اقتباس:
المشاركة الأصلية كتبت بواسطة godof
ممكن بحث كامل حول صناعة الورق + المراجع أ خي
|
صناعة الورق
رابطمراجعبريد إلكترونيطباعةالمفضلةإضافة هذه الصفحة
المحتويات
* تطور ظهور التكنولوجيا الالية فى صناعة الورق
* صناعة الورق الحديثة
* تركيب الورق
* الالياف النباتية
* اللب الميكانيكى واللب الكيميائى
* طريقة الكبريتيت
* طريقة الكبريتات ( لصناعة ورق الكرافت)
* طريقة الصودا الكاوية
* تحويل العجينة الى ورق
* عملية الرض او الضرب Beating
* عمليات الحشو والتجهيز Loading & Sizing
* كبس الورق
* عملية التجفيف
* عملية الصقل
* عملية الاضافة فى صناعة الورق
* الخواص الكيميائية للورق
صناعة الورق
مع تطور ظهور التكنولوجيا الالية فى صناعة الورق
ظلت صناعة الورق حتى نهاية القرن الثامن عشر تعتمد على الاسلوب اليدوى , ولذا كانت مقاسات واحجام الورق المصنوع محدودة . وفى اواخر القرن الثامن عشر بدات التطورات الفنية والتكنولوجية لصناعة الورق , ولا شك ان طريقة صناعة الورق وطبيعة الصناعة فى حد ذاتها لم تتغير سواء انتج الورق يدويا او اليا , اذ تحول المواد الخام الى عجينة اولية بواسطة الماء والضرب والتقطيع والتطرية للمواد الخام الاصلية . وعن طريقة المناخل والضراب تتقارب الالياف وتشتبك لتكوين مسطح ورقى بعد نفاذ الماء والتجفيف , وفى نهاية القرن السابع عشر دخل الضراب الهولندى ليتسع نطاق الصناعة , ولتشغيل الضراب يوضع به الخرق البالية والالياف النباتية لنبات الحلفا والماء وتدار اسطوانات الضراب فتمر الالياف بين الصفائح المسننة لتقطيعها حتى تصبح فى حالة تسمح باستخدامها لصنع الورق , وفى مطلع القرن الثامن عشر ايضا ابتكرت اسطوانات الصقل الخشبية , حيث كان الورق يمرر بين زوجين منها تحت ضغط لاكتساب سطح الورق الصقل , وهى استخدام حجر املس لذلك سطح الورقة بأكملها .
ويرجع الفضل فى ابتكار اول طريقة الية لصنع الورق الى نيقولاس – لوى روبرت ( 1761 – 1828 ) الفرنسى والذى تقدم بطلب لتسجيل الته كاختراع فى سبتمبر 1798 وقد تمكن من صنع نموذج صغير لالة ميكانيكية لصنع الورق وفيها يتكون الورق على نسيج سلكى يحتفظ بالالياف وينفذ الماء الزائد . وهذه الشبكة السلكية تشتغل اليا باستمرار لمصنع الورق بطول لا نهائى , وكافئته الحكومة الفرنسية بمبلغ 3000 فرنك ومنح براءة الاختراع وعندما عرض نموذج لالة روبرت فى معرض باريس عام 1801 . فانها اثارت الاهتمام العالمى وكانت قد انتجت شريطا متواصلا من الورق عرضه 6 بوصات وبطول لا نهائى . وباع روبرت اختراعه لاحد اصحاب رؤوس الاموال , نظير حقوق الاستخدام , وبعد ثلاثة اعوام استطاعت مجموعة من المهندسين فى انجلترا من تعديل الة روبرت وهم جون جامبل وهنرى وسيلى وفوردينير . وسميت الالة بعد التعديل باسم الالة فوردينير وهو الاسم الذى لا تزال تعرف به الى اليوم .
وفى عام 1809 اخترع جون ديكنيسون الالة الاسطوانية وهى تشبه اله فوردينير من حيث المبادىء الاساسية للتشغيل , وتتميز هذه الالة بمجموعة اسطوانات دوارة لكبس عجينة الورق وتجفيفه وصقله . وبداية من عام 1830 تنبه رجال الصناعة الى اهمية الة ديكنيسون واحتلت مكانتها اللائقة وتصدرت كل الالات فى مصانع الورق التى انتشرت فى كل انحاء اوروبا وامريكا , وكان جلبن الامريكى قد انشأ وحدة لتبييض عجينة الورق بالكلور عام 1804 , وكان ذلك ابتكارا رفعه وميزه بأنه اول صانع امريكى يستخدم الكلور لازالة الالوان من الخرق البالية . علما بأن الكلور لم يوصى باستخدامه على نحو عام فى صناعة المنسوجات كوسيط للتبييض الا عام 1939 , وكان توماس جلبن الابن قد قلب صناعة الورق الامريكية بالة جديدة صنعها ووضع رسومها من الالات الانجليزية عام 1816 . وفى عام 1841 اخترع كيلر فى انجلترا طريقة ميكانية لصناعة لب الورق من الخشب , وابتكر المهندسين وات وبرجيس طريقة الصودا الكاوية فى حوالى عام 1854 , وشرع الكيميائى السويد ابكمان عام 1874 فى انتاج اللب على نطاق تجارى بطريقة الكبريتيت . وفى مدينة برجفيك بالسويد ابتكر الكيميائى دال طريقة الكبريتات او الكرافت عام 1789 .
