كيف تصنع الورق

من أي شجرة يصنع الورق

يصنع الورق من ألياف السيليلوز المستخرجة من الأشجار، والنباتات الخضراء، لذلك تعتبر أوراق الأشجار المصدر الرئيسي لصناعة الورق بكافة أنواعه، وأشكاله، وكلما كان الورق المنتج حديثا كان ذا جودة عالية لاستخدامه في الكتابة، أو الطباعة، أو غيرها من المهام الأخرى.

اسم الشجرة التي يصنع منها الورق

صناعة الورق من الاشجار ثم قام الصينيون بصناعته من عجينة مُشكلَّة من ألياف القنب، ولحاء شجر التوت، والخرق البالية، حيث كانت تخمر، ثم تفرد لتجف، وتستخدم للكتابة عليها. وبعد الميلاد ظهرت أنواع مختلفة من الورق، فاستخدم الأنجلوساكسون لحاء شجر الزان.

كيفية صناعة الورق في المصانع

• عرفت صناعة الورق في مصر منذ قديم الزمان فمنذ اكثر من سبعة ألاف سنة منذ معرفة الإنسان للقراءة والكتابة فقد اكتشفوا مادة تصلح للكتابة والتدوين واستخلصوا هذه المادة من نبات يسمى نبات البردي.
• وكان نبات البردي يعتبر من النباتات التي تنموا بكثرة على ضفاف النيل في ذاك الوقت فهي كانت من المواد الخام الغير مكلفه لهم، فاستخدموا جذور نبات البردي ليستخلصوا منه الألياف اللازمة لصناعة الورق وقاموا بتدوين أمجادهم وانتصاراتهم وتاريخهم المجيد على تلك هذه الوراق.
• وتطورت هذه الصناعة حتى أصبحت في وقتنا هذه باستخدام جذور الأشجار واستخراج اللحاء منها، ثم تفتيتها وبمساعدة الآلات الحديثة في وقتنا هذا نصنع الأوراق في مصانع مخصصة بكل سهولة.

من ماذا يصنع ورق النقود

تختلف الأوراق النقدية عن تلك الأخرى العادية التي تُستخدم في الحياة اليومية، فالنقود الورقية مصنوعة من مزيج خاص من مادة القطن والكتان؛ لجعل عملية تزويرها أصعب، كما أنّ الحبر الذي يستخدم للطباعة عليها يتمّ تصنيعه بشكل خاص من قِبل مكتب النقش والطباعة، ولا بدّ من ذكر أنّ نسبة القطن تكون 75%، ونسبة الكتان تكون 25%،وعادة يطلق على هذا النوع من الأوراق اسم الورق القطني أو ورق الخرقة (Rag)

المواد الكيميائية المستخدمة في صناعة الورق

تباينت المواد المستخدمة في إنتاج الورق باختلاف الأمم والعصور؛ فبدأ الفراعنة باستخدام نبات البردي ( Papyrus )، ومنه اشتق لفظ الورق باللغة الإنجليزية ( Paper)
ثم قام الصينيون بصناعته من عجينة مُشكلَّة من ألياف القنب، ولحاء شجر التوت، والخرق البالية، حيث كانت تخمر، ثم تفرد لتجف، وتستخدم للكتابة عليها.
وبعد الميلاد ظهرت أنواع مختلفة من الورق، فاستخدم الأنجلوساكسون لحاء شجر الزان. أما الرومان والإغريق، فقد استخدموا أنواعاً رقيقة من جلود الماعز وصغار الأبقار في كتابة الصكوك.
وعند وصول الفتح الإسلامي لأواسط آسيا، اتصل المسلمون بالحضارة الصينية، وأخذوا عنها صناعة الورق. فأنشأ المسلمون مصنعاً للورق في سمرقند عام 751.

وفى نهاية القرن الثامن عشر لاحظ عالم الطبيعة الفرنسي رينيه أنطوان دي ريمور (René Antoine de Réamure ) أن بعض أنواع الدبابير تبني أعشاشها من مادة شبيهة بالورق المقوى، وبتتبع هذه الدبابير، وجد أنها تقوم بالتهام لب الأخشاب، ومضغه، ثم بناء أعشاشها منه، فقام- منذ ذلك الحين- باستبدال لب الأخشاب بالألياف والخرق؛ حيث كان يتم استخلاص لب الأخشاب من أشجار الغابات، ثم يخلط بالماء حتى يصبح عجيناً، ثم يفرد ويجفف فيصير ورقاً

