صناعة الورق بين الماضي والحاضر
4 ذو القعدة 1432 - 03/10/2011تباينت المواد المستخدمة في إنتاج الورق باختلاف الأمم والعصور؛ فبدأ الفراعنة باستخدام نبات البردي ( Papyrus )، ومنه اشتق لفظ الورق باللغة الإنجليزية ( Paper)،ومن ثم قام الصينيون بصناعته من عجينة مُشكلَّة من ألياف القنب، ولحاء شجر التوت، والخرق البالية، حيث كانت تخمر، ثم تفرد لتجف، وتستخدم للكتابة عليها.
وبعد الميلاد ظهرت أنواع مختلفة من الورق، فاستخدم الأنجلوساكسون لحاء شجر الزان. أما الرومان والإغريق، فقد استخدموا أنواعاً رقيقة من جلود الماعز وصغار الأبقار في كتابة الصكوك.
وعند وصول الفتح الإسلامي لأواسط آسيا، اتصل المسلمون بالحضارة الصينية، وأخذوا عنها صناعة الورق. فأنشأ المسلمون مصنعاً للورق في سمرقند عام 751.
وفى نهاية القرن الثامن عشر لاحظ عالم الطبيعة الفرنسي رينيه أنطوان دي ريمور (René Antoine de Réamure ) أن بعض أنواع الدبابير تبني أعشاشها من مادة شبيهة بالورق المقوى، وبتتبع هذه الدبابير، وجد أنها تقوم بالتهام لب الأخشاب، ومضغه، ثم بناء أعشاشها منه، فقام- منذ ذلك الحين- باستبدال لب الأخشاب بالألياف والخرق؛ حيث كان يتم استخلاص لب الأخشاب من أشجار الغابات، ثم يخلط بالماء حتى يصبح عجيناً، ثم يفرد ويجفف فيصير ورقاً، ولكي يتم استخلاص اللب من الأشجار لابد من إذابة المادة اللاحمة لألياف الخشب، والمعروفة باسم (اللجنين)، وكانت عملية الإذابة في بادئ الأمر تتم باستخدام حجارة مستديرة ضخمة تشبه الرحى، تُدفع خلالها جذوع الأشجار، ونتيجة للاحتكاك الشديد تنتج حرارة كافية لإذابة اللجنين.
أما الآن فقد أصبحت الحرارة تنتج من عملية تسخين أولي لجذوع الأخشاب، ثم تدفع قطع الخشب بين أقراص دوارة ذات سرعات عالية، فينتج عن ذلك تفتيت الخشب إلى ألياف.
وفي خمسينيات القرن التاسع عشر استطاع الكيميائي الأمريكي بنيامين تلجمان ( Benjamin C. Tilghman ) أن يستخلص اللب بمعالجة مسحوق الخشب بمحلول حمض الكبريتوز تحت البخار الساخن. وفى عام 1883، قام المخترع الألماني كارل دول (Carl Dohl) بإضافة كبريتات الصوديوم إلى الصودا الكاوية في عملية استخلاص لب الأخشاب، الأمر الذي أنتج نوعاً ملائماً لصناعة الورق المقوى الذي اُستخدم في تصنيع صناديق الكرتون والعبوات الورقية المختلفة.
وفي بعض مصانع الورق يتم الجمع بين الطريقتين السابقتين؛ إذ تضاف مواد كيميائية، ثم يدفع الخليط الناتج إلى الأقراص الدوارة لفصل الألياف.
ومع التطور المستمر في صناعة الورق، أصبحت عملية الاستخلاص تتم باستخدام وسائل أكثر تعقيداً، ويتم التحكم فيها باستخدام الحاسوب.
وبعد إتمام عملية الاستخلاص، يُدْخل اللب في عملية التكرير، بواسطة إمراره خلال شرائح دوارة داخل مصفاة التكرير؛ فينتج عن ذلك تحلل جدر خلايا ألياف الخشب، الأمر الذي يؤدي إلى تكوين ألياف أكثر مرونة. وبتكرار هذه العملية عدة مرات يتم الحصول على ورق ذي جودة أعلى. وبعد ذلك يتم غسل اللب، وترشيحه، وتجفيفه، ثم إضافة بعض المواد المبيضة.