واخذت صناعة اللب تتطور وتزداد تقدما فى الدول الاسكندنافية حتى اصبحت صناعة مستقلة , كما اخذت تخدم صناعة الورق وصناعة الريون والسيلوفان .
وهكذا انتجت الالات الجديدة صناعة العجائن ورقا ذا سطح املس ونوعية ممتازة فى لفائف بأى طول وبسرعة اكبر وتكاليف عمالة اقل .
صناعة الورق الحديثة
اينما سرت فى ايامنا تلك , ترى الورق متداولا بكثرة عظيمة جدا فى جميع مرافق الحياة تقريبا تستيقظ فى الصباح كل يوم , فيكون اول ما تقوم به تصفح الجرائد , وهى مصنوعة من الورق . وقد تشتعل سيجارة اذا كنت مدخنا فاذا بها ملفوفة فى قطعة من الورق , والسجائر ذاتها محفوظة فى صندوق من الكرتون , والثقاب الذى تشعل به السيجارة يكون داخل علبة هى قطعة من الورق المقوى مثبتا فى غلاف من الورق ثم تذهب الى محل عملك فتستخدم الورق جزءا طويلا من النهار فكل الشئون الادارية بالورق , والدورة المستندية فى البيع والشراء ورق , واذون الاستلام والتسلم ورق وهكذا .
تركيب الورق
يتركب الورق العادى من الياف نباتية متراكبة رقيقة تشبه الشعر , وهذه الالياف متداخلة بعضها ببعض كالحصير , وملتصقة التصاقا كاملا بحيث تكون سطحا متصلا ناعما , ويمكنك ان ترى هذه الالياف باستخدام العسات المكبرة او بالميكروسكوب العادى اذا مزقت قطعة من الورق , فنشاهد اليافا صغيرة تشبه الشعر بارزة من حرف الورقة .
والمصدر الاول للالياف التى يتكون منها الورق بجميع انواعه هو سيقان اشجار المملكة النباتية , فهناك لب الخشب او جذوع الاشجار وهو المادة الاساسية الاولى التى تدخل فى صناعة الورق , وهناك مجموعة نباتات الالياف مثل القنب والكتان والقطن وسيقان النباتات النجيلية مثل سيقان الشعير والقمح , واوراق الغاب والحلفا , وبعض انواع الحشائش , وحطب القطن ومصاصة القصب وقش الارز , وكثير وغيرها من الحاصلات الزراعية يمكن استخدامها ايضا فى هذه الصناعة .
والحقيقة ان ادخال الخشب ولبه فى صناعة الورق كان نصرا عظيما للكيمياء والكيميائيين , ولكى نفهم تماما الدور الذى لعبته الكيمياء حديثا فى هذه الصناعة , يجمل بنا ان نلم بعض الاشياء بتاريخ صناعته فى العصور الوسطى يؤخذ النبات وتمزق سيقانه واعواده حتى تهرس اليافه بين قطعتين من الحجر , ثم توضع كتلة الالياف فى حوض به كمية كبيرة من الماء , وتغمس الشبكة الحاملة للالياف حتى تشتبك الالياف بعضها مع بعض نتيجة الاهتزاز وتكون نسيجا رخوا متصلا من الورق . وقد استخدمت الالات فى صناعة الورق منذ فجر القرن التاسع عشر , وابتدا ايضا فى ذلك الحين استخدام المواد الكيميائية لتطرية الالياف وفصلها من اجزاء النبات الاخرى كاللجنين والهيميسيليوز , واستعمال المكابس الاسطوانية التى تساعد على ازالة الماء من الالياف واتحامها بعضها ببعض , واسطوانات التجفيف الساخنة التى تكوى وتصقل الورق وتجففه . وبعد ادخال الطرق الكيميائية والالات المتقدمة فى صناعة الورق تحسنت انواع الورق كثيرا , وسهلت صناعته وزادت كمية الانتاج منه زيادة عظيمة لكى تسد احتياجات المجتمعات الانسانية المتزايدة مع ارتفاع مستويات المعيشة والتعليم , وبذلك اصبح الورق فى متناول جميع الناس بعد ان كان استعماله قاصرا على طبقات معينة .
