کاغذ سفید یکی از محصولات پرکاربرد و پرمصرف در جامعه امروزی است. کاغذ سفید برای اهداف مختلفی مانند نوشتن، چاپ، تولید کتاب، روزنامه، مجله و غیره استفاده میشود. کاغذ سفید از عمده‌ترین محصولات حاصل از صنعت خمیر و کاغذ است که در آن خمیر چوب به وسیله فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی به کاغذ تبدیل میشود. اما آیا هر چوبی قابل تبدیل به کاغذ سفید است؟ آیا جنس درخت تاثیری بر کیفیت کاغذ سفید دارد؟ در این مقاله قصد داریم به سوال اصلی تاثیر جنس درخت بر کیفیت کاغذ و دیگر سوالات پاسخ دهیم.
جنس درخت و خصوصیات چوب
چوب یک بافت پلیمری است که از الیاف سلولز، همیسلولز، لینین و غیره تشکیل شده است. این الیاف در ساختار چوب به صورت لایههای مختلف قرار دارند که هر کدام خصوصیات خاص خود را دارند. این لایهها عبارتند از:
- پوسته: لایه بیرونی چوب که محافظ آن است و از نفوذ آب، هوا و موجودات زنده جلوگیری میکند.
- سوپرکسیلار: لایه زیرین پوسته که شامل بافتهای نرم و قابل انعطاف است و نقش حمل و نقل مواد غذایی و آب را دارد.
- قشر: لایه درونی سوپرکسیلار که شامل بافتهای تولید کننده چوب است و نقش رشد چوب را دارد.
- خشک: لایه درون قشر که شامل بافتهای سخت و مقاوم است و نقش حمایت از چوب را دارد .
الیاف سلولز و همیسلولز قسمت قابل حل در آب خمیر چوب را تشکیل میدهند و لینین قسمت ناقابل حل در آب خمیر چوب را تشکیل میدهد. الیاف سلولز و همیسلولز از گروه پلیساکارید هستند که به معنای چندین مولکول شکر است. این الیاف به صورت فیبر در ساختار چوب قرار دارند و با پیوندهای هیدروژن به هم متصل میشوند. این الیاف باعث الاستیسیته، انعطاف پذیری و قابل پردازش بودن چوب میشوند .
لینین یک پلیفنول است که به معنای چندین مولکول فنول است. این ماده به صورت ماتریس در ساختار چوب قرار دارد و الیاف سلولز و همیسلولز را در بر میگیرد. لینین با پیوندهای کوالانس به الیاف سلولز و همیسلولز متصل میشود. لینین باعث مقاومت، سختی و ثبات چوب میشود .
برای تولید کاغذ سفید، لازم است لینین را از خمیر چوب جدا کنیم. این کار به دلایل زیر است:
- لینین باعث رنگ قهوهای چوب میشود که برای تولید کاغذ سفید مناسب نیست.
- لینین باعث کاهش استحکام، نقش پذیری و رطوبت کاغذ میشود که برای تولید کاغذ سفید مناسب نیست.
- لینین باعث افزایش حساسیت کاغذ به نور، حرارت و اکسیژن میشود که باعث پیر شدن و زرد شدن کاغذ میشود .
برای جدا کردن لینین از خمیر چوب، روشهای مختلفی وجود دارد که به طور کلی به دو دسته مکانیکی و شیمیایی تقسیم میشوند. در روش مکانیکی، چوب را با استفاده از فشار، حرارت و آب به صورت خمیر ریز شده تبدیل میکنند. در این روش، لینین به صورت کامل جدا نمیشود و بخشی از آن در خمیر باقی میماند. این روش منجر به تولید خمیر چوب با رنگ قهوهای و بازده بالا میشود .
در روش شیمیایی، چوب را با استفاده از مواد شیمیایی مختلف به صورت خمیر حل شده تبدیل میکنند. در این روش، لینین به صورت کامل یا بخشی از آن از خمیر جدا میشود و الیاف سلولز و همیسلولز باقی میمانند. این روش منجر به تولید خمیر چوب با رنگ سفید یا زرد و بازده پایین میشود .
