خمیر کاغذ
خمیر کاغذ یا پالپ (به انگلیسی: Pulp) مادهای از جنس سلولز چوب (لیگنوسلولز) است که به شیوهٔ شیمیایی یا مکانیکی از الیاف سلولز چوب، الیاف جدا شده، محصولات فیبری، ا کاغذ یا پارچه‌های پنبه‌ای تهیه می‌شود. بسیاری از انواع کاغذها تنها از چوب ساخته شده‌است و با هیچ چیز دیگری به مخلوط نشده‌اند. این شامل روزنامه‌ها، مجلات و حتی کاغذ توالت می‌شود. پالپ یکی از مواد خامی است که به فراوانی در دسترس است.
پیشینه
پالپ برای تولید کاغذ از ابتدای قرن دوم در چین سلسله هان تولید می‌شده که در آن اختراع مقاله به‌طور سنتی به Cai Lun مربوط می‌شود.[۱] تسای لون در تفسیر قرن سوم قرن بیستم در مورد کلاسیک شعر خاطر نشان می‌کند که افرادی که در جنوب رودخانه یانگ تسه زندگی می‌کنند، به‌طور سنتی پوست توت فرنگی را به منظور ساخت کاغذ یا لباس طراحی می‌کنند.[۲] در سدهٔ ششم، درختان توبره توسط کشاورزان چین به گونه‌ای ویژه برای تولید پالپ، مورد استفاده در کاغذ سازی مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر توت، پالپ نیز از بامبو، پوست هیبیسکوس، چوب صندل چوب، کاه و پنبه ساخته شده‌است.[۲] تولید کاغذ با استفاده از پالپ ساخته شده از الیاف کنف و پارچه کتانی از لباس‌های پاره شده، شبکه‌های ماهیگیری و کیسه‌های پارچه ای در قرن سیزدهم به اروپا گسترش یافت و استفاده روزافزونی از ژنده پوشان مهمترین عامل تولید و مقرون به صرفه بودن کاغذ چرمی، یک عامل در توسعه از چاپ[۳] تا سال‌های ۱۸۰۰ تقاضا اغلب بیش از در دسترس عرضه قارچ، و همچنین کار دستی کار کاغذ سازی منجر به کاغذ هنوز هم یک محصول نسبتاً گران است.[۳]
استفاده از چوب خمیر برای ساخت کاغذ، یک نوآوری نسبتاً جدید است و تقریباً همزمان با اختراع دستگاه‌های کاغذی اتوماتیک بود که هر دو به این ترتیب کاغذ و مقوا را به عنوان کالای ارزان قیمت در زمان‌های مدرن تبدیل می‌کردند.[۳] اگر چه اولین استفاده از کاغذی که از خمیر چوب ساخته شده از سال ۱۸۰۰ میلادی است، همان‌طور که در برخی صفحات یک کتاب منتشر شده توسط ماتیاس کوپس در همان سال در لندن دیده می‌شود،[۳] تولید مقوا در مقیاس بزرگ آغاز شده با توسعه خمیر مکانیکی در آلمان توسط فریدریش گوتلبل کلر در سال‌های ۱۸۴۰[۴] و چارلز فانتی، مخترع کانادایی در نووا اسکوشیا،[۵] فرایندهای شیمیایی به سرعت در ابتدا با استفاده از اسید سولفوروئیک روت برای درمان چوب، سپس توسط بنیامین تمیلمن در ایالات متحده استفاده از بیسولفیت کلسیم، Ca (HSO3) 2، به چوب خمیر در سال ۱۸۶۷.[۶] تقریباً یک دهه بعد، نخستین کارخانه میلگرد سولفیت تجاری در سوئد ساخته شد. منیزیم به عنوان ضد یون استفاده شد و بر اساس کار کارل دانیل اکمن بود. تا سال ۱۹۰۰، پالپ سولفیت تبدیل به ابزار غالب تولید خمیر چوب شد و از روشهای خمش مکانیکی فراتر رفت. فرایند پالایش شیمیایی رقابت، سولفات یا کرافت، فرایند، توسط کارل F. Dahl در سال ۱۸۷۹ توسعه یافته؛ اولین کارخانه تولید کرافت در سوئد در سال ۱۸۹۰ آغاز شد.[۶] اختراع بویلر بازیابی، توسط G.H. تاملنسون در اوایل دههٔ ۱۹۳۰،[۴] اجازه داد تا کارخانه‌های کرافت برای تقریباً تمام مواد شیمیایی خمیر چوب خود را بازیافت کنند. این، همراه با توانایی فرایند کرافت برای پذیرش انواع انواع مختلف چوب و تولید الیاف قوی تر،[۷] فرایند کرافت را فرایند خرد کردن غالب در سال‌های دهه ۱۹۴۰ آغاز کرد.[۶]