ولكي يتم استخلاص اللب من الأشجار لابد من إذابة المادة اللاحمة لألياف الخشب، والمعروفة باسم (اللجنين)، وكانت عملية الإذابة في بادئ الأمر تتم باستخدام حجارة مستديرة ضخمة تشبه الرحى، تُدفع خلالها جذوع الأشجار، ونتيجة للاحتكاك الشديد تنتج حرارة كافية لإذابة اللجنين.
أما الآن فقد أصبحت الحرارة تنتج من عملية تسخين أولي لجذوع الأخشاب، ثم تدفع قطع الخشب بين أقراص دوارة ذات سرعات عالية، فينتج عن ذلك تفتيت الخشب إلى ألياف.
وفي خمسينيات القرن التاسع عشر استطاع الكيميائي الأمريكي بنيامين تلجمان ( Benjamin C. Tilghman ) أن يستخلص اللب بمعالجة مسحوق الخشب بمحلول حمض الكبريتوز تحت البخار الساخن. وفى عام 1883، قام المخترع الألماني كارل دول (Carl Dohl) بإضافة كبريتات الصوديوم إلى الصودا الكاوية في عملية استخلاص لب الأخشاب، الأمر الذي أنتج نوعاً ملائماً لصناعة الورق المقوى الذي اُستخدم في تصنيع صناديق الكرتون والعبوات الورقية المختلفة.
وفي بعض مصانع الورق يتم الجمع بين الطريقتين السابقتين؛ إذ تضاف مواد كيميائية، ثم يدفع الخليط الناتج إلى الأقراص الدوارة لفصل الألياف.
ومع التطور المستمر في صناعة الورق، أصبحت عملية الاستخلاص تتم باستخدام وسائل أكثر تعقيداً، ويتم التحكم فيها باستخدام الحاسوب.

وبعد إتمام عملية الاستخلاص، يُدْخل اللب في عملية التكرير، بواسطة إمراره خلال شرائح دوارة داخل مصفاة التكرير؛ فينتج عن ذلك تحلل جدر خلايا ألياف الخشب، الأمر الذي يؤدي إلى تكوين ألياف أكثر مرونة. وبتكرار هذه العملية عدة مرات يتم الحصول على ورق ذي جودة أعلى. وبعد ذلك يتم غسل اللب، وترشيحه، وتجفيفه، ثم إضافة بعض المواد المبيضة.