وكانت الخامات التى تعتمد عليها مصانع الورق فى العصور القديمة وحتى نهاية الوسيط دشت الورق المرتجع مع الخرق البالية لمنسوجات القطن والكتان , اى ان صناعة الورق كانت تعتمد على صناعة اخرى للحصول على خاماتها , ولكن زيادة الطلب على الورق وسهولة تطرية الالياف بالمواد الكيماوية جعلت مصانع الورق تتجه الى اشجار وغابات المملكة النباتية لاستخلاص تلك الالياف فى صناعة مختلف انواع الورق والتى يصعب حصرها نتيجة المنافسة المحمودة بين الشركات العالمية المنتجة .
الالياف النباتية :
توجد الالياف اللازمة لصناعة الورق فى اغلب النباتات والاشجار , ويختلف الجزء الذى تؤخذ من الالياف باختلاف النبات , ففى شجيرات القطن مثلا , توجد الالياف الصالحة لعمل الورق فى الثمرة وهى شعيرات القطن ذاته وتوجد فى اللحاء الداخلى لساق نبات الكتان . وفى نباتات اخرى مثل الحلفا والغاب والبوصا وسيقان القمح والشعير توجد الالياف فى جميع الساق , وفى الاشجار تكون الالياف هى نفس الخلايا التى يتركب منها النخاع الخشبى للساق (اللب) . وعلى ذلك تتطلب صناعة الورق طرقا مختلفة لاستخلاص الالياف من هذه النباتات , وتتركب جميع هذه الالياف من مادة شضديدة المقاومة تعرف بالسيللوز , وهو مركب من ثلاثة عناصر وهى الكربون والايدروجين والاكسجين (COH)n , وتعد الياف القطن انقى الصور التى يوجد عليها السليلوز فى الطبيعة , واهم المواد الاولية التى تؤخذ منها الالياف السليلوزية الصالحة لعمل الورق ما يأتى :
1- لب الخشب : وهو من اهم المواد الاولية على الاطلاق واصلحها لعمل مختلف انواع الورق , وتنتج الولايات المتحدة وكندا والسويد والنرويج وفلندا حوالى 90 % من الورق فى العالم حيث ان هذه الدول بها غابات كثيفة لانواع الاشجار الخشبية التى تصلح لانتاج اللب او عجينة صناعة الورق الفاخر .
2- القش : مثل قش القمح وقش الشعير وقش الارز وقش مصاصة القصب , ولان القش يحتوى دائما على السيليلوز بالاضافة الى كمية من السليكا , فهو يحتاج الى معالجة خاصة لازالة هذا المركب , ويستخدم القش عادة فى صناعة الورق الخشن وورق اللف وانواع الورق الرخيص , ويعتبر قش الارز مادة اساسية لصناعة الورق فى مصر والهند وبلدان العالم الثالث .
3- نبات القنب hemp ونبات الكتان : ويتعذر تبييض الورق المصنوع من هذه الالياف ولذا تستخدم فى انواع الورق الرخيص . الا ان الورق المصنوع من اليافهما يمتاز بالقوة والمتانة والشد , ولذلك تستخدم الياف القنب والكتان فى صناعة ورق النقود وايضا فى صناعة الورق الكرافت اللازم لصناعة الاسمنت .
4- خرق المنسوجات القطنية والكتانية البالية : واصلها طبعا الياف نباتية . وهى تصلح لعمل بعض انواع الورق الجيد , لان الشوائب التى مع السليلوز تزال عند صناعة هذه المنسوجات , ويحضر من هذه الخرق لب سيليلوزى يصلح لانواع الورق الفاخر التى تستخدم فى كتابة الوثائق والمعاهدات والشهادات الدراسية والبنكنوت , نظرا لان الورق المحضر من الخرق يكون اكثر تماسكا من غيره .
5- فضلات الورق الدشت وقصاصات المطابع والمرتجع من الصحف والمجلات ولكتب والمطبوعات التجارية وهى تمثل نسبة عالية من مكونات العجينة لصناعة الورق فى الدول النامية . مثل مصر والهند واندونيسيا .
اللب الميكانيكى واللب الكيميائى :
ابتدا استخدام لب الخشب فى صناعة الورق فى منتصف القرن التاسع عشر , ومنذ ذلك التاريخ وجد صناع الورق تحت ايديهم كميات عظيمة من الالياف الطبيعية , كما ادخلت بعض التعديلات على الات صنع الورق , فساعد ذلك على انتاجه بكميات هائلة , كما ان ازدهار كثير من الصناعات وتقدم وسائل الانتقال والمواصلات عملا على انتشار استخدام الورق وكثرة الطلب عليه .
ومعظم الورق المتداول فى التجارة العالمية فى الوقت الحاضر مصنوع من لب الخشب , حيث اهمية هذه المادة ومقدار ملائمتها لهذه الصناعة , توجد طريقتان لاستخلاص اللب من الاشجار , تعرف احداهما بالطريقة الميكانيكية , وهى طريقة عامة يمكن بها تحضير اللب من كثير من الاشجار والنباتات .
