تحقیق صنعت كاغذ سازي
چكيده
افزايش جمعيت به ويژه در كشورهاي در حال توسعه كه به لحاظ منابع چوبي فقيرند و ازدياد تقاضا بار دامنه وسيعي از توليدات حاصل از فيبر ، فشار زيادي را بر منابع چوبي اعمال نموده . با توجه به مفهوم توسعه پايدار كه در آن هم حمايت از اكوسيستم و هم خواسته هاي در اين پروژه به ارائه فرآيندهاي توليد كاغذ از منابع فيبري كشاورزي پرداخته شده است . منابع فيبري كشاورزي از محصولات فيبري يا پس مانده هاي محصولات كشاورزي حاصل مي آيند . ذخيره عظيمي از مواد اوليه تجديد شونده كه در خمير سازي قابل استفاده اند ، وجود دارد . كه در سالهاي آتي بطور فزاينده اي مورد استفاده قرار خواهند گرفت .
فصل اول
مقدمه اي بر كاغذ
1 ـ 1 : مقدمه
كاغذ يك پاره اصلي تمدن بشر طي دو هزار سال گذشته بوده است و ارتباط بسيار نزديك ما با اين ماده سبب شده است تا آن را ماده اي با پيچيدگي خاص ندانيم . اما اين تصور از حقيقت به دور است . كاغذ از منابع گياهي تهيه مي شود ، لذا هم از نظر مورفولوژي و هم از نظر فيزيكي و شيميايي مادة پيچيده اي است . خود فرآيند توليد كاغذ يعني اساس فرآيند صاف سازي و تشكيل شبكه ضعيفي از نمود الياف تا حد زيادي پيچيده است . اين نمود شبيه كاغذ با وجود مقاومت كم آن ، بايستي به طور پيوسته از بخش هاي پرس و خشك كن ماشين كاغذ عبور كرده و با سرعتي كه در حال حاضر حدود 60 است . به صورت نوار ، پيچانده شود ؛ عملي كه در جريان آن نمود كاغذ تحت كشش قرار مي گيرد براي جلوگيري از پارگي هاي متوالي كاغذ و يكنواختي آن ، برخي از پيشرفته ترين فناوري هاي مهندسي كنترل مورد نياز است . در اين فصل بحثي كوتاه در زمينة كاغذ و انواع آن ، تاريخچه و كاربرد آن ارائه خواهد شد .
1 ـ 2 . تاريخچه
لزوم ثبت و انتقال افكار و عقايد و ارتباط با همنوع از ابتداي تاريخ ، انسان را وا داشت تا راهي براي آن پيدا كند . انسانهاي اوليه با الهام گيري از محيط پيرامون خود و با ابزار و وسايل موجود اين امكان را هر چند بصورت ابتدايي فراهم آوردند كه اولين نشانه هاي آن را مي توان در غارهاي لاسكو [1] ولتامير [2] مشاهده نمود . بعدها لوحه هاي گلي ، فلز ، سنگ ، پوست درختان ، پست حيوانات، استخوان و …. به عنوان موردي جهت نوشتن يا نقاشي كردن مورد استفاده قرار گرفت لوحه هاي گلي بدست آمده از تمدن بين النهرين ( ميان رودان ) حاكي از رواج اين ماده براي نوشتن در اين تمدن مي باشد . اولين كتابها در خاورميانه و بي الواح گلي نوشته و در مجاورت آفتات خشك شد . مهترين الواح اين دوره الواحي است كه مربوط به حماسه « گليگمش » است . اين الواح براحتي مي شكستند و تمام زحمت سازند گانش بر باد مي رفت . مصريان باستان 2000 الي 2500 سال قبل از ميلاد ، نوشتن روي كاغذ پاپيروس را آغاز كردند . پاپيروس نام گونه اي از ني شبيه خيزان است كه در كرانه رود نيل مي رويد . ني را بصورت تسمه مي آوردند و با كمك نشاسته به يكديگر مي چسباندند . اين روش Explicit.liber ناميده مي شود . كمبود پاپيروس در آسياي صغير شد . در حاليكه مردم هندوستان ، آسياي جنوب شرقي ، خاور دور به خاطر مسايل مذهبي از پوست استفاده نمي كردند . 105 سال قبل از ميلاد مسيح اولين كاغذ را Is’ai lum در چين ساخت . مود اوليه اين كاغذ را ضايعات كنف ، بامبو و شاهدانه تشكيل داده بود . اين كاغذ چون زياد به هم ماليده و سفت نبود براحتي پاره مي شد . كلمه كاغذ از نام چيني ها چندين سال نحوه ساخت كاغذ را در پرده نگه داشتند اما كم كم اين روش از چين به هندوستان و اروپا رسيد و از سمرقند و آسياي مركزي گذشت .
