المواد الكيميائية الورقية
تشير المواد الكيميائية المستخدمة في صناعة الورق إلى مجموعة من المواد الكيميائية التي تُستخدم في صناعة الورق ، أو لتعديل خصائصه . ويمكن استخدام هذه المواد لتغيير الورق بطرق عديدة، منها تغيير لونه ولمعانه ، أو زيادة قوته ومقاومته للماء. [ 1 ] ويمكن تعريف هذه المواد الكيميائية بناءً على استخدامها في عملية التصنيع.
لا يقتصر استخدام المواد الكيميائية على إضفاء خصائص على الورق فحسب، بل يشمل أيضًا التعامل مع دورات المياه في العملية، وتكييف الأقمشة، وتنظيف المعدات، والعديد من التطبيقات الأخرى.
المواد الكيميائية المستخدمة في صناعة الورق
| الاسم الشائع | الاسم العلمي | الصيغة الكيميائية | ملحوظات |
|---|---|---|---|
| الشب | "كبريتات الألومينا" | Al₂ ( SO₄ ) ₃ · 18H₂O | للتحجيم القلوي مع الصمغ |
| ألبارين | " كبريتات الكالسيوم " | CaSO 4 · 2 H 2 O | مواد البناء |
| الصودا الكاوية (الصودا الكاوية) | هيدروكسيد الصوديوم | هيدروكسيد الصوديوم | عملية اللب |
| ثاني أكسيد الكلور | ثاني أكسيد الكلور | Cl O 2 | تبييض اللب |
| الكلور | الكلور | Cl 2 | تبييض اللب |
| الدولوميت | كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم | CaMg(CO 3 ) 2 | مادة مالئة، طلاء |
| DTPA | حمض ثنائي إيثيلين ثلاثي أمين خماسي الأسيتيك | C 14 H 33 N 3 O 10 | يستخدم في عملية التخليب (إزالة المعادن الانتقالية من اللب). |
| EDTA | حمض الإيثيلين ديامين رباعي الأسيتيك | C 10 H 16 N 2 O 8 | يستخدم في عملية التخليب (إزالة المعادن الانتقالية من اللب). |
| إنزيم | يستخدم في إزالة الحبر | ||
| FSA | الفورماميدين، حمض الكبريتيك أو ثاني أكسيد الثيوريا | CH 4 N 2 SO 2 | تبييض ما بعد إزالة الحبر |
| صمغ الغوار | بوليمر طبيعي؛ ليس له اسم منهجي | مادة مضافة لزيادة قوة الجفاف | |
| الجبس أو المعدن الأبيض أو الجص | كبريتات الكالسيوم | CaSO₄ · 2H₂O | لوح جبس |
| بيروكسيد الهيدروجين | بيروكسيد الهيدروجين | H 2 O 2 | في تبييض اللب |
| حمض الهيبوكلوروس | حمض الهيبوكلوروس | HOCl | في تبييض اللب |
| ليمون | أكسيد الكالسيوم | Ca O | استعادة المواد الكيميائية في عملية اللب القلوي، التبييض |
| الحجر الجيري | كربونات الكالسيوم | CaCO3 | يُستخدم كربونات الكالسيوم المترسب كحشو وفي الطلاء. |
| بيسلفيت المغنيسيوم | بيسلفيت المغنيسيوم | Mg(HSO 3 ) 2 | يستخدم في صناعة لب الكبريتيت |
| المغنيزيت | كربونات المغنيسيوم | كربونات المغنيسيوم - 100 % | حشوة ورق السجائر |
| حليب الليمون | هيدروكسيد الكالسيوم | Ca(OH) 2 | لمعالجة السائل الأخضر بمادة كاوية |
| حليب المغنيسيا | هيدروكسيد المغنيسيوم | Mg(OH) 2 | |
| الأكسجين | الأكسجين | O 2 | في تبييض اللب |
| الأوزون | الأوزون | O 3 | في تبييض اللب |
| الراتنج | حمض الأبييتيك | C 19 H 29 COOH | المقاسات |
| صابون الراتنج | أبييتات الصوديوم | C 19 H 29 COONa | المقاسات |