ففى الطريقة الميكانيكية يؤخذ جزء من ساق الشجرة – بعد نزع القشر وتجرى عليه عملية السحق او الهرس Pounding بواسطة مكابس اسطوانية من الحجر تدور فى الماء , فتمزق اوصال الخشب ويتحول الى اجزاء صغيرة جدا بعضها ليفى وبعضها غير ليفى , ويعرف مجموعها باللب الميكانيكى Mec.Pulp وتعرف الاجزاء غير الليفية من الخشب بالجنين Lignin وهى تبلى بعد مدة اذا تعرضت للهواء , ولذا فان الورق المصنوع من اللب الميكانيكى لا يتحمل الاستعمال ولا يدوم مدة طويلة مثل الورق المصنوع من اللب الكيميائى , ومن اجل ذلك يصنع منه ورق الجرائد وورق اللف الرخيص حيث عمره الافتراضى يوم واحد . ولان هذا اللب اليافه قصيرة ولا يسهل جدلها واشتباكها interlacing تضاف اليه دائما كمية من اللب الكيميائى حتى يكون الورق قويا صالحا للاستعمال فى التعبئة والتغليف , وفى الطريقة الكيميائية Chemical Process يعلج الخشب ببعض المواد الكيميائية التى تعمل على تطرية الالياف واذابة الاجزاء غير الليفية من الخشب او النبات , وتنقية الالياف السيليلوزية مما بها من الشوائب وتوجد فى الوقت الحاضر ثلاث طرق كيميائية لتحضير العجينة اللازمة لصنع الورق تعرف الاولى منها بطريقة الكبريتيت , والثانية بطريقة الصودا , والثالثة بطريقة الكبريتات ويعرف اللب المحضر بأحد هذه الطرق الثلاث باللب الكيميائى Chemical Pulp ويتوقف اختيار هذه الطريقة على نوع الخشب الموجود وعلى اختيار انواع الورق المراد تحضيره .
1- طريقة الكبريتيت :
اكثر الطرق انتشارا لتحضير عجينة الورق , وهى تصلح على الاخص لمعالجة اخشاب الصنوبر والبلسم والتنوب fir-tree والابيزspruce والشوكران (hemlock) وفى هذه الطريقة تؤخذ جذوع الاشجار الخشبية وينزع لحاؤها وتقطع الى قطع صغيرة بالهرس او الطاقة الميكانيكية , ثم تغلى مدة من الزمن مع محلول ثانى كبريتيت الكالسيوم , هذه المدة الزمنية من 8-12 ساعة وفى اثناء الغليان يحدث تفاعل كيميائى تكون نتيجته انفصال الياف السيليوز عن اللجنين الذى يذوب فى الماء وتصبح الياف السيليلوز معلقة فى المحلول ويغسل الناتج بالماء لتخليصه من المواد الكيميائية العالقة به , ثم يخفف الناتج بالماء لكى ينقل الى مرحلة الشبك السلك الهزاز , والذى يسمح بمرور الالياف واحتجاز العقد الخشبية والشوائب الاخرى , ثم فى مصاف دوارة تتركب من اسطوانات تدور حول محورها مغطاة بسلك شبكى ذى فتحات صغيرة , ويمكن استخدام طريقة الكبريتيت لتحضير اللب من اشجار الصنوبر وبعض الاشجار الراتنجية التى تنمو فى جنوب اوروبا . ويمتاز الورق المصنع بهذه الطريقة بمتانته الشديدة , ولذلك تصنع منه الاكياس لتعبئة الاسمنت والسماد وغير ذلك وعادة يكون اصفر اللون (كرافت) .
وتستخدم هذه الطريقة ايضا لتحضير اللب من المواد السيليلوزية الاخرى غير الخشب مثل الحلفا والقش والخرق , وعلى كل حال يجرى التفاعل تحت شروط خاصة من الضغط ودرجة الحرارة تصل الى 6 كيلو جرام على السنتيمتر المربع ودرجة حرارته 140° تقريبا , تبعا لنوع الورق المراد تحضيره والخامات المستعملة فى صناعته . وقد تستخدم مواد كيميائية غير التى ذكرناها لتجهيز اللب من خامته الاولية , ففى حالة الخرق يمكن استخدام محلول الجبر بدلا من ايدروكسيد الصوديوم عند تحضير بعض الاصناف الرخيصة من الورق . فى تحضير الورق الجيد من القش يعالج الاخير بغاز الكلور للتاكد من ازالة جميع اجزاء المادة النباتية غير الالياف . وتتوقف جميع العمليات المذكورة على ان السيليلوز مادة شديدة المقاومة , لا تتاثر بالمواد الكيميائية , فالقلويات والاحماض المستعملة تذيب الاجزاء غير الليفية من الخشب او النبات , وبذلك تنقى الالياف السيليلوزية مما بها من الشوائب .