در اروپا ، كاغذ جايگزين پوستها گرديد . در سال 1450 با ابداع صنعت چاپ در آلمان ، تقاضا براي كاغذ و به دنبال آن نياز به منابع جديد ليگنو سلولزي افزايش يافت ، در حدود 105 سال بعد در بيشتر كشورهاي اروپايي و نيز مكزيك كارخانه هاي كاغذسازي با وسايل دستي ايجاد گرديد .
مردم اروپاي جنوبي اين فرايند را آموحتند و ساخت تكه هاي كاغذ ار نزديك به پايان قرن چهاردهم آغار كردند . سازندگان انگليسي در قرن هفدهم توليد را آغاز و يك قرن چهاردهم آغاز كردند . سازندگان انگليسي در قرن هفدهم توليد را آغاز و يك كارخانه كاغذ سازي در ايالات متحده 1690 تأسيس كردند . در اين زمان تمام كاغذ اروپا از پنبه و كتان ساخته مي شود . چاپ كتاب با انجيل گوتنبرگ آغاز شد به طور فزاينده اي تقاضا براي كاغذ را افزايش داد .
در حدود سال 1750 ، در هلند مخلوط كني ابداع شد كه آن را هولندر ناميدند در سال 1799 ، روبر فرانسوي فرايندي براي شكل دهي كاغذ ورقي روس صافي سيمي متحرك اختراع كرد . در مدت تكامل و بهبود آن . به ماشين فرد رينيز تبديل شد . در سال 1809 ديكينسون ماشين استوانه اي را اختراع كرد و بدين ترتيب ماشين فوردرينير كنار رفت ، ولي در سال 1803 برتري ماشين فورد رينير براي ساخت كاغذهاي خوب معلوم شد . در سال 1826 اولين بار استوانه هاي بخار را براي خشك كردن به كار گرفتند و اولين ماشين فورد رينير در ايالات متحده در سال 1827 متداول شد . متناسب با پايين رفتن قيمتها و توسعه تحصيلات عمومي تقاضا براي كاغذ افزايش يافت ، بنابراين كمبود كاغذ آغاز شد . يكي از مردم ساكسوئي به نام كلر فرايندي مكانيكي براي ساخت خمير كاغذ از چوب ابداع كرد ، ولي كيفيت كاغذ توليد شده پايين بود . فرايند قليايي براي ساخت خمير كاغذ از چوب را وات و بورگس در سال 1851 ابداع كردند . در سال 1857 ، به شيميدان آمريكايي نايلمن ، گواهي ثبت اختراع اوليه براي فرايند سولفيت اهدا شد ، كه خمير كاغذي خوب با سهولت رنگبري توليد مي كرد . فرايند كرافت ( از واژة آلماني كرافت به معني قوي ) در آزمايشهاي اوليه كه ذهن در دانزيگ انجام داد در سال 1884 به نتيجه رسيد . اين فرايند به طور متداول همچنين فرايند سولفات ناميده مي شود ، زيرا سديم سولفات به عنوان ماده شيميايي جبراني براي محلول پخت استفاده مي شود . عامل حل شده ، با وجود اين ، نيست . در سال 1909 فرايند سولفات به ايالات متحده معرف شد . در آن زمان توليد خمير كاغذ به 48 درصد مكانيكي ، 40 درصد سولفيت ، 12 درصد قليايي تقسيم شده بود .
