تصنيع الورق
يتكون تصنيع الورق من خطوتين أساسيتين. أولاً، يتم تحويل المادة الخام الليفية، وهي السليلوز المستخرج من خشب اللب أو الألياف غير الخشبية أو الورق المعاد تدويره، إلى لب الورق، وهو كتلة من الألياف مناسبة لصناعة الورق. ثانياً، يتم تشابك هذا اللب وربطه في بنية صفائحية لتكوين الورق. تفصل عملية استخلاص اللب ألياف صناعة الورق عن الخشب.
الأنواع الثلاثة الرئيسية من اللب هي اللب الميكانيكي، واللب الحراري الميكانيكي (TMP)، واللب الكيميائي. ينتج كل نوع ورقاً بخصائص جودة مميزة.
يتكون الخشب من ألياف السليلوز المرتبطة ببعضها بواسطة الليغنين، وهي مادة تشبه الغراء. تتحسن جودة الورق عموماً بإزالة الليغنين، لأن الليغنين يسبب تغير اللون بمرور الوقت. تزيل عملية اللب الكيميائي الليغنين، بينما لا تفعل الطرق الميكانيكية والطرق الحرارية الميكانيكية ذلك.
اللب الميكانيكي. الأنواع الرئيسية هي اللب المطحون بالحجر، الذي ينتج عن ضغط خشب اللب على حجر تجليخ دوّار، واللب الميكانيكي بالمنقي (RMP)، الذي ينتج عن تمرير رقائق الخشب عبر منقٍ قرصي.
اللب الحراري الميكانيكي. ينتج اللب الحراري الميكانيكي (TMP) عن طهي رقائق الخشب أو نشارة الخشب تحت الضغط بالبخار لتليين الليغنين. ثم تُطحن الرقائق المليّنة إلى لب باستخدام منقٍ قرصي وتُبيّض لزيادة البياض. تنتج هذه العملية أوراقاً أكثر بياضاً وإشراقاً مع عتامة جيدة للطباعة على الوجهين. تستخدم العديد من الصحف عالية الجودة اللب الحراري الميكانيكي.
اللب الكيميائي. يعد اللب الكيميائي أغلى الطرق وينتج أعلى جودة من الأوراق. تُطهى رقائق الخشب تحت الضغط في محلول كيميائي مصمم لتحليل وإزالة الليغنين. يُنظف اللب الناتج ويُبيّض، مما ينتج ورقاً أبيض ناصعاً بثبات ممتاز. تحرر عملية اللب الكيميائي ألياف السليلوز من الليغنين الرابط بينها.
أثناء اللب الكيميائي، تذيب المواد الكيميائية الليغنين والهيميسليلوز لتحرير ألياف السليلوز. تزيل عملية التبييض الليغنين والهيميسليلوز المتبقيين. يبلغ مردود اللب الكيميائي 45% إلى 55%، وهو أقل بكثير من مردود 90% أو أكثر لطرق اللب الميكانيكية. تستخدم العمليات أحماضاً مثل حمض الكبريتوز وقلويات مثل محلول الصودا الكاوية.
اللب شبه الكيميائي. ينتج اللب شبه الكيميائي عن طريق طهي رقائق الخشب بلطف مع مواد كيميائية، عادةً كبريتيت الصوديوم أو كمية صغيرة من ملح قلوي مثل كربونات الصوديوم أو بيكربونات الصوديوم أو هيدروكسيد الصوديوم. يزيل هذا الطهي الليغنين جزئياً ويلينه، مما يضعف الرابطة بين الألياف. ثم تخضع الرقائق لتنقية قرصية لتفتيت الألياف، يليها غسيل كيميائي. يحتفظ اللب شبه الكيميائي بكمية كبيرة من الليغنين، مما يؤدي إلى مردود يتراوح بين 60% و80%. يقلل التبييض من المردود، كما هو الحال في جميع طرق اللب.
تبييض اللب. يتراوح لون لب الخشب غير المبيض من الكريمي إلى البني الداكن؛ تصنع أكياس الورق البنية من اللب غير المبيض. يزيل التبييض الليغنين المتبقي دون إتلاف ألياف السليلوز بشدة، مما ينتج ورقاً أكثر بياضاً يحسن تباين الطباعة وينتج أوراقاً ملونة أكثر إشراقاً.
تحضير العجينة والتنقية. تحتاج الألياف المستخلصة من اللب إلى معالجة إضافية تُسمى تحضير العجينة قبل تشكيل ورق عالي الجودة. تشمل هذه العملية تنقية الألياف وخلطها بمواد غير ليفية للوصول إلى خصائص الورق المطلوبة. وبينما يتشكّل الورق على آلة صناعة الورق، فإن كثيرًا من خصائصه تُحدَّد أثناء تحضير العجينة.
تستخدم التنقية أجهزة الخلط، أو أجهزة التنقية المخروطية (جوردان)، أو أجهزة التنقية القرصية لإخضاع الألياف لعمليات التفريش والقطع والتمزيق والتقصير. تؤدي هذه العمليات إلى انتفاخ الألياف وتليّنها وتكوّن شعيرات سطحية دقيقة، مما يعزز الترابط وينتج ورقًا أقوى.
أثناء تحضير العجينة، تُخلط ألياف السليلوز مع الحشوات ومواد التغرية الداخلية والأصباغ والملوّنات والإضافات الأخرى التي تمنح الورق خصائص محددة.
تشكيل الورق. تُنتج معظم أوراق الطباعة على آلات فوردينير لصناعة الورق، التي سُميت على اسم المخترعين هنري وسيلي فوردينير. يُخلط اللب بكميات كبيرة من الماء قبل مرحلة التشكيل، ليصل إلى نسبة ماء 99%. ثم يُصفّى هذا الخليط من اللب والماء، ويُسمى الخلطة الورقية، ويُكبس لتشكيل شريط ورق مستمر.
تبقى الاستدامة محركًا أساسيًا، مع تركيز متزايد على أنظمة المياه المغلقة وأساليب الإنتاج الموفرة للطاقة. كما تتطلب تطورات الطباعة الرقمية أوراقًا بخصائص أداء محددة، مما يؤثر على اختيار اللب ومعالجات التشطيب.
الطلاء الفائق (سوبركالندر)
. يُصنع الورق المطلي فائق النعومة بتمرير الورق المطلي آليًا عبر جهاز السوبركالندر، الشكل 5-4، وهو آلة تتكون من أسطوانات فولاذية مصقولة متبادلة مع أسطوانات ورق مضغوط أو قطن تعمل معًا تحت ضغط عالٍ. يضغط هذا الجهاز الورق ويزيد نعومة سطحه ولمعانه.
الأوراق المطلية
. غالبًا ما يستخدم مشغّل المطبعة آلة الطباعة لوضع طلاء ورنيش على الورق بعد طباعته، عادة لأغراض الحماية أو الجمال. غير أن صانع الورق قد يضع أيضًا طلاءً على سطح الورق لجعله أكثر ملاءمة لاستخدامه النهائي. الأوراق المطلية هي أوراق تلقّت طلاءً معدنيًا، غالبًا من الطين، لتحسين قابليتها للطباعة ومظهرها. وهي متوفرة بمجموعة متنوعة من التشطيبات. يحسّن الطلاء بياض الورق ومقاومته للانتزاع ومقاومته للماء واحتباس الحبر وعتامة الورق ولمعانه وجودة الطباعة الإجمالية. عادةً ما يُطلى الورق على وجهين (C2S).