غير ان هناك حدا لمقاومة هذه الالياف , فان زادت مدة الغليان عن وقت معين , او زادت درجة تركيز المحلول الكيميائى عن قوة محدودة , فان ذلك يؤثر فى الالياف تاثيرا سيئا فتقل جودتها وصلاحيتها لعمل الورق , وتقل فى الوقت نفسه كمية العجينة التى يحصل عليها من مقدار معين من الخشب . وفى الواقع اصبحت صناعة الورق فى لعصر الحديث من العمليات التى تحتاج الى تكنولوجيا كيميائية دقيقة ودراسات اكاديمية وتطبيقية واساليب لرقابة الجودة والانتاج وتقليل الهالك , واعادة استخدام الكيماويات مرات ومرات , ولان المواد الكيميائية ثمنها كبير , يراعى عادة الاقتصاد التام فى استعمال هذه المواد . ففى المصانع التى تستخدم ايدروكسيد الصوديوم فى تحضير الورق , يؤخذ المحلول القلوى المتخلف بعد معالج الخشب , ويركز ويحرق , ثم يستخدم الرماد الناتج لتحضير محلول قلوى تعالج به كمية جديدة من الخشب , كما ان الجزء المتخلف من الخشب يستخدم وقودا فى هذه العملية وفى طريقة الكبريتيت .
يحرق (كلوروهيبو كلوريت الكالسيوم (CaOCl2 الذى يتفاعل مع الماء المعلق فيه المسحوق مولدا غاز الاكسجين ويتحد هذا الاخير مع الشوائب التى فى الالياف مكونا مواد يسهل ازالتها بالماء .
ويتضح مما تقدم ان مصانع الورق الكبرى يجب ما امكن ان يقام فيها مصانع اخرى لتحضير المواد الكيميائية مثل ايدوكسيد الصوديوم وغاز ثانى اكسيد الكبريت وغاز الكلور ومسحوق التبييض وغيرها من المركبات المستخدمة فى هذه الصناعة وذلك لتقليل التكلفة الكلية فى الشراء والنقل والحجم الامثل .
2- طريقة الكبريتات ( لصناعة ورق الكرافت ) :
وفيها يحضر اللب بغلى جذوع الاشجار الخشبية فى محلول كبريتات الصوديوم مع قليل من الصودا الكاوية , وتجرى تلك العملية تحت ضغط من 7-10 كيلو جرامات على السنتيمتر المربع , وتستغرق عملية الغلى من 4-6 ساعات تقريبا , وتستخدم نفس الطريقة فى حالة استخدام قش الارز او البوص ومصاصة الخشب او سيقان نبات الحلفا والخرق القطنية البالية , وان كانت هذه المواد تستلزم عادة وقتا اقل مما يلزم لجذوع الاشجار الخشبية , ولا شك ام كل مادة من المواد السابقة ذكرها تتطلب وتحتاج شروط خاصة بها من حيث الضغط المستعمل ودرجة الحرارة , كما يتوقف ذلك على تنوع الورق المراد تحضيره . وقد تستخدم موااد كيماوية خاصة فى حالة قش الارز او مصاصة القصب حيث يلزم معالجة هذه المواد بغاز الكلور او ماء الكلور لتبييض المادة النباتية . وفى حالة الخرق البالية يمكن استخدام محلول الجير بدلا من هيدروكسيد الصوديوم عند تصنيع الاصناف الرخيصة من الورق.
3- طريقة الصودا الكاوية :
فى بعض الغابات الباردة تنمو بكثرة اشجار الحور , وقد تم تجربتها فى صناعة لب الورق , وبعد العديد من التجارب فى المصانع الالمانية والسويدية , وجد العلماء ان الاشجار الاخرى من نفس الفصيلة تتطلب معالجتها بمحلول الصودا الكاوية لاستخلاص اللب , وذلك بعد تقشير جذوع الاشجار واغراقها فى الصودا الكاوية الساخنة لدرجة الغليان , وذلك تحت ضغط لا يقل عن 6 ضغط جوى لكل سنتيمتر مربع ولمدة 4 ساعات , ثم يغسل اللب فى صهارج مفتوحة , ويمر بعد ذلك بمراحل التنظيف والتركيز والمعروف علميا ان الصودا الكاوية تضعف الالياف , ولذا فان لب الورق الصنوع بطريقة الصودا لا بد من خلطه بانواع اخرى مصنوعة بطريقة الكبريتيت بغرض تقوية الالياف . ويستخدم هذا اللب فى صناعة ورق الطباعة بصفة عامة .