تولید جهانی چوب خمیر در سال ۲۰۰۶ ۱۷۵ میلیون تن (۱۶۰ میلیون تن) بود.[۸] در سال گذشته، ۶۳ میلیون تن (۵۷ میلیون تن) پالپ بازار (که به صورت کاغذی در همان تأسیسات ساخته نشده بود) فروخته شد، در حالی که کانادا بزرگترین منبع در ۲۱ درصد کل بود، و سپس ایالات متحده در ۱۶ درصد. منابع فیبر چوب مورد نیاز برای خمیر چوب عبارتند از: ۴۵٪ ضایعات کارخانه چوب، ۲۱٪ سیاهه‌ها و تراشه و ۳۴٪ کاغذ بازیافت شده (کانادا، ۲۰۱۴).[۹] پالپ شیمیایی ۹۳ درصد از پالپ بازار را تشکیل داد.[۱۰]
خمیر چوب
منابع چوب استفاده شده برای خمیر چوب به عنوان چوب خرد شده نامیده می‌شوند.[۱۱] در حالی که در تئوری هر درخت می‌تواند برای خمیر چوب استفاده شود، درختان مخروطی ترجیح داده می‌شوند زیرا فیبرهای سلولز در خمیر این گونه‌ها طولانی‌تر هستند و بنابراین کاغذهای قویتری تولید می‌کنند.[۱۲] بعضی از درختان چوب نرم که برای کاغذ استفاده می‌شوند شامل صنوبر، کاج، قارچ، صنوبر، و صنوبر، و چوب‌های سخت مانند اکالیپتوس، گوزن و توس می‌باشد.[۱۳] همچنین علاقه به گونه‌های درختی اصیل ژنتیکی (مانند اکالیپتوس GM و صنوبر GM) افزایش می‌یابد، به دلیل مزایای عمده ای که می‌توان آن‌ها را از جمله افزایش سهولت شکستن لیگنین و افزایش نرخ رشد ایجاد کرد.
کارخانهٔ پالپ تولیدی است که تراشه‌های چوب یا دیگر فیبرهای گیاهی را به یک ورقه فیبر ضخیم تبدیل می‌کند که برای پردازش بیشتر می‌تواند به یک کارخانه کاغذ حمل شود. پالپ را می‌توان با استفاده از روشهای مکانیکی، نیمه شیمیایی یا کاملاً شیمیایی (فرآیندهای کرافت و سولفیت) تولید کرد. محصول به پایان رسید ممکن است یا bleached یا بدون bleached، بسته به نیاز مشتری.
چوب و دیگر مواد گیاهی مورد استفاده برای خمیر کاغذ شامل سه عنصر اصلی (از جمله آب): الیاف سلولز (مورد نیاز برای کاغذ سازی)، لیگنین (یک پلیمر سه بعدی که فیبرهای سلولز را با هم مرتبط می‌کند) و همی سلولز ((پلیمرهای کربوهیدرات کوتاهتر). هدف خمیردندان، تخریب ساختار فله از منبع فیبر، یعنی چیپس، ساقه یا سایر قسمتهای گیاهی، به الیاف تشکیل دهنده است.
پالپی شیمیایی این امر را با تخریب لیگنین و همی سلولز به مولکول‌های کوچک و محلول در آب می‌رساند که می‌توانند از الیاف سلولز بدون قطب المرنجی از الیاف سلولز شسته شوند (شیمیایی سلولز ضعیف کننده الیاف). روشهای مختلف خمش مکانیکی، از جمله چوب خردل (GW) و خمیر کاغذ مکانیکی (RMP)، فیزیکی سلولز را از یکدیگر جدا می‌کند. بسیاری از لیگنین به الیاف باقی می‌مانند. مقاومت به دلیل اختلال در الیاف ممکن است قطع شود. تعدادی از روشهای خمیری ترکیبی مرتبط وجود دارد که از ترکیبی از عملیات شیمیایی و حرارتی برای شروع یک فرایند خمش شیمیایی استفاده می‌شود و بلافاصله به وسیله یک روش مکانیکی برای جداسازی الیاف به کار می‌رود. این روشهای ترکیبی شامل پودر ترموموکانیکی، همچنین به نام TMP شناخته می‌شود و پودر شیمیایی شیمیایی، همچنین به عنوان CTMP شناخته می‌شود. درمان‌های شیمیایی و حرارتی مقدار انرژی مورد نیاز درمان مکانیکی را کاهش می‌دهد و همچنین میزان کاهش قدرت را که توسط الیاف رنج می‌برد کاهش می‌دهد.