وتقسم الأخشاب المستخدمة في صناعة الورق إلى نوعين:
الأول : أخشاب لينة: مثل أخشاب شجر الصنوبر، والأناناس، والتنوب. وتتميز هذه الأخشاب بأليافها الطويلة؛ ولذا تُستخدم في صناعة معظم أنواع الورق.
الثاني أخشاب صلبة: مثل أخشاب شجر الصمغ، والحور، والقيقب، والبلوط. وتتميز هذه الأخشاب بأليافها القصيرة. ويستخدم لب هذه الأخشاب في صناعة أوراق الطباعة، والكتابة، والأنواع الفاخرة من الورق.
ونظراً إلى فقر الكثير من دول العالم من الغابات، يلجأ عدد منها إلى إضافة قش الأرز والقمح إلى لب الأخشاب في تصنيع الورق.
وبعد مرحلة التكرير تأتي مرحلة تشكيل العجينة على هيئة أفرخ. وقديماً كان ذلك يتم بطريقة يدوية، حتى جاء الفرنسي نيكولاس روبرت (Nicholas Robert )، في عام 1798 واستحدث البكرات لفرد عجينة اللب.
وفى عام 1803، قام الأخوان الإنجليزيان هنري وسيلي فوردينيه (Fourdinier Brothers ) بتصنيع آلة عرفت باسم "آلة فوردينيه". حيث ظلت هي الآلة الأساسية في تصنيع الورق حتى يومنا هذا. ويبلغ عرض هذه الآلة عشرة أمتار، وطولها أكثر من مائة متراً، وتستطيع إنتاج فرخ متصل من الورق بعرض عشرة أمتار، وبسرعة تصل لأكثر من تسعمائة متر من الورق في الدقيقة الواحدة.
وتُكَوَّن الأفرخ عن طريق نشر عجينة اللب فوق سير دائم الحركة والاهتزاز، حيث تؤدي إلى تساقط الماء وانحساره عن العجينة بمساعدة آلات ماصة. تتبقى بعد ذلك حصيرة من الألياف شبه الجافة التي تعصر خلال أقراص دوارة، ثم تمرر على أسطوانة تجفيف مسخنة بالبخار فيزال معظم محتواها المائي. ثم تنعَّم أسطح الأفرخ المجففة بواسطة ضغطها بين أسطوانات آلة خاصة يطلق عليها "آلة التصقيل"، ثم تُطوى الأفرخ، وتلف - بعد ذلك - على بكرات.
ومن الملاحظ أن الروابط الكيميائية التي تسبب قوة الورقة، وتماسكها تنشأ أساساً خلال مرحلة التجفيف، الأمر الذي يتطلب إجراء هذه المرحلة بكفاءة عالية.
تختلف أنواع الورق تبعاً للطريقة المستخدمة في تصنيعه، وتبعاً للمعالجات الكيميائية التي تُجرى عليه خلال التصنيع. وعادة ما تختلف تلك الطريقة وهذه المعالجات باختلاف الغرض المراد استخدام الورق فيه. فعلى سبيل المثال، يصنع ورق الطباعة من الألياف المستخلصة بالطريقة الكيميائية، ويعالج لمنع تشرب الحبر أثناء الطباعة.
أما أوراق التغليف، فيتم تلميعها وصقلها لتبدو لامعة براقة، كما أنها تعالج معالجة خاصة لتلافي تشربها بالسوائل. أما أوراق الدعاية والإعلان، فتغطى بطبقة خليط من الصلصال النقي والمواد اللاصقة.
وتكون أوراق الكتابة العادية قليلة التكلفة، إذ تصنع من الألياف المستخلصة ميكانيكياً. أما المناديل الورقية وأوراق النشاف والصناديق الورقية، فتصنع من الألياف المعاد تصنيعها (Recycled Fibers ) .
ومن أكثر أنواع الورق رواجاً:
ورق الجرائد : وهو ورق خفيف قليل المتانة قصير العمر شديد التشرب للسوائل.
ورق المجلات: وهو يشبه ورق الجرائد، إلا أنه يتميز عنه بلمعانه الواضح.
ويصنع كلا النوعين من اللب المستخلص بالطريقة الكيميائية.
ورق الطباعة: يصنع من اللب المستخلص بالطريقة الكيميائية كذلك، إلا أنه يضاف إلى عجينته أنواعٌ من الخِرَق، ثم يعاد معالجة العجينة كيميائياًّ. ويتميز هذا النوع بمقاومته الشديدة للرطوبة وقلة امتصاصه للسوائل.