الطباعة وتشرب الحبر . وتبدا عمليات الحشو بعد رض الالياف حيث تعالج بالمواد الكيميائية الملونة , اذا اريد صبغها , وببعض المركبات الاخرى ,مثل كبريتات الكالسيوم والباريوم وسيلكات الالومونيوم والماغنسيوم , والغرض منها حشو الورق وزيادة وزنها واكسابه بعض الخواص المعينة , كما ان جميع انواع الورق تقريبا تحتوى على بعض النشا لانه يساعد على لصق الالياف والتحام بعضها ببعض , ومن خصائص المواد المائلة المستعملة ان تكون على درجة عالية من البياض والنعومة , ذلك تكون غير قابلة للذوبان فى الماء , ولقد وجد ان الطفلة هى انسب المواد الكيميائية لعملية الحشو لرخصها , لذلك تستخدم فى صنع ورق طباعة الصحف والمجلات , واذا اريد صنع ورق الكتابة , تجب معالجة الالياف بطريقة خاصة لمنع انتشار الحبر على الورق وتتخلص هذه الطريقة فى تغطية الالياف بطبقة رقيقة من مادة راتنجية مثل القلفونية فتصهر هذه المادة الاخيرة وتعالج بمحلول الشبة , ويضاف مزيجها الى اللب اثناء عملية الضرب , فتتفاعل هاتان المادتان ويرسب منها ملح راتنجات الالومنيوم على سطح الورق .
وفى بعض الاحيان تستخدم مادة التلك كمادة مالئة , حيث يكتسب الورق المصنع مامسا ناعما بجانب ان مادة التلك تحسن خواص الورق , وتختلف نسبة اضافة المواد المالئة باختلاف نوع الورق , وقد تصل نسبتها الى 40 % من وزن اللب الداخل فى صنع الورق , وفى الة تصنيع ورق السجاير تضاف المادة المالئة بنسبة تصل الى 30 % من كربونات الكالسيوم , حيث ان هذه المادة تقوم بتنظيم معدل الاحتراق عند اشعال السيجارة بجانب كونها مادة مالئة , واحيانا كثيرة تضاف الى العجينة الزهرة الزرقاء او صبغات الانيلين لكى تعالج درجات الاصفرار التى يحدثها الهيبوكلوريت .
اما عملية التجهيز Sizing فالمقصود بها التجهيز السطحى وتكوين طبقة ناعمة عازلة لمواد الطباعة, وبذلك تكون الكتابة بالاحبار او الطباعة عليها اسهل من المثل فى حالة التجهيز للعجينة , وتستعمل للتجهيز السطحى النشا والغراء الحيوانى وكحول البولى فينيل والجليسرين , ومستحلب البيومين وحمض الالجنك ( راتنج ) .
تحويل العجينة الى ورق :
تمزج العجينة بكمية مناسبة من الماء وتطرح على منخل او شبك مستطيل من السلك Wire – Screen يتحرك بمعدل معين (حوالى 60 مترا فى الدقيقة ) ويرج جيدا وتقوم المصانع العالمية فى الدول الاوروبية والامريكية باسترجاع المواد الكيميائية المستخدمة فى استخلاص اللب اكثر من مرة , ويعتبر هذا الاسترجاع من العوامل الهامة التى تؤثر فى الاقتصاديات الحدية لصناعة الورق , وتتلخص طريقة الاسترجاع فى تركيز المحاليل ثم حرقها وتحويلها الى رماد لكى يستخدم هذا الرماد فى تحضير محاليل اخرى تعالج به كمية اخرى من جذوع الاشجار او سيقان النبات المستخدم كما يستخدم القشر والاجزاء المتبقية من الاشجار كوقود للحرق .
عملية الرض او الضرب Beating :
يجب رض الالياف وضربها جيدا لتطرية اطرافها وتقطيعها الى حجوم منتظمة متناسبة , تمهيدا لوضعها على اسلاك الحاجز الشبكى (Wire – Screen) وتجرى هذه العملية غالبا بطريقة ميكانيكية وذلك بواسطة انصال حادة , تعمل على تمزيق الالياف وفصلها عن بعضها البعض , ولتحويل الالواح السيليلوزية الى الياف قصيرة متماثلة .
واهم الاجهزة المستعملة فى ذلك الضراب الهولندى هو يتكون من اسطوانة معدنية موزعة على سطحها سكاكين معدنية متقابلة من اسفل مجموعة سكاكين اخرى مماثلة لها ولتشغيل الضراب يدار الجهاز بعد شحنه بالالياف السليلوزية والماء فتمر الالياف بين السكاكين فتقطعها حتى تصبح الالياف بحالة صالحة لتكوين اللب لصنع الورق .
