علوم

تاریخچه کاغذ و طرز تهیه ی آن

انسان اولیه به تدریج که نیاز به تصویر کردن اشیاء، یادداشت کردن وقایع و ارسال پیام های کتبی را درک کرد، اهمیت و ضرورت شیئی که بتواند بر روی آن اثر به جا ماندنی را ثبت کند، دریافته بود و همواره در راه دستیابی به آن تلاش می‌کرد. کلمه کاغذ از واژه چینی کاکتز گرفته شد. ( نام فارسی آن را رخنده یا پرزه است)

تاریخچه ی

در بین النهرین از لوحه های گلی، در مصر (1838 ق.م) از پاپـیروس، در چین از حکاکی بر روی لوحه های چوبی و نمد با قلم مو و پارچه ابریشمی، این منظور را عملی می کردند. با توجه به اینکه صنعت، نمد مالی در خاور دور سنّت و متداول بود، فردی چینی به نام تسائی لون (105 میلادی) از قطعات کهنه و اضافی ابریشم، خمیر و بعد ورقه‌هایی به صورت نمد درست کرد و از آن به کمک قلم مو برای نقاشی و نوشتن استفاده کرد و بعد به جای ابریشم، چوب خیزران و درخت توت را بکار گرفت. در حقیقت باید او را اولین مخترع کاغذ در دنیا دانست.

سیر تحولی رشد

کارگران چینی که در سال 751 به دست ایرانیان اسیر شدند این فن را با استفاده از کتان و شاهدانه به مردم سمرقند آموختند و بعدها توسط مسلمانان در بغداد، دمشق و حتی مراکش و اسپانیا متداول شد. اولین کارخانه کاغذ سازی در سال 1154 در اسپانیا و اولین آسیاب تهیه پودر چوب در سال 1190 در فرانسه تأسیس شده بود.

در ایران فعالیت کاغذ سازی اولین بار با تأسیس کارخانه مقواسازی و با استفاده از کاغذهای باطله در سال 1313 شمسی در کرج شروع شد و حدود 15 سال است که با تأسیس دو کارخانه کاغذ سازی پارس در هفت تپه خوزستان و کارخانه چوب و کاغذ ایران (چوکا) در گیلان، به صورت یک تکنولوژی مدرن و پیشرفته درآمده است.

مواد اولیه تهیه کاغذ

مواد اولیه انواع کاغذ بطور کلی، مواد سلولزی است که از منابع مختلف تهیه می‌شوند:

• ساقه کتان، شاهدانه، پنبه که الیاف بلند (در حدود 1.2 تا 6 میلی متر) دارند.

• ساقة گیاهانی مانند گندم، جو (کاه)، نی، کنف و غیره.

• درختانی که برگ سوزنی دارند، مانند کاج (با الیاف بلند ) و یا برگ پهن، دارند مانند چنار (با الیاف کوتاه در حدود 0.5 تا 1.2 میلی متر)

• انواع کاغذ‌های باطله و یا خرده‌ها و قطعات مقوای کهنه

• الیاف تفاله نیشکر

برخلاف این تصور که تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است، در این فرآیند، پدیده‌های شیمیایی نقش برجسته‌ای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند. لیگنین زدایی از یک منبع گیاهی مناسب، معمولا چوب، یک فرآیند شیمیایی ناهمگن است که در دما و فشار زیاد انجام می‌شود.

دامنه شیمی کاغذ، وسیع و جالب است شامل مباحثی از قبیل شیمی کربوهیدراتها، رنگدانه‌ های معدنی، رزینهای آلی طبیعی و سنتزی و افزودنی‌ های پلیمری متعدد می ‌باشد. در فرآیند تشکیل نیز تا حد زیادی شیمی کلوئید و شیمی سطح دخالت دارد. نقش پلیمر، شیمی محیط زیست و شیمی تجزیه را نیز نباید فراموش کرد.

مراحل تهیه کاغذ

• تبدیل چوب به قطعات ریز:

با استفاده از ماشین پوست کنی، و دستگاه تولید تراشه و عبور تراشه‌ها از الک مخصوص صورت می‌ گیرد و قطعاتی به طول حداقل 4 و عرض 2 سانتی متر (در مورد چوب) به دست می‌آید.

• پختن چوب و تولید خمیر:

این عمل ممکن است از طریق مکانیکی یعنی، بدون استفاده از مواد شیمیایی و توسط بخار آب جوش، تحت فشار صورت گیرد که معمولاً برای تهیه کاغذهای ارزان و کاهی، مانند کاغذ روزنامه متداول است. در روش شیمیایی از هیدروکسید سدیم (در روش قلیایی)، سولفیت هیدروژن کلسیم، در محیط اسیدی (PH=2-3 ، روش بی سولفیت) و یا سولفیت سدیم (در روش سولفیت) همراه با کمی کربنات سدیم در دمای بالاتر از 100 درجه سانتیگراد و تحت فشار، استفاده می ‌شود. در این مرحله خمیر قهوه‌ای رنگی حاصل می ‌شود که از آن در تهیه مقوا، کارتن، و یا کاغذ‌های کاهی استفاده می‌ شود.