| كعكة الملح | كبريتات الصوديوم | Na₂SO₄ · 10H₂O | مادة كيميائية للتحضير في عملية استخلاص المواد الكيميائية من لب الكبريتات (Na 2 SO 4. ---Na 2 S) |
| صابون / حمض دهني | إزالة الحبر | ||
| بيسلفيت الصوديوم | بيسلفيت الصوديوم | NaHSO 3 | يستخدم في صناعة لب الكبريتيت |
| رماد الصودا | كربونات الصوديوم | Na 2 CO 3 | مادة كيميائية للتحضير في عملية استعادة المواد الكيميائية في عملية اللب القلوي (Na 2 CO 3 +Ca(OH) 2 ---2NaOH+CaCO 3 ) |
| ألومينات الصوديوم | ألومينات الصوديوم | Na 2 Al 2 O 4 | يُستخدم مع الشب للتحكم في درجة الحموضة |
| بيسلفيت الصوديوم | بيسلفيت الصوديوم | NaHSO 3 | مكون كيميائي من نوع حمضي يُستخدم أحيانًا في سائل الطهي لمعادلة الكلور المتبقي في اللب أثناء عملية التبييض. |
| كلورات الصوديوم | كلورات الصوديوم | NaClO 3 | يُستخدم لتوليد ثاني أكسيد الكلور |
| ثنائي ثيونيت الصوديوم | هيدروسلفيت الصوديوم | Na 2 S 2 O 4 | التبييض |
| هيبوكلوريت الصوديوم | هيبوكلوريت الصوديوم | Na O Cl | التبييض |
| بيروكسيد الصوديوم | بيروكسيد الصوديوم | Na 2 O 2 | التبييض |
| سيليكات الصوديوم | سيليكات الصوديوم | Na 2 SiO 3 | في إزالة الحبر من الورق المستعمل لأغراض الترطيب، والتشريب، وتشتيت الحبر، وتثبيت البيروكسيد. |
| كبريتيد الصوديوم | كبريتيد الصوديوم | Na 2 S | المادة الكيميائية النشطة في سائل طهي الكرافت/الكبريتات |
| ثيوسلفات الصوديوم | ثيوسلفات الصوديوم | Na 2 S 2 O 3 | التبييض |
| ثلاثي فوسفات الصوديوم | ثلاثي فوسفات الصوديوم | Na 5 P 3 O 10 | المشتت |
| النشا | مادة مضافة للطرف الرطب والجاف | يتكون من وحدات الجلوكوز المرتبطة ببعضها البعض بواسطة جسور أكسجين تسمى الجليكوسيدات. | |
| الكبريت | الكبريت | S | لصنع HSO 3 لعجينة البيسلفيت |
| المادة الفعالة سطحياً | تُستخدم في إزالة الحبر. تُستخدم كعوامل فصل في صناعة لب الورق الرقيق. | ||
| تيتانيا | ثاني أكسيد التيتانيوم | ثاني أكسيد التيتانيوم | مادة مالئة لزيادة عتامة الورق وسطوعه. تُستخدم في الطلاء. |
| أناتاز | ثاني أكسيد التيتانيوم | ثاني أكسيد التيتانيوم |
عملية اللب
تتضمن عملية اللب الكيميائي إذابة اللجنين لاستخلاص السليلوز من ألياف الخشب. تشمل عمليات اللب الكيميائي المختلفة عملية كرافت ، التي تستخدم الصودا الكاوية وكبريتيد الصوديوم، وهي الأكثر شيوعًا؛ وبديلًا لذلك، يُعرف استخدام حمض الكبريتوز بعملية الكبريتيت ، وتُعامل مادة الكبريتيت شبه الكيميائية المتعادلة كعملية ثالثة منفصلة عن الكبريتيت، وعملية لب الصودا ، وهي الأقل ضررًا بالبيئة، حيث تستخدم هيدروكسيد الصوديوم أو الأنثراكينون . [ 2 ]
تُضاف الصودا الكاوية لرفع درجة الحموضة في عملية تحويل الألياف إلى لب الورق. وتؤدي درجة الحموضة المرتفعة لمحلول ألياف الورق إلى تنعيم الألياف وانتفاخها، وهو أمر مهم لعملية طحنها.
