نحوه ساخت خمیر کاغذ چگونه است ؟

ساخت کاغذ برای اولین بار در 2000 سال پیش از چین شروع شد، جایی که آنها از الیاف های پوست درخت توت، پاپیروس، کاه و پنبه برای ساخت خمیر کاغذ استفاده می کردند. در اواسط قرن نوزدهم میلادی بود که چوب به عنوان ماده اولیه اصلی برای تولید کاغذ و خمیر آن خود را معرفی نمود. در حدود 25000 گیاه ساقه دار وجود دارند که به آنها چوب اطلاق می شود.

با این انواع آنها از نظر قابلیت برای تولید خمیر کاغذ تفاوت های آشکاری با یکدیگر دارند. مخروطیان به دلیل داشتن الیاف های بلندتر به سایر درختان ترجیح داده می شوند. الیاف های بلندتر یک شبکه تار فیبری را تشکیل می دهند، از این رو کاغذی محکمتر شکل می گیرد.

درختان سوزنی ای که عمدتا مورد استفاده قرار می گیرند صنوبر و کاج هستند، درحالی که راش، صنوبر و اکالیپتوس مهم ترین درختان برگریز مورد استفاده در ساخت خمیر و کاغذ هستند. تولید خمیر کاغذ از چوب به دو روش مکانیکی و شیمیایی انجام می شود.

تولید خمیر به روش مکانیکی

این روش که کاملا فیزیکی است شامل خرد کردن چوب و سپس آسیاب نمودن (آسیاب های سنگی بزرگ) آن در آسیابی با سرعت چرخش بالا که به صورت مداوم به آن آب افزوده می شود، است. بازده این روش 95% است. از معایب این روش می توان به آسیب دیدن شدید الیاف سلولزی و مخلوط شدن انواع ناخالصی ها در توده خمیر اشاره نمود. رنگ خمیر مکانیکی زرد بوده و مقاومت کمی در برابر نور دارد.

تولید خمیر به روش شیمیایی

برای تولید خمیر چوب، الیاف خالص باید جدا شود که به معنی این است که لیگنین باید به خوبی حذف شود. برای دستیابی به این هدف، تراشه های چوب باید در یک محلول شیمیایی پخته شوند. روش شیمیایی بسته به نوع ماده شیمیایی استفاده شده به دو مدل سولفات و سولفیت تقسیم بندی می شود. بازده عملکرد این روش 50 درصد است اما الیاف سلولزی به دست آمده از این روش بسیار تمیز و اسیب ندیده است.

فرایند سولفات

فرایند سولفات فرایندی قلیایی است. این روش برای درختان رزینی قوی بسیار مناسب است اما نیازمند تجهیزات گران قیمت و مواد شیمیایی بسیاری است.فرآیند سولفیت از یک اسید پخت بهره می برد که ترکیبی از اسید سولفوریک آزاد و اسید سولفوریک در ترکیب با منیزیم بی سولفیت (فرآیند منیزیم بی سولفیت) است. در فرایند سولفیت اسید پخت به داخل چوب نفوذ می کند و لیگنین را تجزیه می نماید که در حین فرآیند اصلی پخت به صورت ماده ای قابل حل در آب به راحتی شسته می شود.

محصولات حاصل از تجزیه کربوهیدرات ها مانند قند نیز در مایع پخت وجود دارند. هنگامی که مایعات مازاد به منظور بازیافت برگردانده می شوند این قند ها به الکل و اتانوئیک اسید تبدیل می شوند. خمیر به دست آمده با این روش قهوه ای است و برای ساخت کاغذهای سفید باید مراحل سفیدسازی بر روی آن انجام گیرد. استحکام خمیر سولفیت از خمیر سولفات کمتر است. همان گونه که در شکل زیر نیز می بینید روش های دیگری مانند ترمو مکانیکال و ترمومکانیکال شیمیایی نیز برای ساخت خمیر وجود دارند.

سفید سازی خمیر

خمیر کاغذ در ابتدا دارای رنگ قهوه ای است. برای رسیدن به روشنایی مناسب برای کاغذهای سفید باید ابتدا خمیر را سفید کرد. در طی این فرآیند لیگنین های باقی مانده نیز حذف می شوند. در عمل، فرآیند سفید سازی به صورت مستقیم در طی فرآیند پخت انجام می شود و به صورت پیوسته پس از آسیاب یا پخت شیمیایی انجام می شود. فرآیند سفید سازی فرآیندی پیچیده و چند مرحله ای است که در آن به وسیله مواد شیمیایی مختلف در مراحل مختلف سفید سازی انجام می شود.

خمیر کاغذ می تواند توسط کلر/ ترکیبات حاوی کلر، اوزون / شکل های مختلف اکسیژن و یا آب اکسیژنه سفید شود. با توجه به اینکه کلر و ترکیبات حاوی آن می توانند تجزیه شده و خطراتی را برای محیط زیست به وجود آورند، از این رو قوانینی برای منع استفاده از آن در برخی کشورها تنظیم شده اند.