درخت بری
بیشتر کارخانه‌های پالپ از شیوه‌های مدیریت جنگل خوبی دربرداشت درختان استفاده می‌کنند تا از پایدار ماندن منبع مواد خام موجود اطمینان حاصل شود. یکی از دغدغه‌های اصلی در مورد درخت بری و برداشت چوب برای کارخانجات پالپ، این است که تنوع زیستی جنگل‌های مورد برداشت را کاهش می‌دهد. کاشت درختچه‌های پالپ موجب تولید ۱۶ درصد تولید پالپ می‌شود، جنگل‌های قدیمی ۹ درصد و جنگل‌های دوم و سوم و نسل دیگر بقیه را تشکیل می‌دهند.[۱۴] جنگل زدایی در بیشتر مناطق انجام می‌شود، بنابراین درختان یک منبع تجدید پذیر هستند. FSC (شورای نظارت بر جنگل)، SFI (ابتکار جنگلداری پایدار)، PEFC (برنامه تأیید صدور گواهینامه جنگل) و سایر ادارات، مدارک را از درختانی که بر اساس دستورالعمل‌هایی که برای تضمین عملکردهای جنگلداری مناسب است، تأیید می‌کنند.[۱۵]
تعداد درخت‌های مصرف شده بستگی به اینکه آیا فرآیندهای مکانیکی یا فرایندهای شیمیایی استفاده می‌شود. تخمین زده می‌شود که بر اساس مخلوطی از چوب نرم و چوب سخت ۱۲ متر (۴۰ فوت) بلند و ۱۵–۲۰ سانتی‌متر (۶–۸ عدد) در قطر، به‌طور متوسط ۲۴ درخت برای تولید ۰٫۹ تن (۱ تن) از چاپ و نوشتن مقاله، با استفاده از فرایند کرافت (پالایش شیمیایی). پالپ مکانیکی در مورد استفاده از درختان تقریباً دو برابر کارایی دارد، زیرا تقریباً تمام چوب برای ساخت فیبر استفاده می‌شود، بنابراین حدود ۱۲ درخت برای تولید ۰٫۹ تن (۱ تن) خمیر مکانیکی یا روزنامه می‌گذارد.
تقریباً دو تن کوتاه در یک طناب چوب وجود دارد.[۱۶]
آماده‌سازی برای خمیر
چوب تراشه عمل و صنعت چوب تراشه برای خمیر، بلکه برای دیگر محصولات چوب پردازش و مالچ است. فقط چوب قلع و تخته سنگ برای ساخت پالپ مفید است. پوست حاوی مقداری کمی از الیاف مفید است و به عنوان سوخت برای تأمین بخار برای استفاده در میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکثر فرآیندهای خمیری نیاز به تراش چوب و غربالگری برای تولید تراشه‌های یکنواخت دارند.
روشهای پالپ‌گیری
تعدادی از فرآیندهای مختلفی وجود دارد که می‌تواند برای جداسازی فیبر چوب استفاده شود:
خمیرگیری مکانیکی
سنگ‌شکن‌های ساخته شده با کاربید سیلیکون یا اکسید آلومینیوم قابل تعویض می‌تواند برای خرد کردن چوب‌های چوبی کوچک به نام «پیچ» برای خمیر سنگ (SGW) استفاده شود. اگر چوب قبل از سنگ زنی بخار شده باشد، آن به عنوان چوب خشک چوب تحت فشار (PGW) شناخته می‌شود. بیشتر آسیاب‌های مدرن از چیپس به جای سیاهه‌ها و دیسک‌های فلزی ردیف استفاده می‌شود که به جای سنگ‌های سنگین به نام صفحات پالایشگاهی نامیده می‌شود. اگر تراشه‌ها فقط با صفحات بچرخند، پالپ پالپ مکانیکی پالایشگاه (RMP) نامیده می‌شود و در صورتی که تراشه‌ها در حال پخت شدن در پالپ پودر می‌شوند، پالپ ترمومکانیک (TMP) نامیده می‌شود. درمان بخار به‌طور قابل توجهی کل انرژی مورد نیاز برای خمیر را کاهش می‌دهد و آسیب (برش) به الیاف را کاهش می‌دهد. خمیرهای مکانیکی برای محصولاتی که نیاز به قدرت کمتری دارند از قبیل کاغذ و مقوا استفاده می‌شود.