التبييض
في صناعة الورق الأبيض، تُبيّض لبّ الخشب لإزالة أي لون متبقٍ من مادة اللجنين التي لم تُستخلص في عملية اللب الكيميائي. وهناك ثلاث طرق رئيسية للتبييض:
- تستخدم عملية التبييض بالكلور العنصري الكلور والهيبوكلوريت .
- يُعد التبييض الخالي من الكلور العنصري أكثر ملاءمة للبيئة لأنه يلغي استخدام هيبوكلوريت ويستبدل الكلور بثاني أكسيد الكلور أو كلورات الصوديوم . [ 3 ]
- تعتمد عملية التبييض الخالية تمامًا من الكلور على الأكسجين وبيروكسيد الهيدروجين . وتُعد هذه العملية الأكثر ملاءمة للبيئة لأنها تقضي على جميع الملوثات المكلورة. [ 4 ]
المقاسات
يجب أن تتمتع معظم أنواع الورق بمقاومة للماء للحفاظ على جودة كتابة وطباعة محددة. وحتى عام ١٩٨٠، كانت الطريقة المعتادة لإضافة هذه المقاومة هي استخدام الصمغ الراتنجي مع الشب . وعندما بدأت صناعة الورق باستخدام الطباشير بدلًا من الطين الصيني كمادة مالئة، كان لا بد من التحول إلى عملية تصنيع ورق محايدة. وفي بعض المواضع، يُستخدم ثنائي ألكيل كيتين (AKD ) وأنهيدريد ألكينيل سكسينيك (ASA ). أما أحدث التطورات فهي استخدام مادة التغليف السطحي [ ٥ ] ، والتي تُطبق باستخدام مكبس خاص. وتكمن ميزة التغليف السطحي في أنه لا يؤثر على التركيب الكيميائي للماء في نهاية عملية التصنيع.
تعزيز
مقاومة البلل
تضمن إضافات تقوية الورق في حالة البلل احتفاظه بقوته عند تعرضه للبلل، وهذا أمر بالغ الأهمية خاصةً في ورق المناديل . تشمل المواد الكيميائية المستخدمة عادةً لهذا الغرض الإيبكلوروهيدرين ، والميلامين ، واليوريا فورمالديهايد ، والبولي إيمينات . تتفاعل هذه المواد مع الورق لتكوين شبكة تقوية.
لتعزيز متانة الورق، يُضاف النشا الكاتيوني إلى اللب الرطب أثناء عملية التصنيع. يتميز النشا ببنية كيميائية مشابهة لألياف السليلوز في اللب، كما أن سطح كل من النشا والألياف مشحون بشحنة سالبة. بإضافة النشا الكاتيوني (الموجب الشحنة)، تستطيع الألياف الارتباط بالنشا، مما يزيد من الترابط بين الألياف. يتكون الجزء الموجب الشحنة من النشا عادةً من كاتيونات الأمونيوم الرباعية . تشمل الأملاح الرباعية المستخدمة كلوريد 2،3-إيبوكسي بروبيل ثلاثي ميثيل الأمونيوم (EPTAC، المعروف أيضًا باسم Glytac Quab أو GMAC™) وكلوريد (3-كلورو-2-هيدروكسي بروبيل) ثلاثي ميثيل الأمونيوم (CHPTAC، المعروف أيضًا باسم Quat 188 أو Quab 188 أو Reagens™).
