن دوام میآورند.
پاورقی
[1]لیگنین (Lignin): یک پلیمر طبیعی پیچیده که مانند چسب، الیاف سلولزی را در کنار هم نگه میدارد و به گیاهان استحکام میبخشد. وجود لیگنین در خمیر کاغذ باعث زرد شدن و کاهش استحکام کاغذ در طول زمان میشود.
[2]ریون (Rayon): یک الیاف سلولزی بازیافت شده است که از خمیر کاغذ یا خمیر چوب تولید میشود و در صنعت نساجی کاربرد دارد.
[3]ویسکوز (Viscose): نوعی الیاف نیمهصنعتی است که از خمیر چوب ساخته میشود و برای تولید پارچههای نرم و لطیف استفاده میشود.