وفى مرحلة الضرب يمكن اضافة مواد التجهيز اللازمة لتبييض وصقل سطح الورق , وهذه المواد هى الصابون الراتنجى , وكبريتات الماغنسيوم , واكسيد التيتانيوم وكبريتات الالومنيوم , حيث ترسب هذه المواد عاى سطح الالياف لتغطيتها فتجعل سطح الورق الناتج اكثر تجانسا , واذا كانت هناك رغبة فى تكوين الورق فان الاكاسيد اللونية تضاف ايضا فى هذه المرحلة .
4- عمليات الحشو والتجهيز Loading & Sizing :
يضاف الى جميع انواع الورق الذى يطبع ببعض المواد المالئة , مثل الطفلة بيضاء اللون او بودرة التلك , والغرض من ذلك حشو الورق وزيادة وزنه , وايضا ملىء الثقوب التى بين الالياف وزيادة عتامية الورق لكى تزيد من قوة تجاذب الورق مع احبار اثناء حركته فتشتبك الالياف بعضها ببعض ويتكون منها صحيفة متصلة , اما الماء فينفذ من ثقوب الشبكة وتستمر حركة السير الشبكى حاملا عجينة شريط الورق حتى ينتقل الى اسطوانات الضغط والكبس .
كبس الورق :
يمرر الورق بين اسطوانات كابسة لازالة الماء منه , وفى الوقت نفسه يساعد الكبس على اندماج الالياف , والتحام بعضها ببعض وتستمر عملية الكبس الى ان يصل سمك الورق الى القياس المطلوب .
عملية التجفيف :
ينقل الورق الى اسطوانات التجفيف , وهى اسطوانات مجوفة من الحديد الزهر تسخن بالبخار المضغوط وجدير بالذكر ان قطر بعض هذه الاسطوانات يبلغ 3.5 متر ووزنها 35-50 طن وسرعة الورق بمعدل 1300 قدم / دقيقة , وان كانت الماكينات تختلف باختلاف المراحل التى تمر بها .
عملية الصقل :
يمرر الورق على سلسلة من الاسطوانات الناعمة المسخنة (Rollers) لصقله وكبسه مرة اخرى وتعرف هذه العملية بالجندرة (Calendering) او الكوى ويلف شريط الورق الناتج على محور اسطوانى للحصول على اللفات وتزن الواحدة فى العادة من 3-4 طن .
عملية الاضافة فى صناعة الورق :
1- مواد قلفنة , وهى الشبة والقلفونية لاكساب الورق مناعة ضد التشرب للمحاليل .
2- مواد ملونة , وهى صبغات ملونة مختلفة مختلفة , اغلبها اكاسيد لعناصر طبيعية مثل اكسيد الحديديك واكسيد النحاسوز واكسيد الكروم وثانى اكسيد المنجنيز .
3- مواد مالئة مثل بودرة التلك والصلصال الصينى ( الكاولين ) .
4- مواد مساعدة مثل البرويتول والفيراميل .
ثانيا الخواص الكيميائية للورق
1- الرطوبة :
تؤثر الرطوبة المحتواة فى الورق على خواص القوة والوزن وثبات الابعاد , وهذا عامل هام جدا يؤثر بدوره فى عملية صقل الورق وتغطيته بمواد التغطية , وهى التى تحول الورق من الشق الحامضى الى الشق القلوى .
والورق بطبيعته مادة هيجروسكوبية , وهذا يعنى انه يمكن ان يمتص الرطوبة من الجو المحيط كما انه يمكن ان يفقد جزء من الرطوبة المحتواة داخل اليافه وتعتمد نسبة الامتصاص والفقد على مقدار الرطوبة فى الجو المحيط . واذا كانت نسبة امتصاص الرطوبة تساوى نسبة الفقد , فعندئذ يمكن ان نقول ان الرطوبة متوازنة مع نسبة الهواء فى الورق , وهناك حقيقة قائلة : ان معدل اختراق الرطوبة داخل شريط الورق ( البوبين ) اقل من اختراقها فى افرخ الورق .
2- تركيز ايون الهيدروجين فى الورق :
تحدد الحامضية او القلوية فى الورق , بمقدار الحامضية او القلوية الموجودة فيه والقابلة للذوبان فى الماء , او بتركيز ايون الهيدروجين ويكون تركيز ايون الهيدروجين اكثر تاثيرا على ثبات ابعاد الورق وتغير لون الحبر الطباعى بعد طباعته , وايضا ضبط التوازن بين محلولى الترطيب والتحبير فى الطباعة الليثوغرافية , وقد تؤدى اى زيادة فى درجة حموضة الورق الطباعى او درجة قلويته الى سرعة تلف سطح الورق المطبوع , ليس هذا فحسب بل قد يؤدى الى تلف الكتابة ككل , ويحدد الرقم الهيدروجينى درجة الحموضة او القلوية فى الورق , وعادة يبدا من الصفر ويصل الى رقم 14 والرقم الهيدروجينى للماء المقطر المتعادل هو 7 , اما الارقام التى تقل عن 7 فتمثل درجة الحموضة , والارقام التى تعلو عن 7 تمثل درجة القلوية وقد تؤدى زيادة الحموضة الى تغير لون الورق وتغير لون الحبر بالتالى , وتتراوح الارقام الهيدروجينية لمعظم انواع الورق المصنوع بالطريقة الاولية وقبل تغطيته بين 5 , 7 لان كبريتات الالمونيوم ( الشبة ) المستخدمة فى عملية التقويم تخفض من الحموضة اما الوق الرخيص كورق الصحف فقد ينخفض رقمه الهيدروجينى الى اقل من 5 ولهذا فلا ينصح باستخدام ورق الصحف لطباعة الكتب .
