ساختار و بافت کاغذ

ساختار کاغذ تشکيل شده از : ماده خام، که پرورانده می شود و به خمير کاغذ تبديل می شود. خمير مايع يا ماده اوليه کاغذ با مقدار کمی مواد شيميايی مخلوط شده و بخشی از بدنه کاغذ را به وجود می آورد. پس از آن اين خمير را روی توری متحرکی از سيم در ماشين کاغذسازی پهن می کنند. آب اضافه خمير (شيرابه) به سرعت از آن گرفته می شود و اجزای جامد آن به صورت ورقه ای روی سطح سيم باقی می ماند. اين ورقه نوار خام کاغذ است.

بافت کاغذ :

اگر يک برگ کاغذ را پاره کنيم، کناره قسمت پاره شده شبيه يک تکه شيشه شکسته و يا ورق فلز بريده شده نيست، زيرا در کناره های کاغذ پاره شده نسوج و الياف بسيار ريز و نامنظمی پديدار می شود که در شيشه و فلز مشهود نيست. همين نسوج و الياف ريز نامنظم است که بافت کاغذ را تشکيل می دهد و از روی آن می توان به چگونگی ساختار کاغذ پی برد. از اين رو کاغذ عبارت است از: بافت نازکی از هر ماده الياف دار که الياف آن پس از تفکيک و تعليق در آب، درهم شدن به ورق تبديل می شود.

ماده خام کاغذ (الياف يا فيبر) 

ماده خام يا الياف ها درواقع تشکيل دهنده بخش مهمی از کاغذ و مقوا می باشند. الياف ها يا فيبرهای مورد استفاده کاغذ عبارتند از: الياف های چوبی، الياف های سلولزی، الياف های غيرچوبی و بازيابی و نيز الياف های هادرنی.

الف) الياف های چوبی : در حالت طبيعی، فيبرها يا الياف، اجزای سازنده اصلی تمامی گياهان هستند. اين الياف لوله هايی بلند و توخالی هستند که از سه بخش اصلی: سلولز، همی سلولز (از نظر طبيعت و ساختمان ترکيبی شبيه سلولز) و ليگنين (ترکيبی چسب مانند که فيبرها يا الياف را به يکديگر می چسباند) تشکيل شده اند. برای کاغذسازی، اجزای تشکيل دهنده ای از الياف که پايه سلولزی دارند مواد مورد نياز يا مفيد به حساب می آيند و ترکيبات ليگنينی ناخالصی هايی هستند که بايد از مجموعه جدا شوند. الياف يا فيبرها از نظر شکل و اندازه براساس نوع درخت متفاوت هستند. طبيعت يا ساختار طبيعی فيبر (طول، استحکام و بافت آن) تأثيری عمده در نوع کاغذی که می تواند از آن ساخته شود دارد.  الياف يا فيبرهای چوب را به دو دسته تقسيم می کنند:

الياف نرم چوب: اين الياف از درخت های گروه مخروط داران (کاج ، صنوبر و…) به دستمی آيند.
الياف سخت چوب: اين الياف از درخت های غيرمخروط داران (اکاليپتوس، غان، چنار، افرا، تبريزی، سپيدار، بلوط و…) به دست می آيند.
درخت های نرم چوب الياف بلند دارند (به طول متوسط 3.5 ميلی متر) که با فراورش شيميايی الياف ها، کاغذهايی محکم، چقرمه و خوب حالت به دست می آيد.
درختان سخت چوب الياف بسيار کوتاه دارند (به طول متوسط 1.5  ميلی متر) از اين الياف ها  کاغذهای پرحجم، کدر و نرم تر به دست می آيد.

ب ) الياف سلولزی : سلولز که از مواد گياهی است، با مواد ديگری مثل پکتوز و ليگنين ترکيب شده، ماده کاغذ را تشکيل می دهد. پکتوز و ليگنين همان مواد شيميايی موجود در چوب هستند که به چوب استحکام می دهند. سلولز صد در صد خالص در طبيعت وجود ندارد و خالص ترين نوع سلولز موجود در طبيعت پنبه هيدروفيل است.
سلولزی که در ساخت کاغذ به کار می رود از سلولزهای موجود در پارچه های کهنه (پنبه ای، کتانی، کنفی و غيره) گرفته می شود. ضمناً از سلولز موجود در اجزای گياهان و درختان گوناگون نيز برای تهيه کاغذ استفاده می شود از  ساقه کتان، شاهدانه، پنبه که الیاف بلند (در حدود 2.1 تا 6 میلی متر) دارند ،ساقه گیاهانی مانند گندم، کاه ، نی، کنف و درختانی که برگ سوزنی دارند، مانند کاج(با الیاف بلند) و یا برگ پهن دارند مانند چنار ( با الیاف کوتاه در حدود 5.0 تا 2.1 میلی متر).

از انواع الياف سلولزی، کاغذهای گوناگونی می توان تهيه کرد، زيرا نوع و جنس کاغذ بستگی به ماده اوليه آن يعنی الياف سلولز دارد. روش آميختن الياف مختلف در ميزان مقاومت کاغذ تأثير مستقيم دارد. خاصيت سلولز لوله شدن خود به خود الياف آن است که به سبب درهم شدن الياف باعث استحکام کاغذ می شود. سلولز لازم برای خمير کاغذ معمولاً از محصولات صنعتی يا مواد طبيعی از جمله : چوب های مختلف؛ بوته ها و گياهان علف گونه، مثل ساقه گندم (کاه)، برنج و پارچه های مختلف تهيه می شود.

پ ) الياف غيرچوبی : الياف غيرچوبی را می توان از پسماند توليدات کشاورزی، گياهانی که به صورت طبيعی می رويند، برگ بعضی از گياهان و گياهان غيرچوبی (ساقه دار) به دست آورد. در ادامه توضيح مختصری برای هريک از الياف غيرچوبی ارايه می شود. پس ماند توليدات کشاورزی مانند تفاله نيشکر يا باگاس (باقی مانده ساقه های نيشکر) کاه و غلات می باشد. باگاس دارای الياف کوتاه می باشد و يکی از ارزان ترين مواد خام کاغذ در دنيا است. گياهانی که به صورت طبيعی می رويند مانند بامبو، نی، پاپيروس و علف اسپارتو. گياهان غيرچوبی که صرفاً به منظور استفاده از الياف آن ها کاشته می شوند. مانند الياف گياه موز، آناناس، خرما. گياهانی مانند گندم، برنج، پنبه و نوعی نخل که برای تهيه کاغذهای ظريف و لوکس مورد استفاده قرار می گيرد.

ت) الياف بازيافت : بازيافت الياف سلولزی از کاغذهای مصرف شده (کاغذهای باطله) امروزه در کشورهای زيادی متداول شده است. اين کشورها بخش عمده ای الياف سلولزی خود را از کاغذهای باطله تأمين می کنند از سوی ديگر با توجه به محدود بودن منابع ماده اوليه لازم است کشورهای درحال توسعه نيز تمايل زيادی به استفاده از منابع اليافی غيرچوبی نشان دهند. زيرا با کمبود ارز خارجی جهت خريد خمير کاغذ مواجه می شوند.

ث) الياف هادرنی : الياف هادرنی (بدون الياف چوبی) اغلب از الياف پارچه های کتانی، پنبه ای و کنفی تهيه می شوند کاغذهايی که دارای چنين اليافی هستند بسيار مرغوب می باشند و بيشتر برای چاپ اوراق بهادار (اسکناس ، تمبر ، اوراق سهام و غيره) از آن ها استفاده می شود.