پس به تاثیر جنس درخت بر کیفیت کاغذ مواردی را فهمیدیم. به طور کلی، دو دسته عمده درختان وجود دارند:
- درختان هاردوود (برگ‌دار): درختان هاردوود الیاف بلندتر، قطر بزرگتر و لینین بالاتر دارند. الياف هاردوود مناسب برای توليد كاغذ با كيفيت بالا، با قدرت مكانيكي و رنگ‌پذيري خوب هستند.
- درختان سافت‌وود (سوزن‌دار): درختان سافت‌وود الياف كوتاه‌تر، قطر كوچك‌تر و لينين كم‌تر دارند. الياف سافت‌وود مناسب برای توليد كاغذ با كيفيت متوسط، با حجم و نرمي بالا هستند. بنابراین، جنس درخت تاثیر مستقیمی بر خصوصیات خمیر و کاغذ چوب دارد.
فرآیندهای تولید کاغذ سفید
برای تولید کاغذ سفید، ابتدا باید چوب را به خمیر چوب تبدیل کنیم. این کار با استفاده از فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی انجام میشود. فرآیندهای شیمیایی شامل فرآیندهای کرافت، سودا، سولفیت و غیره هستند. در این فرآیندها، چوب با محلول‌های شیمیایی مختلف در دما و فشار بالا واکنش داده میشود تا لینین را از الیاف جدا کند. فرآیندهای فیزیکی شامل فرآیندهای مکانیک، ترمومکانیک، کم‌پالپ و غیره هستند. در این فرآیندها، چوب با استفاده از نیروهای مکانیکی مانند خرد کردن، آسیاب کردن، پاره کردن و غیره به خمیر چوب تبدیل میشود.
خمیر چوب حاصل از فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی دارای رنگ قهوهای است. برای تولید کاغذ سفید، باید خمیر چوب را روشن کنیم. این کار با استفاده از فرآیندهای سفیدکاری انجام میشود. فرآیندهای سفیدکاری شامل استفاده از مواد شیمیایی مانند کلر، دی‌اکسید کلر، اکسیژن، هیدروژن پروکسید و غیره هستند. در این فرآیندها، خمیر چوب با مواد شیمیایی در دما و فشار مناسب واکنش داده میشود تا لینین باقی‌مانده را حذف کند و رنگ خمیر چوب را روشن کند.
خمیر چوب سفید حاصل از فرآیندهای سفیدکاری به صورت لعاب به دستگاه تولید کاغذ منتقل میشود. در این دستگاه، خمیر چوب با استفاده از نوار نقاله، پرس، خشک‌کن و غیره به صورت گسترده و نازک شده و به کاغذ سفید تبدیل میشود.
نتیجه‌گیری
تاثیر جنس درخت بر کیفیت کاغذ غیرقابل انکار است و البته موارد دیگری نیز در کشور ما روی کیفیت کاغذ تاثیرگذار هستند. درختان هاردوود به تولید کاغذ با کیفیت بالا، خصوصیات مکانیکی مناسب و رنگ‌پذیری خوب منجر میشوند، در حالی که درختان سافت‌وود مناسب برای تولید کاغذ با کیفیت متوسط، حجم بالا و نرمی مناسب هستند. علاوه بر انتخاب درختان مناسب، فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی مورد استفاده در تبدیل چوب به خمیر چوب و سپس به کاغذ سفید نیز تاثیرگذار هستند. از جمله مهمترین فرآیندها می‌توان به کرافت، سفیدکاری، و فرآیندهای مکانیکی اشاره کرد. بهبود این فرآیندها و انتخاب مواد اولیه مناسب می‌تواند به بهبود کیفیت کاغذ سفید و حفظ محیط زیست کمک کند.