ومن العوامل التى تؤثر على تغير تركيز ايون الهيدروجين فى الورق هى :
1- اضافة الشبة اثناء المعالجة بالزيادة او النقصان عن عدلها .
2- تاثير الرواسب المتبقية من عملية التبييض وخاصة فى حالة استخدام الهيبوكلوريت .
3- وجود بقايا الاحماض العضوية فى اللب .
4- وجود عوامل المعالجة ( الحمضية والقلوية ) .
5- زيادة ونقصان مواد التغطية ( المواد المالئة ) عن معدلاتها حسب المواصفات العلمية . تؤثر درجة تركيز ايون الهيدروجين تاثيرا ملحوظا على بعض خواص الورق مثل :
قوة الانفجار : اذا تنقص قوة الانفار تدريجيا فى حدد 10 % اذا كانت درجة تركيز ايون الهيدروجين تتراوح ما بين 4-6 كما تزداد قوة الافجار الى 15 % اذا كانت درجة تركيز ايون الهيدروجين اعلى من 6 ( عمليات الطباع للتغليف ) .
جودة لون الورق : اذ انها تحسن عند انخفاض درجة تركيز ايون الهيدروجين .
ظاهرة نزع الحبر لالياف الورق : اذ ان انخفاض درجة تركيز ايون الهيدروجين يمنع حدوث ظاهرة نزع الحبر لالياف الورق .
3- مقاومة الزيوت والدهون :
ان خاصية امتصاص الحبر تعتبر من اهم الخواص الطباعية للورق , حيث يعتمد المظهر الخارجى للطباعة على المدى الكبير لمعدل نفاذ وامتصاص الحبر , وكذلك الوقت المستغرق فى نفاذ الحبر , فاذا كانت درجة امتصاص الحبر منخفضة لدرجة كبيرة , فسوف نجد ان الحبر يميل الى الاستقرار على سطح الورق مما يسبب حدوث تلوث ظهر الفرخ التالى . واذا كانت درجة امتصاص الحبر عالية مع نفاذ زائد , فان ذلك سوف يؤدى الى حدوث ظاهرة التخلل النافذ , ويؤدى ذلك الى فقد كبير فى لمعة الحبر الطباعى , حيث ان انطفاء درجة اللمعان والنصوع تغير من الشكل الطباعى النهائى .
ومن العوامل التى تؤثر على مقاومة اختراق الزيوت ( المادة الزيتية فى الحبر ) للورق هى :
1- وزن فرخ الورق , فكلما ازداد وزن الورق ازدادت المقاومة للزيوت .
2- سمك فرخ الورق حيث ان السمك يعطى فرصة للتشرب المتدرج فى الالياف .
3- المسامية .
4- نعومة سطح الورق .
5- الاعتامية ودرجة البياض , وتعتبر من اهم هذه العوامل المؤثرة فى مقاومة الورق للزيوت ويمكن قياس الخواص الهامة للورق , لاسيما ان هذه القياسات ذات اهمية كبيرة فى مجال الصناعة , حيث يتطلب كل نوع من انواع الورق والكرتون وهى بالالاف يتطلب اجهزة لقياس الخواص تحدد المواصفات , ففى صناعة الورق الكرافق المستخدم فى تعبئة الاسمنت يجب ان يمتاز بمقاومته الكبيرة للتمزق والانفجار حيث يتحمل وزن الاسمنت .. كذلك عند صناعة ورق العملة يجب ان يتميز هذا الورق بدرجات من المتانة والشد وعدم التمزق وان يكون على درجة عالية من العتامية للطباعة ولكثرة التداول والاستخدام بين الايدى طوال فترة العمر
المرجع
* من كتاب الكيمياء الصناعية للدكتور الكيميائى / عبد الفتاح مصطفى غنيمة
* كتاب الكيمياء فى خدمة الانسان . ترجمة زكريا فهمى – الالف كتاب 1966
*كتاب الكيمياء والانسان . ترجمة حسن عابدين دار الهلال – الالف كتاب 19
https://knol.google.com/k/%D8%B5%D9%8...8%D8%B1%D9%82#