ورق الكرتون : ويوجد منه نوعان:
- النوع المضلع : ويتكون من عدة طبقات، ويُستخدم لإنتاج صناديق التعبئة.
- النوع الرمادي : ويصنع بتجفيف عجينة اللب المستخدمة فيه بأفران خاصة، بدلاً من أسطوانات التجفيف، ويُستخدم في تجليد المطبوعات المختلفة.
الورق المقوى: ويعالج اللب المستخدم في تصنيعه بمواد كيميائية مختلفة، ويُطْلَى بطبقات من الشمع، حيث يستخدم في تغليف المواد الغذائية.
وأولى دول العالم في إنتاج الورق هي الولايات المتحدة الامريكية وكندا إذ يصل إنتاجهما مجتمعَيْن إلى 40% من الإنتاج العالمي. وعلى الرغم من غزارة إنتاجهما من الورق، إلاّ أن استهلاكهما المتزايد يصل إلى حد استهلاك معظم الإنتاج، واستيراد الورق من مناطق أخرى من العالم.
وعندما وصلت صناعة الورق إلى أوروبا، ظهرت بدايات الميكنة مع الاستخدام الأول لآلة السحق، وهي آلة استُخدمت من أجل الإسراع أكثر بعملية نقع الأسمال وتحويلها إلى عجينة. وبحلول عام 1495 مورست صناعة الورق في جميع أنحاء أوروبا. وقد استُخدمت مادة الجيلاتين كمادة تغرية لأول مرة عام 1337، وقد تم إنتاجها بصفتها غراء حيواني من الجلود والقرون الأظلاف. وكان الورق النهائي يغمر في محلول ساخن من مادة الجيلاتين للحصول على منتج نهائي أملس وثابت ولتقوية الورق وجعل صبغات السطح والأحبار أقل قابلية للانتشار. وقد أدت ميكنة إنتاج الورق في أوائل القرن التاسع عشر إلى ظهور مجموعة كبيرة ومتنوعة من أشكال الورق، خصوصاً بعد استخدام عجينة الخشب الميكانيكية.
التعرف على الورق
من السهل نسبياً التفريق بين الورق والمواد الأخرى، ولكن من الصعب تحديد أنواع معينة من الورق. وبالنسبة للورق الحديث المطبوع، فعادةً ما يكون تاريخ الإنتاج هو أفضل وسيلة للتعرف على نوع الورق. غير أن هنالك كثير من المجموعات، خصوصاً بعد عام 1820، عندما كان يتم اختبار العديد من الألياف (بدايةً من القش وحتى عشب الحلفاء)، وعندما استُخدمت مجموعات مختلفة من مواد التبييض والعوامل المساعدة على تغرية الورق الكيميائي. وتؤدى هذه المجموعات إلى تعقيد التعرف على الورق، بحيث لا يكون التحديد الدقيق ممكناً إلا من خلال التحليل الكيميائي وتحليل الألياف فقط. ويختلف الورق المصنوع بالآلات عن الورق اليدوي الصنع فى عديد من الأوجه، ولكن انتظام الألياف هو أكثر هذه الأوجه لفتاً للنظر. ففي الورق اليدوي الصنع، يتسبب غمر مناطق العفن أو su (باليابانية) في السائل المعلق المكون من الماء والألياف مع رجّ الماء وترشيحه باستخدام مصفاة، فى تشابك الألياف عشوائياً مما يزيد من قوة الورق. وعلى عكس ذلك، يتم إنتاج الورق المصنوع باستخدام الآلات على أسطوانة دائمة الدوران، وتتسبب حركة دوران الآلة فى محاذاة الألياف لبعضها البعض في اتجاه واحد، مما يجعل الورق أضعف بعض الشيء على طول "اتجاه الألياف," أو اتجاه الآلة. ويوجد اتجاه الألياف هذا في المنتجات الورقية الأخرى، مثل الكرتون والحافظات.
