ייצור נייר

ייצור ניירות, היווצרות של דף מסומן או לבד, בדרך כלל של סיבי תאית, מתלי מים על גבי מסך חוט. נייר הוא החומר הבסיסי המשמש לתקשורת בכתב והפצת מידע. בנוסף, נייר וקרטון מספקים חומרים למאות שימושים אחרים, כגון עטיפה, אריזה, מגבת, בידוד וצילום.

נייר המילים נגזר משמו של פפירוס הצמח הרדי, הצומח בשפע לאורך נהר הנילוס במצרים. בימי קדם הוסרו השכבות הסיביות בגבעול צמח זה, הונחו זו לצד זו וחצו בזוויות ישרות עם קבוצה נוספת של שכבות מסודרות באופן דומה. הסדין שנוצר כך היה רטוב ולחץ. לאחר הייבוש, המלט הדביק של הצמח, הפועל כדבק, ביצע את השכבות יחד. פריצת-דם מוחלטת, מרכיב הכרחי בייצור נייר מודרני, לא התרחשה בהכנת יריעות פפירוס. פפירוס היה חומר הכתיבה הנפוץ ביותר בתקופות קדומות, ורשומות פפירוס רבות עדיין שורדות.

תהליך ייצור הנייר

התפתחות היסטורית

ניתן לייחס ניירות-נייר לערך מודעה 105 בערך, כאשר צעי לון, גורם המצורף לחצר הקיסרית של סין, יצר דף נייר באמצעות תות וסיבי בסט אחרים יחד עם רשתות דגים, סמרטוטים ישנים ופסולת קנבוס. בנסיעתה האטית מערבה הגיעה אמנות ייצור הנייר לסמרקנד שבמרכז אסיה בשנת 751; ובשנת 793 העיתון הראשון נערך בבגדאד בתקופת הארון-ראשיד, עם תור הזהב של התרבות האיסלמית שהביאה ייצור נייר לגבולות אירופה.

עד המאה ה -14 היו מספר טחנות נייר באירופה, בעיקר בספרד, איטליה, צרפת וגרמניה. המצאת הדפוס בשנות ה -50 של המאה ה -19 הביאה לביקוש נרחב לנייר. במהלך המאה ה -18 תהליך הייצור של הנייר נותר ביסודו ללא שינוי, כאשר סמרטוטי פשתן וכותנה מספקים חומרי גלם בסיסיים. טחנות נייר נפגעו יותר ויותר בגלל מחסור; במאה ה -18 הם אפילו פרסמו ושאלו בפומבי סמרטוטים. ניכר היה כי היה צורך בתהליך לשימוש בחומר שופע יותר.

שיפורים בחומרים ותהליכים

בשנת 1800 ראה אור ספר שהשיק פיתוח שיטות מעשיות לייצור נייר מעיסת עץ ומלקות ירקות אחרות. בהדרגה פותחו מספר תהליכי עיסת עיקריים אשר הקלו על ענף הנייר של תלות בסמרטוטי כותנה ופשתן ואיפשרו ייצור מודרני בקנה מידה גדול. התפתחויות אלה עקבו אחר שני מסלולי דרך ברורים. באחד הופרדו סיבים ושברי סיבים ממבנה העץ באמצעים מכניים; ובשני, העץ נחשף לפתרונות כימיים שהמיסו והסירו ליגנין ורכיבי עץ אחרים והשאירו אחריהם סיבי תאית. עיסת העץ מיוצרת בשיטות מכניות, מכילה את כל מרכיבי העץ ולכן אינה מתאימה לניירות בהם נדרשת לובן גבוהה וקביעות. נוגדות עץ כימיות כמו סודה ועיסת סולפיט (המתוארות להלן) משמשות כאשר נדרשים בהירות גבוהה, חוזק וקביעות. עיסת האדמה מיוצרת לראשונה בגרמניה בשנת 1840, אך התהליך לא נעשה בשימוש נרחב עד לערך בשנת 1870. עיסת הסודה יוצר לראשונה מעץ בשנת 1852 באנגליה, ובשנת 1867 הונפק בארצות הברית פטנט על עיסת הגופרית. תהליך.

דף נייר המורכב רק מסיבים תאיים ("עלה מים") הוא סופג מים. לפיכך, דיו על בסיס מים ונוזלים מימיים אחרים יחדרו ויתפשטו בו. הספגה של הנייר בחומרים שונים המעכבים הרטבה וחדירה כזו נקראת שינוי גודל.