• شستشوی خمیر کاغذ:

شستشوی قلیایی، که با استفاده از محلول 3 درصد سود در دمای 45 تا 50 درجه سانتیگراد به مدت یک تا دو ساعت صورت می‌گیرد. این عمل برای جدا کردن لیگتین و کاهش رنگ خمیر انجام می ‌پذیرد.

برخلاف این تصور که تولید کاغذ اساسا یک فرآیند مکانیکی است، در این فرآیند، پدیده‌های شیمیایی نقش برجسته‌ای دارند. از تبدیل چوب به خمیر کاغذ گرفته تا تشکیل کاغذ، اصول شیمیایی دخالت آشکاری دارند.

• اعمال شیمیایی (رنگ زدایی) در دو مرحله صورت می‌گیرد:

1. کلر زنی، که در PH=2 تا دمای 25 تا 45 درجه سانتیگراد به مدت تقریبی یک ساعت صورت می‌گیرد. در این مرحله لیگتین باقیمانده در خمیر، به صورت محلول در می ‌آید که بسته به نوع مواد شیمیایی به کار رفته برای پخت، بین 3 تا 15 درصد ممکن است تغییر کند.

2. رنگ زدایی که توسط هیپوکلریت سدیم (به صورت محلول 3 درصد)، دی اکسید کلر، پراکسید هیدروژن، ازون، و غیره در PH=9-10 صورت می‌گیرد. تا اینکه لیگتین فقط اکسید شود و سلولز تحت تأثیر قرار نگیرد.

• خشک کردن خمیر کاغذ:

در این مرحله خمیر کاغذ را از دستگاه تمیز کننده و توری‌هایی که دارای سوراخهای 2 تا 3 میلیمتری‌اند، عبور می ‌دهند تا قسمت عمده آب خود را از دست بدهد. بعد آن را از پرسهای قوی عبور می‌دهند تا باقیمانده آب آن نیز خارج شود.

• پرس کردن، برش زدن و بسته بندی:

با عبور خمیر خشک شده از میان غلتک ‌های مخصوص، آن را به صورت صفحات کاغذ در آورده و توسط دستگاه برش آن را در اندازه‌ های مورد سفارش و نیاز بازار مصرف برش می ‌دهند و بسته بندی می ‌کنند.

سوالات متن درس سوم علوم تجربی ششم ابتدایی ( کارخانه­ ی کاغذ سازی )

1 . دلیل افزایش مصرف کاغذ در سراسر دنیا چیست ؟ ج : افزایش شدید جمعیت

2 . آیا با این میزان مصرف کاغذ تولید آن به روش ­های سنتی و دستی امکان پذیر است ؟ج : خیر

3 . چه نوع مواد و وسایلی در کارخانه­ ی کاغذ سازی به کار رفته است ؟ جنس وسایل به کار رفته از چیست ؟ ج : اره ، رنده ، غلتک ، سرند ، دستگاه چوب خردکن و دیگ خمیر سازی ـــ جنس آن ­ها از آهن است .

4 . کدام ویژگی­ های آهن سبب شده تا این فلز به طور وسیع در اغلب صنایع بزرگ کاربرد داشته باشد ؟ ج : 1. فراوان است 2. هزینه­ ی استخراج آن از سایر فلزات کم­تر است 3. سخت و محکم است .

5 . چرا برای خشک کردن خمیرکاغذ و تبدیل آن به ورقه­ های نازک کاغذ ، از غلتک­ های بزرگ آهنی استفاده می­ شود ؟ ج : زیرا 1. آهن فلز سخت و سنگین و مقاومی است 2. باعث می­ شود آب ورقه­ های کاغذ سریع خارج شود .

6 . برخی از ویژگی­ های آهن را نام ببرید . ج : آهن فلز سخت و محکمی است ــ در طبیعت به فراوانی یافت می­ شود ــ در رطوبت و هوای آزاد سریع زنگ می­ زند ــ وزن آن زیاد است .

7 . در کدام سوره و چه آیه­ ای خدا در مورد آهن سخن گفته است ؟ و چه فرموده است ؟ ج : خداوند در سوره ­ی حدید ، آیه­ ی 25 فرموده است : « آهن را که در آن قدرت و استحکام و منافعی برای مردم است ، فرو فرستادیم »

8 . چند فلز نام ببرید . ج : آهن ، طلا ، مس ، آلومینیم ، جیوه ، سرب و ...