وتقسم الأخشاب المستخدمة في صناعة الورق إلى نوعين:
الأول : أخشاب لينة: مثل أخشاب شجر الصنوبر، والأناناس، والتنوب. وتتميز هذه الأخشاب بأليافها الطويلة؛ ولذا تُستخدم في صناعة معظم أنواع الورق.
الثاني أخشاب صلبة: مثل أخشاب شجر الصمغ، والحور، والقيقب، والبلوط. وتتميز هذه الأخشاب بأليافها القصيرة. ويستخدم لب هذه الأخشاب في صناعة أوراق الطباعة، والكتابة، والأنواع الفاخرة من الورق.
ونظراً إلى فقر الكثير من دول العالم من الغابات، يلجأ عدد منها إلى إضافة قش الأرز والقمح إلى لب الأخشاب في تصنيع الورق.
وبعد مرحلة التكرير تأتي مرحلة تشكيل العجينة على هيئة أفرخ. وقديماً كان ذلك يتم بطريقة يدوية، حتى جاء الفرنسي نيكولاس روبرت (Nicholas Robert )، في عام 1798 واستحدث البكرات لفرد عجينة اللب.
وفى عام 1803، قام الأخوان الإنجليزيان هنري وسيلي فوردينيه (Fourdinier Brothers ) بتصنيع آلة عرفت باسم “آلة فوردينيه”. حيث ظلت هي الآلة الأساسية في تصنيع الورق حتى يومنا هذا. ويبلغ عرض هذه الآلة عشرة أمتار، وطولها أكثر من مائة متراً، وتستطيع إنتاج فرخ متصل من الورق بعرض عشرة أمتار، وبسرعة تصل لأكثر من تسعمائة متر من الورق في الدقيقة الواحدة.
وتُكَوَّن الأفرخ عن طريق نشر عجينة اللب فوق سير دائم الحركة والاهتزاز، حيث تؤدي إلى تساقط الماء وانحساره عن العجينة بمساعدة آلات ماصة. تتبقى بعد ذلك حصيرة من الألياف شبه الجافة التي تعصر خلال أقراص دوارة، ثم تمرر على أسطوانة تجفيف مسخنة بالبخار فيزال معظم محتواها المائي. ثم تنعَّم أسطح الأفرخ المجففة بواسطة ضغطها بين أسطوانات آلة خاصة يطلق عليها “آلة التصقيل”، ثم تُطوى الأفرخ، وتلف – بعد ذلك – على بكرات.
ومن الملاحظ أن الروابط الكيميائية التي تسبب قوة الورقة، وتماسكها تنشأ أساساً خلال مرحلة التجفيف، الأمر الذي يتطلب إجراء هذه المرحلة بكفاءة عالية.
تختلف أنواع الورق تبعاً للطريقة المستخدمة في تصنيعه، وتبعاً للمعالجات الكيميائية التي تُجرى عليه خلال التصنيع. وعادة ما تختلف تلك الطريقة وهذه المعالجات باختلاف الغرض المراد استخدام الورق فيه. فعلى سبيل المثال، يصنع ورق الطباعة من الألياف المستخلصة بالطريقة الكيميائية، ويعالج لمنع تشرب الحبر أثناء الطباعة.
أما أوراق التغليف، فيتم تلميعها وصقلها لتبدو لامعة براقة، كما أنها تعالج معالجة خاصة لتلافي تشربها بالسوائل. أما أوراق الدعاية والإعلان، فتغطى بطبقة خليط من الصلصال النقي والمواد اللاصقة.
وتكون أوراق الكتابة العادية قليلة التكلفة، إذ تصنع من الألياف المستخلصة ميكانيكياً. أما المناديل الورقية وأوراق النشاف والصناديق الورقية، فتصنع من الألياف المعاد تصنيعها (Recycled Fibers ) .
ومن أكثر أنواع الورق رواجاً:
ورق الجرائد : وهو ورق خفيف قليل المتانة قصير العمر شديد التشرب للسوائل.
ورق المجلات: وهو يشبه ورق الجرائد، إلا أنه يتميز عنه بلمعانه الواضح.
ويصنع كلا النوعين من اللب المستخلص بالطريقة الكيميائية.
ورق الطباعة: يصنع من اللب المستخلص بالطريقة الكيميائية كذلك، إلا أنه يضاف إلى عجينته أنواعٌ من الخِرَق، ثم يعاد معالجة العجينة كيميائياًّ. ويتميز هذا النوع بمقاومته الشديدة للرطوبة وقلة امتصاصه للسوائل.
ورق الكرتون : ويوجد منه نوعان:
– النوع المضلع : ويتكون من عدة طبقات، ويُستخدم لإنتاج صناديق التعبئة.
– النوع الرمادي : ويصنع بتجفيف عجينة اللب المستخدمة فيه بأفران خاصة، بدلاً من أسطوانات التجفيف، ويُستخدم في تجليد المطبوعات المختلفة.
الورق المقوى: ويعالج اللب المستخدم في تصنيعه بمواد كيميائية مختلفة، ويُطْلَى بطبقات من الشمع، حيث يستخدم في تغليف المواد الغذائية.
وأولى دول العالم في إنتاج الورق هي الولايات المتحدة الامريكية وكندا إذ يصل إنتاجهما مجتمعَيْن إلى 40% من الإنتاج العالمي. وعلى الرغم من غزارة إنتاجهما من الورق، إلاّ أن استهلاكهما المتزايد يصل إلى حد استهلاك معظم الإنتاج، واستيراد الورق من مناطق أخرى من العالم.

صناعة الورق كيميائيا

في صناعة الورق، تكون الخطوة الأولى هي التلبُّب (pulping) حيث يتم تقسيم الخشب إلى ألياف سواءً عن طريق التلبب الميكانيكيّ أو الكيميائيّ (تلبب كرافت). بالنسبة للتلبب الميكانيكي، يكون الخشب ببساطة مطحونًا بحيث لا يزال اللب يحتوي على اللجنين، مما يجعل الورق يزداد اصفرارًا مع الوقت. بالإضافة إلى ذلك، في عملية الطحن تقصر الألياف التي تجعل الورق أضعف لكنها عالية الإنتاج ومنخفضة التكلفة، لذلك فهي مناسبة لصناعة ورق الصحف. وفي الوقت نفسه، يُزيل التلبب الكيميائي قالب اللجنين من ألياف السليلوز. من خلال هذه العملية، يمكن إنتاج ألياف أطول بحيث يمكن تصنيع ورق أقوى، ولكن هذه العملية إنتاجيتها أقل وأكثر تكلفة. إلى جانب ذلك، يظل اللب بُنيًا وعادة ما يكون التبييض ضروريًا؛ في حين يُستخدم اللب غير المُبيَّض في صناعة أكياس التعبئة البنية أو يتم استخدام عجينة التبييض لصنع ورق أبيض عالي الجودة.