לפני 1800 גיליונות הנייר היו בגודל הספגה עם דבק בעלי חיים או חניכיים מהצומח, תהליך יקר ומייגע. בשנת 1800 גילה מוריץ פרידריך איליג בגרמניה כי ניתן לגודל נייר באגדות עם רוזין ואלום. למרות שאיליג פרסם את תגליתו בשנת 1807, השיטה לא הגיעה לשימוש נרחב במשך כ- 25 שנה.

גילוי האלמנט כלור בשנת 1774 הביא לשימושו לצורך מלאי נייר הלבנה. מחסור בידע הכימי באותה העת הביא לייצור נייר נחות בשיטה, והביטול זה במשך כמה שנים. הלבנת כלור היא טכניקת ייצור נייר נפוצה כיום.

הצגת מכונות

לפני המצאת מכונת הנייר, נייר היה עשוי גיליון אחד בכל פעם על ידי טבילה של מסגרת או תבנית עם תחתית תחתונה בבור מלאי. הרמת התבנית איפשרה לניקוז המים והשאירה את הסדין על המסך. לאחר מכן נלחץ על הסדין וייבש. גודל הסדין היחיד הוגבל לגודל המסגרת והעובש שגבר יכול היה להרים מבור מלאי.

בשנת 1798 בנה ניקולה-לואי רוברט בצרפת חגורת מסך נעה שתקבל זרימה רציפה של מלאי ותעביר גיליון בלתי שבור של נייר רטוב לזוג גלילי סחיטה. ממשלת צרפת הכירה בעבודתו של רוברט באמצעות מתן פטנט.

מכונת הנייר לא הפכה למציאות מעשית, עם זאת, עד ששני מהנדסים באנגליה, שניהם מכירים את רעיונותיו של רוברט, בנו גרסה משופרת עבור מעסיקיהם, הנרי וסילי פורדריניר, בשנת 1807. האחים פורדריניר השיגו גם פטנט. שנתיים לאחר מכן תוכנן מכונת נייר צילינדר (שתואר להלן) על ידי ג'ון דיקינסון, יצרנית ניירות אנגלית. מההתחלות הגסות הללו התפתחו מכונות לייצור נייר מודרניות. עד שנת 1875 נעשה נייר מצופה במכונות לשימוש בהדפסת חלפים באמצעות תהליך חריטת הפוטו החדש, ובשנת 1884 המציא קרל פ 'דאה עיסת גופרתי (קראפט) בדנציג, גרמניה.

אף שמכונת הנייר מסמלת את המיכון של ענף הנייר, בכל שלבי ייצור, החל מגלישת עצים ועד משלוח המוצר המוגמר, נצפתה גם עלייה דרמטית במיכון, ובכך הפחתת עבודת היד. מכיוון שפעולות ייצור נייר דורשות תנועה חוזרת ונשנית של כמויות גדולות של חומר, התכנון והמיכון של ציוד לטיפול בחומרים היה וממשיך להיות היבט חשוב בפיתוח התעשייה.

אף על פי שההמצאות וההנדסה המודרניים הפכו מלאכה עתיקה לתעשייה טכנית ביותר, הפעולות הבסיסיות בייצור ניירות נשארות זהות עד היום. השלבים בתהליך הם כדלקמן: (1) מכינים השעיה של סיבים תאיים על ידי הכאתם במים כך שהסיבים מופרדים ביסודיות ורוויה במים; (2) מלאי הנייר מסונן על גבי מסך ארוג ליצירת יריעת סיבים מחוסמת; (3) הסדין הרטוב נלחץ ודוחס כדי לסחוט חלק גדול מהמים; (4) המים הנותרים מוסרים על ידי אידוי; ו (5) בהתאם לדרישות השימוש, גליון הנייר היבש דחוס, מצופה או ספוג עוד יותר.

ההבדלים בין ציונים וסוגי נייר שונים נקבעים על ידי: (1) סוג הסיבים או העיסה, (2) מידת הכאת המלאי או זיקוקו, (3) הוספת חומרים שונים למלאי, (4)) תנאי היווצרות הגיליון, כולל משקל בסיס, או חומר ליחידת יחידה, ו (5) הטיפול הפיזי או הכימי המופעל על הנייר לאחר היווצרותו.