صناعة الورق

صناعة الورق ، تشكيل صفيحة مبطنة أو ملبدة ، عادة ما تكون من ألياف السليلوز ، من تعليق الماء على شاشة سلكية. الورق هو المادة الأساسية المستخدمة في التواصل الكتابي ونشر المعلومات. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر الورق والورق المقوى مواد لمئات من الاستخدامات الأخرى ، مثل التغليف والتعبئة والمناشف والعزل والتصوير الفوتوغرافي.

كلمة ورق مستمدة من اسم البردي نبات الريدي ، الذي ينمو بكثرة على طول نهر النيل في مصر. في العصور القديمة ، تمت إزالة الطبقات الليفية داخل جذع هذا النبات ، ووضعها جنبًا إلى جنب ، وعبرت بزاوية قائمة مع مجموعة أخرى من الطبقات مرتبة بالمثل. تم ترطيب الورقة والضغط عليها. عند التجفيف ، عززت النسغ الجلوي للنبات ، الذي يعمل كمادة لاصقة ، الطبقات معًا. لم يحدث الانحراف الكامل ، وهو عنصر لا غنى عنه في صناعة الورق الحديثة ، في إعداد أوراق البردي. كان ورق البردي هو مادة الكتابة الأكثر استخدامًا في العصور القديمة ، ولا تزال العديد من سجلات ورق البردي باقية.

عملية صناعة الورق

التطور التاريخي

يمكن تتبع صناعة الورق إلى حوالي 105 م ، عندما قام تساي لون ، المسؤول المرتبط بالبلاط الإمبراطوري في الصين ، بإنشاء ورقة باستخدام التوت وألياف أخرى من الحويصلات مع شباك الصيد والخرق القديمة ونفايات القنب. في سفره البطيء غربًا ، وصل فن صناعة الورق إلى سمرقند ، في آسيا الوسطى ، عام 751 ؛ وفي عام 793 تم صنع الورقة الأولى في بغداد في عهد هارون الرشيد مع العصر الذهبي للثقافة الإسلامية التي جلبت صناعة الورق إلى حدود أوروبا.

بحلول القرن الرابع عشر ، كان هناك عدد من مصانع الورق في أوروبا ، وخاصة في إسبانيا وإيطاليا وفرنسا وألمانيا. جلب اختراع الطباعة في 1450s طلبًا متزايدًا على الورق. خلال القرن الثامن عشر ، ظلت عملية صناعة الورق دون تغيير جوهريًا ، حيث كانت قطع قماش الكتان والقطن توفر المواد الخام الأساسية. وتعاني مصانع الورق بشكل متزايد من نقص. في القرن الثامن عشر ، قاموا بالإعلان والتماس علنًا عن الخرق. كان من الواضح أن هناك حاجة إلى عملية لاستخدام مادة أكثر وفرة.

تحسينات في المواد والعمليات

في عام 1800 تم نشر كتاب أطلق تطوير الأساليب العملية لتصنيع الورق من لب الخشب ولباب الخضروات الأخرى. تم تطوير العديد من عمليات فصل الألياف بشكل تدريجي مما أعفى صناعة الورق من الاعتماد على خرق القطن والكتان وجعل الإنتاج الحديث واسع النطاق ممكنًا. اتبعت هذه التطورات مسارين متميزين. في واحدة ، تم فصل الألياف وشظايا الألياف من هيكل الخشب بالوسائل الميكانيكية. وفي الجانب الآخر ، تعرض الخشب للحلول الكيميائية التي تذوب وتزيل اللجنين والمكونات الخشبية الأخرى ، تاركة ألياف السليلوز خلفها. يحتوي لب الخشب الجوفي المصنوع بالطرق الميكانيكية على جميع مكونات الخشب ، وبالتالي فهو غير مناسب للأوراق التي تتطلب بياضًا ودوامًا عاليين. يتم استخدام عجائن الخشب الكيميائية مثل عجينة الكبريت والصودا (الموضحة أدناه) عندما تكون السطوع العالية والقوة والدوام مطلوبًا. تم تصنيع عجينة الخشب الأرضي لأول مرة في ألمانيا عام 1840 ، ولكن لم يتم استخدام العملية على نطاق واسع حتى عام 1870 تقريبًا. تم تصنيع عجينة الصودا لأول مرة من الخشب في عام 1852 في إنجلترا ، وفي عام 1867 تم إصدار براءة اختراع في الولايات المتحدة لفصل الكبريت معالجة.

قطعة من الورق تتكون فقط من ألياف سليلوزية ("زنبق الماء") ماصة للماء. ومن ثم ، فإن الأحبار المائية والسوائل المائية الأخرى سوف تخترق وتنتشر فيها. يسمى تشريب الورق بمواد مختلفة تؤخر مثل هذا التبليل والاختراق التحجيم.

