هندسة الورق

📅 آخر تحديث: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

شركة إنترناشونال بيبر : مصنع ورق كرافت

هندسة الورق فرع من فروع الهندسة يُعنى بتطبيق العلوم الفيزيائية (مثل الكيمياء والفيزياء) وعلوم الحياة (مثل علم الأحياء والكيمياء الحيوية ) بالاقتران مع الرياضيات لتحويل المواد الخام إلى منتجات ورقية مفيدة ومنتجات ثانوية. يطبق هذا المجال مبادئ متنوعة في هندسة العمليات ووحدات التشغيل لتصنيع الورق والمواد الكيميائية والطاقة والمواد ذات الصلة. يوضح الجدول الزمني التالي بعض الخطوات الرئيسية في تطور علم هندسة العمليات الكيميائية والحيوية: [ 1 ]

من منظور التراث، يشمل هذا المجال تصميم وتحليل مجموعة واسعة من العمليات الحرارية والكيميائية والبيوكيميائية المستخدمة في صناعة اللب والورق، ويتناول تحضير المواد الخام من الأشجار أو الموارد الطبيعية الأخرى عبر عملية التلبيد ، والمعالجة الكيميائية والميكانيكية المسبقة لهذه الألياف البوليمرية الحيوية المستعادة (على سبيل المثال، بشكل رئيسي، وإن لم يكن حصريًا، الألياف القائمة على السليلوز ) في معلق سائل، والتشكيل عالي السرعة والتجفيف الأولي للشبكة غير المنسوجة، وتطوير خصائص الصفائح الكبيرة من خلال التحكم في عمليات نقل الطاقة والكتلة، بالإضافة إلى المعالجة اللاحقة للصفائح بالطلاء والدرفلة وغيرها من العمليات الكيميائية والميكانيكية. [ 2 ]

التطبيقات

يُستخدم مجال هندسة الورق والكيمياء اليوم في تصنيع مجموعة واسعة من المنتجات. ويشمل نطاق الصناعات الكيميائية (الحيوية) والغابات وعلم الأحياء، وعلوم الكيمياء، وتصنيع المواد الكيميائية العضوية والزراعية ( الأسمدة، والمبيدات الحشرية، ومبيدات الأعشاب)، والمواد الكيميائية الزيتية، والعطور والنكهات ، والأغذية، والأعلاف، والمستحضرات الصيدلانية ، والمكملات الغذائية ، والمواد الكيميائية ، والبوليمرات ، والطاقة المُستمدة من المواد البيولوجية.

تُستخدم منتجات هندسة الورق، بما فيها الورق والكرتون ومشتقاته المختلفة، على نطاق واسع في الحياة اليومية. وإلى جانب كونها فرعاً من فروع الهندسة الكيميائية، ترتبط هندسة الورق ارتباطاً وثيقاً بإدارة الغابات وإعادة تدوير المنتجات والإنتاج الضخم للوسائط الورقية.

طُرق

اللب الميكانيكي

في عملية اللب الميكانيكي، تُعدّ عمليتا "الطحن" و"التكرير" الطريقتين الرئيسيتين لإنتاج اللب. الطحن هو عملية ضغط جذوع الأشجار ورقائق الخشب على حجر دوّار لإنتاج الألياف. أما تكرير اللب، فيتم فيه معالجة رقائق الخشب بالمواد الكيميائية أو الحرارة، ثم سحقها بين قرصين، أحدهما أو كلاهما دوّار. وهناك أربعة أنواع رئيسية من تكرير اللب، تشمل التكرير الميكانيكي، والتكرير الحراري الميكانيكي، والتكرير الكيميائي الميكانيكي، والتكرير الكيميائي الحراري الميكانيكي. [ 3 ] يمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل حول كل عملية في هذا الرابط: [ 4 ] يُعدّ التكرير الميكانيكي، مقارنةً بالتكرير الكيميائي، أقل تكلفةً نسبيًا، ويتميز بإنتاجية عالية لللب (85-95%). مع ذلك، يكون الورق الناتج عنه ضعيفًا عمومًا لاحتوائه على مادة اللجنين. [ 2 ]