على اليمين ناتج التلبب الكيميائي وعلى اليسار ناتج التلبب الميكانيكي
في عملية التلبب الكيميائي أو عملية كرافت (Kraft process) يتم استخدام محلول من هيدروكسيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم لتكسير اللجنين، وتتكون شظايا فينوكسيد (phenoxide) التي تذوب في الماء. ومع ذلك، فإن هذه العملية غير فعالة تمامًا حيث يتحلل السليلوز جزئيًا بسبب الظروف الصعبة التي تحدث خلالها تلك العملية، حيث يبلغ العائد الكلي للسليلوز من الخشب حوالي 50٪.

بعد ذلك يتم تبييض اللب لأن بقايا اللجنين تحتوي على مركبات حاملة اللون (Chromophores) ذات النظام المترابط، والتي تتبقى بعد عملية كرافت. يتم تدمير الترابط بواسطة الأكسدة، لذلك فإن التبييض يُدمّر اللجنين المتبقي لتقليل الاصفرار. تقليديًا، يتم استخدام Cl2 ولكن يتم استبداله الآن بـ ClO2 لعمليةٍ خاليةٍ بشكلٍ أوّليّ من الكلور. بناءً على اختزاله إلى –Cl، فإن ClO2 أقوى بمقدار مرتين ونصف من Cl2 لكل وحدة كتلة.

بعد إضافة عامل التبييض، يُضاف NaOH من أجل إذابة بقايا اللجنين المؤكسِدة وإزالة الكلور “العضوي” جزئيًا، وتتكرر هذه العملية لتسلسلات معينة. هذه العملية أقل بالنسبة للمنتجات الثانوية الناتجة من Cl2، ولكن هذه العملية مكلفة، ولكنها مؤكسِدة بدرجة عالية للجنين. علاوة على ذلك، هناك مُبيِّضاتٌ أخرى تُستَعمل في عملية خالية كليًا من الكلور مثل O3 /O2/ H2O2.

ثم بعد ذلك تتم إضافة بعض المواد التي تُزيد من جودة وخصائص الورق البصرية والفيزيائية للورق مثل المتعادلات (buffer) للحفاظ على درجة حموضة ثابتة، ومركب TiO2 لزيادة متانته، وإضافة جزيئات كارهة للماء للحفاظ على نفاذيته أو لتحجيمها (Sizing)، كما سبق ذكرها أثناء استعراضنا لتاريخ الورق.

من ماذا يصنع الكرتون

• جمع كمية كبيرة من علب الورق المقوى والأوراق القديمة والتالفة التي لم نعد بحاجة إليها.
• قصّ العلب والأوراق وتحويلها إلى قطع صغيرة الحجم بحيث تتّسع في خلاط الكهرباء.
• نقع قطع العلب المقوى في ماء ساخن حتى تذوب وتلين، ولا يشترط نقع أوراق الدفاتر والجرائد.
• وضع كمية مناسبة من الورق المقوى المنقوع وورق الجرائد في الخلاط، ويضاف إليها كمية مناسبة من الماء الدافئ، وتضرب في الخلاط حتى يتحوّل الخليط إلى عجينة ليّنة، وإذا ما كانت العجينة سائلة فمن الممكن إضافة القليل من النشا إليها حتى تتماسك مع المحافظة على ليونتها، وتكرّر العملية حتى نفاذ الكمية، ومن الممكن إضافة ألوان صناعية إلى الخليط أو روائح عطرية حسب الرغبة.
• تفرد العجينة الناتجة من تكرار الخطوات السابقة في وعاء واسع، ويجب أن يكون سمك العجينة أعلى من سمك الوعاء بحوالي 2 سم – 3 سم.
• استعمال سطح خشبي مستقيم للضغط على سطح العجينة بشكل متساوي من جميع الاتّجاهات، حتى نحصل على سطح أملس ومستقيم.
• تصفية الماء الزائد من العجينة عن طريق وضع قطعة قماش قطنية تمتص الماء على سطح أملس ومستقيم، ثمّ قلب الوعاء الذي يحتوي على العجينة على قطعة القماش، وترك قطعة القماش تمتص الماء المتسرب من العجينة، ومن الممكن استعمال إسفنجة أو قطعة قماشية للضغط على العجينة برفق ومساعدة الماء على التسرب منها.
• بعد جفاف العجينة توضع على منخل مع تعريضها لأشعة الشمس حتى تجف بالكامل دون أن تتشقق، ونكون هنا قد حصلنا على قطعة من الكرتون.