قبل عام 1800 ، تم قياس أوراق الورق عن طريق التشريب بغراء الحيوانات أو اللثة النباتية ، وهي عملية مكلفة ومملة. في عام 1800 اكتشف موريتز فريدريش إيليغ في ألمانيا أن الورق يمكن أن يكون بحجمه في أحواض مع الصنوبري والشبة. على الرغم من أن Illig نشر اكتشافه في عام 1807 ، إلا أن الطريقة لم تدخل حيز الاستخدام على نطاق واسع لمدة 25 عامًا تقريبًا.

أدى اكتشاف عنصر الكلور في عام 1774 إلى استخدامه لتبييض مخزون الورق. ومع ذلك ، أدى نقص المعرفة الكيميائية في ذلك الوقت إلى إنتاج ورق رديء بهذه الطريقة ، مما أدى إلى تشويه سمعتها لعدة سنوات. تبييض الكلور هو تقنية شائعة لصناعة الورق اليوم.

إدخال الآلات

قبل اختراع آلة الورق ، تم صنع الورق ورقة واحدة في كل مرة عن طريق غمس إطار أو قالب مع قاع محجوب في وعاء من المخزون. سمح رفع القالب بتصريف المياه ، تاركًا الورقة على الشاشة. ثم تم الضغط على الورقة وتجفيفها. يقتصر حجم الورقة الواحدة على حجم الإطار والعفن الذي يمكن للرجل رفعه من وعاء من المخزون.

في عام 1798 ، قام نيكولا لويس روبرت في فرنسا ببناء حزام شاشة متحرك يتلقى تدفقًا مستمرًا من المخزون ويقدم ورقة غير منقطعة من الورق المبلل إلى زوج من لفات الضغط. اعترفت الحكومة الفرنسية بعمل روبرت من خلال منح براءة اختراع.

ومع ذلك ، لم تصبح آلة الورق حقيقة عملية ، حتى بنى مهندسان في إنجلترا ، كلاهما على دراية بأفكار روبرت ، نسخة محسنة لأصحاب عملهما ، هنري وسيلي فوردرينير ، في عام 1807. حصل الأخوان فوردرينير على براءة اختراع أيضًا. بعد ذلك بعامين ، ابتكر جون ديكنسون ، صانع الورق الإنجليزي ، آلة ورق أسطوانية (موصوفة أدناه). من هذه البدايات الخام ، تطورت آلات صناعة الورق الحديثة. بحلول عام 1875 ، تم تصنيع الورق المطلي بالآلات للاستخدام في طباعة الألوان النصفية من خلال عملية الحفر الضوئي الجديدة ، وفي عام 1884 اخترع كارل ف. دال لب الكبريت (كرافت) في Danzig ، ألمانيا.

على الرغم من أن آلة الورق ترمز إلى ميكنة صناعة الورق ، فإن كل خطوة من خطوات الإنتاج ، من قطع الأشجار إلى شحن المنتج النهائي ، شهدت أيضًا زيادة كبيرة في الميكنة ، وبالتالي تقليل العمالة اليدوية. نظرًا لأن عمليات صناعة الورق تتطلب حركة متكررة لكميات كبيرة من المواد ، فقد كان تصميم وميكنة معدات مناولة المواد ولا يزال أحد الجوانب المهمة لتطوير الصناعة.

على الرغم من أن الاختراعات والهندسة الحديثة حولت حرفة قديمة إلى صناعة عالية التقنية ، إلا أن العمليات الأساسية في صناعة الورق لا تزال كما هي حتى يومنا هذا. الخطوات في العملية هي كما يلي: (1) يتم تحضير تعليق من ألياف السليلوز بضربه في الماء بحيث يتم فصل الألياف تمامًا وتشبعها بالماء ؛ (2) يتم ترشيح مخزون الورق على شاشة منسوجة لتكوين ورقة متماسكة من الألياف ؛ (3) يتم ضغط الورقة الرطبة وضغطها لإخراج نسبة كبيرة من الماء ؛ (4) تتم إزالة الماء المتبقي عن طريق التبخر ؛ و (5) وفقًا لمتطلبات الاستخدام ، يتم ضغط ورقة الورق الجافة أو تغليفها أو تشريبها.

يتم تحديد الاختلافات بين درجات وأنواع الورق المختلفة من خلال: (1) نوع الألياف أو اللب ، (2) درجة الضرب أو تكرير المخزون ، (3) إضافة مواد مختلفة إلى المخزون ، (4)) شروط تكوين الورقة ، بما في ذلك الوزن الأساسي ، أو المادة لكل وحدة مساحة ، و (5) المعالجة الفيزيائية أو الكيميائية المطبقة على الورقة بعد تكوينها.