اللب الكيميائي

تُستخدم عملية اللب الكيميائي لتفكيك اللجنين الموجود في جدران خلايا المادة المراد معالجتها. بعد فصل ألياف السليلوز عن اللجنين، ينتج لبٌّ يُمكن معالجته لإنتاج ورق متين، وعلب كرتونية، وكرتون مموج. تتميز عملية اللب الكيميائي بطريقتين رئيسيتين: اللب الكبريتي ( عملية كرافت ) واللب الكبريتي، ولكلٍّ منهما مزاياها الخاصة. يُمكن تطبيق اللب الكبريتي على أنواع عديدة من الأشجار، وينتج عنه ورق قوي. في المقابل، ينتج عن اللب الكبريتي كمية أكبر من اللب، مما يُسهّل تبييضه ومعالجته. مع ذلك، يُستخدم اللب الكبريتي على نطاق أوسع نظرًا لمتانة المنتج وإمكانية استعادة المواد الكيميائية المستخدمة في العملية، مما يُقلل من التلوث البيئي. [ 5 ]

معالجة اللب الإضافية

ثم تُعالج اللب عبر جهاز يحولها إلى شبكة من الألياف. بعد ذلك، تُضغط هذه الشبكة لإزالة جميع محتويات الماء، ثم تُجفف الورقة لإزالة أي آثار للرطوبة.

التشطيب

بعد اكتمال العمليات المذكورة أعلاه، يتم طلاء الورق الناتج بكمية ضئيلة من طين الكاولين أو كربونات الكالسيوم لتعديل السطح، ثم يتم إعادة تحجيم الورق حسب الغرض المقصود منه.

إعادة تدوير المنتج

عادةً، تخضع المواد المراد إعادة تدويرها أولاً لعملية تحويل ميكانيكية أو كيميائية إلى لب. ثم يُعالج اللب الناتج بنفس طريقة معالجة اللب العادي؛ ومع ذلك، تُضاف إليه أحيانًا ألياف أصلية لتحسين جودة المنتج ومظهره.

اليوم، يعد مجال هندسة الورق والعمليات الحيوية مجالاً متنوعاً، يغطي مجالات تتراوح من التكنولوجيا الحيوية وتكنولوجيا النانو إلى توليد الكهرباء .

يقوم مهندسو صناعة الورق بتصميم وبناء وتشغيل المصانع
السليلوز هو بوليمر حيوي طبيعي

الكليات والجامعات

يُقدم عادةً كتخصص ضمن الهندسة الكيميائية: [ 6 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تاريخ الهندسة الكيميائية – في جامعة ولاية كارولينا الشمالية (وبشكل عام).
  2. 1 2 "شركة سيمنز المساهمة. تقنيات اللب والورق" . سيمنز . مؤرشف من الأصل في 6 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 23 نوفمبر 2010 .
  3. ↑ ر. غوستافسون (بدون تاريخ). "اللب والتبييض" . جامعة واشنطن. مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2011. تم الاطلاع عليه في 23 نوفمبر 2010 .
  4. ↑ "نسخة مؤرشفة" . مؤرشفة من الأصل في 14 يناير 2011. تم الاطلاع عليها في 24 نوفمبر 2010 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title ( link )
  5. ↑ وزارة البيئة بولاية واشنطن (بدون تاريخ). "مصانع اللب الكيميائي" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 نوفمبر 2010 .
  6. ↑ "شهادات العلوم والهندسة الورقية" . مؤرشف من الأصل في 9 يونيو 2010. تم الاطلاع عليه في 21 أبريل 2010 .:
  7. ↑ "المعهد الأسترالي للورق واللب (APPI)" . جامعة موناش . تم الاطلاع عليه في 29 يوليو 2010 .