قوة الجفاف
مُضافات تقوية الورق الجاف، أو عوامل التقوية الجافة، هي مواد كيميائية تُحسّن قوة الورق في الظروف العادية. تُحسّن هذه المواد مقاومة الورق للضغط ، ومقاومة الانفجار ، ومقاومة الشد ، ومقاومة التقشر . تشمل المواد الكيميائية الشائعة الاستخدام النشا الكاتيوني ومشتقات البولي أكريلاميد (PAM). تعمل هذه المواد عن طريق ربط الألياف، غالبًا بمساعدة أيونات الألومنيوم في صفائح الورق.
المجلدات
تعمل المواد الرابطة على تعزيز ترابط جزيئات الصبغة فيما بينها ومع طبقة طلاء الورق. [ 6 ] المواد الرابطة عبارة عن جزيئات كروية يقل قطرها عن 1 ميكرومتر. ومن المواد الرابطة الشائعة كوبوليمر ستايرين ماليك أنهيدريد أو كوبوليمر ستايرين أكريلات. [ 7 ] يتم تمييز التركيب الكيميائي السطحي عن طريق امتصاص حمض الأكريليك أو مادة خافضة للتوتر السطحي أنيونية ، وكلاهما يُستخدم لتحقيق استقرار التشتت في الماء. [ 8 ] المواد الرابطة المساعدة، أو المُكثِّفات، هي عمومًا بوليمرات قابلة للذوبان في الماء، وتؤثر على لون الورق ولزوجته، وقدرته على الاحتفاظ بالماء، وتحجيمه ، ولمعانه. ومن الأمثلة الشائعة عليها: كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC)، وهيدروكسي إيثيل السليلوز الكاتيوني والأنيوني (EHEC)، والنشا المُعدَّل ، والدكسترين . تُستخدم مواد مثل لاتكس ستايرين بوتادين ، وستايرين أكريليك، ودكسترين ، والنشا المؤكسد في الطلاءات لربط الحشو بالورق. أما المواد الرابطة المساعدة فهي منتجات طبيعية مثل النشا وكربوكسي ميثيل السليلوز (CMC )، وتُستخدم مع المواد الرابطة الاصطناعية، مثل ستايرين أكريليك أو ستايرين بوتادين. تُستخدم المواد الرابطة المساعدة لتقليل تكلفة المادة الرابطة الاصطناعية وتحسين احتفاظ الطلاء بالماء وخواصه الانسيابية .
مواد مالئة
تُستخدم الحشوات المعدنية لتقليل استهلاك المواد الرابطة باهظة الثمن أو لتحسين بعض خصائص الورق. [ 9 ] يُعدّ كلٌّ من الطين الصيني وكربونات الكالسيوم وثاني أكسيد التيتانيوم والتلك من الحشوات المعدنية الشائعة الاستخدام في صناعة الورق.
حفظ
تُضاف مادة لاصقة لربط الحشوات بالورق. تتميز الحشوات، مثل كربونات الكالسيوم ، عادةً بشحنة سطحية ضعيفة. المادة اللاصقة عبارة عن بوليمر يحتوي على مجموعات كاتيونية عالية الشحنة الموجبة. ومن خصائصها الإضافية تسريع عملية التجفيف في قسم الأسلاك بآلة صناعة الورق . يُعد البولي إيثيلين إيمين والبولي أكريلاميد مثالين على المواد الكيميائية المستخدمة في هذه العملية.
طلاء
الأصباغ
يمكن إضافة أصباغ تمتص الضوء في نطاقي الأصفر والأحمر من الطيف المرئي. ومع امتصاص الصبغة للضوء، يقل سطوع الورق، على عكس تأثير عامل التبييض البصري. ولزيادة البياض، يُستخدم عادةً مزيج من الأصباغ وعامل التبييض البصري. ومن أكثر الأصباغ استخدامًا الأصباغ الزرقاء والبنفسجية.