9 . ویژگی های عمومی فلزات را بنویسید . ج : به غیر از جیوه همه ی فلزات جامد هستند ـ رسانای جریان برق هستند ـ رسانای گرما هستند ـ به شکل ورق و مفتول تبدیل می شوند ـ درخشندگی زیادی دارند ـ از سایر مواد سنگین ترند ـ با ضربه نمی شکنند .

10 . آلیاژ چیست ؟ ج : برای استحکام بیشتر فلزات آن ها را با هم یا با مواد دیگر ترکیب می کنند ، که به آن آلیاژ می گویند .

11 . فولاد و چدن چگونه ساخته می شوند ؟ ج : فولاد و چدن آلیاژهای آهن هستند که از ترکیب آهن و کربن به دست می آید ؛ در فولاد کربن کمتر و در چدن کربن بیشتری به کار می رود .

12 . آهن زنگ نزن ( آهن ضد زنگ ) چگونه ساخته می شود ؟ ج : آلیاژی از  آهن است که در آن علاوه بر آهن و کربن از فلز کروم نیز استفاده می شود .

13 . کدام فلز سمی است ؟ ج : فلز سرب و جیوه سمی است و  از تماس طولانی با آن پرهیز کنید .

14 . در ساخت هرکدام از  موارد زیر از چه فلزی ساخته می شود ؟ چرا ؟

الف : زیور آلات : از طلا ، به دلیل درخشندگی و زیبایی زیاد و انعطاف پذیری آن

ب : بدنه ی اتومبیل : از آهن ، به دلیل مقاومت و محکم بودن آهن

ج : روکش قرص : از آلومینیم ، چون به راحتی به ورق نازک تبدیل می شود و با مواد خوراکی سازگاری زیادی دارد .

د : سیم برق : از مس ، چون با توجه به قیمت آن رسانای بسیار خوبی است .

ر : فرغون : از آهن ، چون محکم و سخت است .

و : دوچرخه : از آلومینیم ، چون سبک و مقاوم است و بعضی از آهن چون محکم و مقاوم است .

15 . در مرحله ی تهیه ی خمیر کاغذ علاوه بر آب اکسیژنه از چه چیز دیگری استفاده می شود ؟ ج : از اسید

16 . اسید در چه جاهایی کاربرد دارد ؟ ج : در زندگی روزانه و در صنایع

17 . اسیدها به چند دسته تقسیم می شوند ؟ ج : دو دسته 1ـ اسیدهای خوراکی 2ـ اسیدهای صنعتی

18 . سه ویژگی اسیدهای صنعتی را نام ببرید . ج : 1ـ سمی هستند 2ـ غیر قابل لمس اند 3ـ خوردنی نیستند .

19 . جوهر نمک چیست ؟ ج : یک اسید صنعتی قوی ، غیر قابل لمس و خوردن

20 . اسیدهای خوراکی چه مزه ای هستند ؟ ج : ترش مزه اند .

21 . چند میوه که اسید خوراکی دارند را نام ببرید . ج : لیموترش ، پرتقال و کیوی

22 . کاغذ پی اچ چیست ؟ ج : وسیله ی شناسایی اسیدها است .

23 . هنگام استفاده از جوهر نمک در خانه چه نکاتی را باید رعایت کرد ؟ ج : از تماس مستقیم آن با دست جلو گیری کنید ــ همچنین از تنفس بخار ناشی از محلول جوهر نمک پرهیز کنید .

24 . اگر سنگ مرمر خرد شده را با جوهر نمک و سرکه و آب در سه لیوان جداگانه مخلوط کنیم ، چه اتفاقی می افتد ؟ ج : سنگ مرمر در جوهر نمک حل می شود ، ولی در سرکه فقط مقداری از آن حل می شود و در آب حل نمی شود .

25 . اگر برگ یک گیاه را به جوهر نمک آغشته کنیم چه اتفاقی می افتد ؟ ج : بعد از مدتی برگ کم رنگ می شود و در نهایت رنگ سبز برگ از بین می رود .

26 . چرا ورود فاضلاب کارخانه ها به رودخانه ها ، مزارع و ... به آن ها آسیب می رساند ؟ ج : زیرا PH  آب ( قدرت اسیدی آب ) را تغییر می دهد و باعث لطمه دیدن یا مرگ جانداران می شود .

27 . تهیه ی کاغذ از دو روش ساخت با چوب و بازیافت آن چه تأثیری روی موارد زیر دارد ؟

الف : مقدار مصرف برق : در بازیافت کاغذ در مصرف برق صرفه جویی می شود .

ب : آلودگی هوا : قطع درختان باعث نابودی درخت ها می شود و آلودگی هوا افزایش می یابد .

ج : قیمت تمام شده : هزینه ی تولید کاغذ از چوب بسیار بیشتر از بازیافت کاغذ است .

د : مقدار مصرف آب : در روش بازیافت ، مصرف آب به مراتب کمتر است .