خمیرگیری حرارتی - مکانیکی
پالم ترمومکنیک پالپ تولید شده توسط تراشه‌های چوب با استفاده از گرما (به این ترتیب "ترمو") و یک حرکت پالایش مکانیکی (به این ترتیب "مکانیکی") تولید می‌شود. این فرایند دو مرحلهای است که در آن سیاهه‌های مربوط به ابتدا پوست خود را از بین می‌برند و به تراشه‌های کوچک تبدیل می‌شوند. این تراشه‌ها دارای رطوبت حدود ۲۵–۳۰ درصد است. یک نیروی مکانیکی برای تراشه‌های چوب در یک عمل خرد کردن یا سنگ زنی اعمال می‌شود که بخار گرم و بخار را ایجاد می‌کند و لیگنین را نرم می‌کند و بنابراین فیبرهای فردی را جدا می‌کند. سپس پالپ غربال شده و تمیز می‌شود، هر تکه ای از فیبرها پردازش می‌شود. این فرایند تولید فیبر بالا از چوب (حدود ۹۵ درصد) را به دست می‌دهد و به عنوان لیگنین حذف نشده‌است، الیاف سخت و سخت هستند.[۱۷]
خمیرگیری شیمیایی - مکانیکی
تراشه‌های چوب را قبل از تصفیه با تجهیزاتی شبیه به آسیاب‌های مکانیکی می‌توان قبل از درمان با کربنات سدیم، هیدروکسید سدیم، سولفات سدیم و سایر مواد شیمیایی. شرایط شیمی درمانی بسیار کمتر (درجه حرارت پایین، زمان کوتاهتر، کمتر از حد شدید) نسبت به فرایند خمش شیمیایی بسیار کمتر است (از آنجا که هدف این است که الیاف را آسانتر کند و نه لیگنین را به عنوان یک فرایند کاملاً شیمیایی حذف کند. پالپ‌های ساخته شده با استفاده از این فرآیندهای ترکیبی به عنوان خمیر شیمیایی ترمومکانیکی (CTMP) شناخته می‌شوند.
جستارهای وابسته
منابع
- ↑ Tsien, Tsuen-Hsuin (1985), Paper and Printing, Science and Civilisation in China: Chemistry and Chemical Technology, vol. Vol. 5 Part 1, Cambridge University Press, p. 4
{{citation}}:|volume=has extra text (help) - ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ Tsien, Tsuen-Hsuin (1985), Paper and Printing, Science and Civilisation in China: Chemistry and Chemical Technology, vol. Vol. 5 Part 1, Cambridge University Press, pp. 56–61
{{citation}}:|volume=has extra text (help) - ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ ۳٫۳ Hunter, Dard (1943). Papermaking, the history and technique of an ancient craft. Dover.
- ↑ ۴٫۰ ۴٫۱ Sjöström, E. (1993). Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. Academic Press.
- ↑ Burger, PeterCharles Fenerty and his Paper Invention. Toronto: Peter Burger, 2007. شابک ۹۷۸−۰−۹۷۸۳۳۱۸−۱−۸ pp.25–30
- ↑ ۶٫۰ ۶٫۱ ۶٫۲ Biermann, Christopher J. (1993). Handbook of Pulping and Papermaking. San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-097360-X.
- ↑ History of Paper. indiapapermarket.com
- ↑ "Pulp production growing in new areas (Global production)". Metso Corporation. September 5, 2006. Archived from the original on October 23, 2007. Retrieved 2007-10-13.
- ↑ Sixta, Herbert (2006). "Preface". Handbook of Pulp. Vol. 1. Wiley-VCH Verlag & Co KGaA. p. XXIII. ISBN 3-527-30999-3.
- ↑ "Overview of the Wood Pulp Industry". Market Pulp Association. 2007. Archived from the original on 2007-10-16. Retrieved 2007-10-13.
- ↑ Manthy, Robert S.; James, Lee Morton; Huber, Henry H. (1973). Michigan Timber Production: Now and in 1985 (به انگلیسی). Michigan State University, Agricultural Experiment Station and Cooperative Extension service.
- ↑ Paper
- ↑ Geman, Helyette (2014-12-29). Agricultural Finance: From Crops to Land, Water and Infrastructure (به انگلیسی). John Wiley & Sons. ISBN 978-1-118-82737-6.
- ↑ Martin, Sam (2004). "Paper Chase". Ecology Communications, Inc. Archived from the original on 2007-06-19. Retrieved 2007-09-21.
- ↑ "Certification Tracking products from the forest to the shelf". Archived from the original on 2007-08-26. Retrieved 2007-09-21.
- ↑ Trees Into Paper. Conservatree. Retrieved on 2017-01-09.
- ↑ Iggesund Paperboard AB (2008). "Paperboard the Iggesund Way": 15.
{{cite journal}}: Cite journal requires|journal=(help)
- مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Pulp (paper)». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲۵ فوریه ۲۰۱۹.
پیوند به بیرون
 | این یک مقالهٔ خرد است. می‌توانید با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید. |