عامل تفتيح بصري
يُستخدم المُبيّض البصري لجعل الورق يبدو أكثر بياضًا. تستخدم عوامل التبييض البصري خاصية التألق لامتصاص الإشعاع غير المرئي من الجزء فوق البنفسجي من طيف الضوء، ثم إعادة إصداره كضوء في نطاق الضوء الأزرق المرئي. وبذلك، يُولّد عامل التبييض البصري ضوءًا أزرق يُضاف إلى الضوء المنعكس. يُعادل هذا الضوء الأزرق الإضافي اللون الأصفر الذي قد يظهر في خصائص الضوء المنعكس، مما يزيد من سطوع المادة (عندما يتضمن الإضاءة إشعاعًا فوق بنفسجيًا). [ 10 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ رودولف بات وآخرون. "الورق واللب" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية، 2005، ويتش، فاينهايم. doi : 10.1002/14356007.a18_545.purba
- ↑ مكتب إدارة الهواء والنفايات؛ مكتب تخطيط ومعايير جودة الهواء (أغسطس 1977). "10 معالجة الأخشاب". في: لاهر، توماس (محرر). تجميع عوامل انبعاث ملوثات الهواء (ملف PDF) (الطبعة الثالثة ). ريسيرش تراينجل بارك، كارولاينا الشمالية: وكالة حماية البيئة الأمريكية. ص 419. ISBN 978-1-249-50100-8تمت أرشفة هذا النص من النسخة الأصلية (PDF) في 3 يونيو 2016. تم الاطلاع عليه في 7 سبتمبر 2015 – عبر ARLIS.
- ↑ "المواد الكيميائية عالية الأداء لصناعة اللب والورق" (ملف PDF) (تقرير). غوتنبرغ، السويد: إيكا كيميكالز/أكزو نوبل. 2011. ص 2. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 14 مايو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 سبتمبر 2015 .
- ↑ "7.3.9. تبييض لب الورق الكرافت الخالي تمامًا من الكلور". "وثيقة تطوير فنية تكميلية لإرشادات ومعايير حدود النفايات السائلة لفئة اللب والورق والكرتون" (ملف PDF) (تقرير). واشنطن العاصمة: وكالة حماية البيئة الأمريكية. أكتوبر 1997. الصفحات 7-26. EPA -821-R-97-011. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 23 يناير 2022. تم الاطلاع عليه في 22 مايو 2016 .
- ↑ "حجم السطح الكاتيوني" . 22 مايو 2021. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2022. تم الاطلاع عليه في 30 يونيو 2022 .
- ↑ فارديم، بيدرو (2000). "كيمياء الورق والأسطح الجزء 1 - كيمياء سطح الألياف والنهاية الرطبة". معهد الكيمياء : 1-14 .
- ↑ فارديم، بيدرو (2000). "كيمياء الورق والأسطح الجزء 2 - الطلاء وقابلية الطباعة". معهد الكيمياء : 1-13 .
- ↑ غرانير (1994). "التصاق جزيئات اللاتكس على الأسطح غير العضوية". مجلة TAPPI . 77 (5): 419.
- ↑ "دراسة سوقية: مواد الحشو (الطبعة الثالثة)" . سيريسانا. يناير 2014. مؤرشف من الأصل في 21 سبتمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 7 سبتمبر 2015 .
- ↑ هي شي؛ هونغ بين ليو؛ يونغهاو ني؛ جيرون يوان؛ شوجون زو؛ ياجون تشو (2012). "مراجعة: استخدام عوامل التبييض البصرية في إنتاج الورق المحتوي على لب عالي الإنتاجية" . BioResources . 7 (2): 2582–2591 . مؤرشف من الأصل في 24 يونيو 2016. تم الاسترجاع في 22 مايو 2016 .
روابط خارجية
- صناعة الورق
- العمليات الكيميائية
- السليلوز
- صناعة اللب والورق