فرايند سولفات به تدريج در صنعت توليد كاغذ جاي خودش را باز مي كرد ( جدول 2 ) ، و در سال 1981 توزيع آن به 5/10 درصد مكانيكي و گرما مكانيكي ، 5/3 درصد سولفيت ، 2/78 درصد سولفات ، و 7/7 درصد نيم شيميايي تقسيم شد ساخت خمير كاغذ به تدريج به صنعتي مستقل تبديل شد در حاليكه به خدمت صنايع ديگر علاوه بر ساخت كاغذ در آمد . ريون ، سلولوز استرها و اترها ، و سلولوز نيترات بار مصرف در پلاستيك و مواد منفجره از لحاظ تجارتي مهم شده است و بيشتر خمير كاغذ با كيفيت بالا را مصرف مي كند . كنترل و مصرف محصولات جنبي صنعت كاغذسازي به توجه بسيار زيادي نيار دارد . ايجاد محصولات مفيد از ليگنين و مايعات زايد نشان دهندة افزايش درآمد براي اين صنعت و راه حلي براي مشكل آلودگي روخانه هاست ، ولي توسعه واقعاً تازه آغاز شده است و بيشتر محصولات جنبي هنوز به صورت ضايعات تلقي و سوخته مي شود .
1 ـ 3 : تاريخچه كاغذسازي در ايران
هخامنشيان تا زمان حمله اسكندر بر روي لوحه هاي گلي مي نوشتند و اين در حالي است كه از دوران فرمانروايي پارت ها پوست هاي نوشته شده به دست آمده است كه به آن « ديفترا » مي گفتند و ريشه دفتر كه امروزه به كار مي رود ، از همان گرفته شده
است .
در حدود سال 650 ميلادي ساسانيان كاغذ چيني را كه از پوست درخت توت ساخته مي شد به ايران وارد كردند ، اما اين كاغذ منحصراً براي مدرك مهم دولتي به كار برده مي شد.
در سال 751 ميلادي در زمان عباسيان و در جنگ ميان آنان با اعراب تعدادي از چيني هايي كه اعراب را در جنگ ريزي مي دادند به اسارت درآمدند . در ميان اسيران چند تن كاغذساز بود كه آنها را به سمرقند برده و با استفاده از دانش آنها صنعت كاغذسازي را در اين شهر رايج نمودند .
1 ـ 4 : اهميت كاغذ :
كاغذ در طول تاريخ پيدايش خود تاكنون ، پيوسته اصلي ترين و پايدارترين ابزار انتقال انديشه بشري بوده و بي ترديد تا ساليان مديد نيز چنين خواهد بود . پيدايش و گسترش وسايل ارتباطي صوتي و تصويري و همچنين شبكه هاي رايانه اي نه تنها از مصرف كاغذ در جهان كم نكرده ، بلكه همچنان اين مصرف در حال افزايش است . امروزه كاغذ يكي از كاغذهاي مهم و استراتژيك به شمار مي آيند و رشد مصرف سرانه آن در يك كشور ، يكي از شاخصهاي رشد و توسعه اقتصادي ، اجتماعي و فرهنگي به شمار مي آيد .
اهميت خمير و كاغذ در اقتصاد برخي كشورها به حدي است كه كشورهاي توليد كننده و مصرف كننده سازمانها و كنسرسيومهايي براي آن ايجاد كرده اند .
نقش كاغذ در دنياي كنوني و معرفي مصرف سرانه آن به عنوان شاخص براي توسعه از يك سو و نيز قيمت گذاري چاپ و تحرير در كشور توسط دولت و نظارت بر توزيع آن ، اهميت كاغذ را روشن مي سازد .
1 ـ 5 : تعريف كاغذ و انواع كاغذ :
زماني كه به كاغذ فكر مي كنيم ، ذهن ما در درجه اول به سمت ماده اي براي نوشتن و چاپ متمركز مي شود و احتمالاً در مرحله بعد به ماده اي براي بسته بندي اشياء . با وجود اين به دليل اينكه محصولات بسيار ديگري مثل پارچه ، مقوا ، كاغذ مورد نياز است . در هر صورت ، كاغذ را مي توان با تكيه بر روش توليد آن تعريف كرد ؛ ماده اي ورقه اي ساخته شده از شبكه اي از الياف طبيعي سلولزي كه به ته نشيني از يك تعليق آبي تشكيل شده است . محصول شبكه اي از الياف در هم رفته با ساختاري تقريباً لايه اي و ضخامت حدود mm 300 – 30 است . پهناي يك ليف حدود mm 50 – 10 است . در نتيجه . يك ورق كاغذ تحرير با ضخامت mm 10 حدود 5 تا 10 فيبر در مقطع عرضي ضخامت است .
همه گونه كاغذي كه تاكنون ساخته شده است :
1 ـ كاغذ آب خشك كن 2 ـ كاغذ سيگار
3 ـ كاغذ نقاشي 4 ـ آگهي هاي چاپي رنگي ( پوستر )
5 ـ كاغذ براي كيف دستي 6 ـ براي آتش بازي
7 ـ ويژه كتاب مقدس 8 ـ كاغذ ضد زنگ زدگي
9 ـ كاغذ براي ترقه 10 ـ كاغذ كامك
11 ـ كاغذ دولا براي اسناد 12 ـ كاغذ آباژور
13 ـ كاتالوگ 14 ـ كاغذ خشك كن معمولي
15 ـ كپي نامه ها 16 ـ كاغذ رنگارنگ
17 ـ كاغذ طناب باقي 18 ـ كاغذ براي تهيه تشك
19 ـ كاغذ ويژه لحاف 20 ـ كاغذ بلوري
21 ـ كاغذ اطلسي 22 ـ كاغذ هاي نازك چوب
23 ـ كاغذ پنبه كوهي 24 ـ كاغذ نوشتني
25 ـ كاغذ چاپ 26 ـ كاغذ چتائي ( كنفي )
27 ـ كاغذ بسته بندي 28 ـ كاغذ ابريشمي
29 ـ كاغذ ويژه نامه هاي محرمانه 30 ـ كاغذ چاپ افست
31 ـ كاغذ هاي دو لا و چند لا 32 ـ كاغذ يوشينو
33 – كاغذ بسته بندي قهوه اي رنگ 34 ـ كاغذ كاهي بسته بندي
35 ـ كاغذ ويژه بسته بندي ميوه 36 ـ كاغذ صابون
37 ـ كاغذ بسته بدي شبه مانيلي 38 ـ كاغذ هاي ويژه پاكت سازي
39 ـ كاغذ ويژه كارت دعوت 40 ـ كاغذ پوست نما
41 ـ كاغذ ويژه گراورسازي با نور آفتاب 42 ـ كاغذ پلي كپي ( ميمئوگراف )
43 ـ كاغذ ويژه دستگاههاي فشار
44 ـ كاغذ ويژه القاب و عناوين ( براي اشراف قديم )
45 ـ كاغذ هاي پوشش بام 46 ـ كاغذ ويژه دفتر اسناد
47 ـ كاغذ ويژة زير قابي 48 ـ كاغذ ويژه لابي كاغذ كاربن
49 ـ كاغذ ويژه نگهداري و روپوش كاغذ عكاسي
[1] ( Lascaux ) : نام غارهاي در جنوب غربي فرانسه ، كه بر ديوارهاي آن نقاشي هاي مربوط به دوره پاريند سنگي پيدا شده است .
[2] (Altamira ) : نام يك غار آهنگي در شمال اسپانيا است كه نخستين بار در سال 1879 نقاشي هاي مربوط به دور آن پاريند سنگي بر سقف و ديوارهاي آن كشف شد .