يمكن أن يتجعد الورق الذي يُطوى عكس اتجاه الألياف مشكلاً ثنيات غير مستوية، كما أن الورق الذي يتم ترطيبه باستخدام مادة لاصقة يتمدد أكثر وأكثر على عرض اتجاه الألياف بأكثر مما يتمدد على طوله. ولتحديد اتجاه الألياف فى التوريدات, يمكن تقويس الورق في كلا الاتجاهين, وسوف يُظهر اتجاه الألياف مقاومةً أقل. وهنالك اختبار بسيط آخر يمكن إجراؤه عن طريق تمزيق الورق في كلا الاتجاهين، فسيتمزق الورق بسهولة أكبر على طول اتجاه الألياف.
ونظراً للمعدل المزعج لتلف الورق الحديث، تم بذل كثيرا من الجهود لتطوير ورق مستقر كيميائياً، قائم على الأنواع القلوية المقواة في الأساس. وفي السنوات الأخيرة، اهتمت معظم دول الغرب بإنتاج الورق القلوي. ونظراً لأن عمليات تصنيع الورق التي تنطوي على عمليات معالجة قديمة للأحماض تتسبب في تلوث المجاري المائية والجو والتربة، فقد دفعت اللوائح الحكومية صناعة الورق نحو إجراء عمليات معالجة أكثر نظافةً وأقل تلويثاً.
ولذلك فكثير من الورق الذي يتم إنتاجه في الوقت الحالي في الدول الصناعية هو ورق غير حمضي، بل قلوي. ومع ذلك فلا يزال ورق الخشب الأرضي الرخيص يصنع لغرض طباعة الجرائد وبعض الاستخدامات الأخرى غير الدائمة. ويتلف هذا الورق سريعاً، مما يؤدي إلى ظهور مشكلات "الورق الهش" في المكتبات على مستوى العالم. وتُعتبر هذه المشكلات حادةً في الدول المتقدمة على وجه الخصوص، حيث يكون كثير من إنتاج ورق الكتب حامضياً، ويكون الجو غير مناسب.
المخاوف بخصوص الحالة
يتأثر الورق بشدة بالبيئة المحيطة. فمن السهل تعرضه للتلف بسبب الرطوبة العالية ودرجات الحرارة المرتفعة، التي تعجل من تدهوره كيميائياً. ويتلف ورق عجينة الخشب الأرضي سريعاً بسبب المواد الكيميائية التي يحتوي عليها وبوجه خاص- الأحماض ومادة اللجنين -ويصير هشاً بسرعة. وقد تسبب انتشار استخدام ورق عجينة الخشب الأرضي، مع قصر وضعف الألياف ومستوى الحمضية العالي, فى حدوث مشكلاتٍ خطيرةً للمكتبات ومخازن الأرشيف التي يتعين عليها حفظ مواد تصبح بسرعة هشة وغير مستقرة. ويمكن أيضاً أن يتلف الورق المصنوع من عجينة الخشب الكيميائي أو حتى من الأسمال بسبب الاستخدام الضار لمواد التبييض ومواد التغرية، مثل مركبات راتينج الألومنيوم. ونظراً لأنه قد تم إنتاج كمية كبيرة من الورق على مستوى العالم من الخشب الأرضي بعد عام 1860، فإن كافة المكتبات ومخازن الأرشيف تواجه أزمة كبرى فى الحفظ.
الاختبارات التشخيصية
هنالك العديد من الاختبارات التي تساعد على تحديد عمر الورق ومكوناته، وكذلك التحقق من خواص الاستقرار الأساسي للمواد الواقية، مثل حافظات الملفات. ولاختبار استقرار المواد الواقية أهمية خاصة لأن الحافظات الحمضية، والمحافظ, والصناديق, وما شابه قد تؤدى إلى تدهور محتوياتها من خلال انتقال الأحماض. وقد يحدث تدهور سريعٌ بسبب الفشل في استخدام الطرق الكيميائية لمعادلة الأحماض في الورق أو تحييدها، أو في توظيف التسكين والتخزين المستقرين كيميائياً (المحايدين للأحماض أو المقاومين لها). ومن الممكن أن يبطئ التسكين القلوي من سرعة التدهور بشكل كبير. وعند شراء منتجات تسكين الورق أو الكرتون، فمن الأهمية بمكان التأكد من أنها مستقرة كيميائياً من خلال إجراء بعض الاختبارات البسيطة، سواء كانت شركة البيع تعلن أو لا تعلن عن منتجاتها بصفتها "سليمة ومناسبة لمخازن الأرشيف" أو "خالية من المواد الحمضية" والاختباران الأساسيان للحمضية ولمادة اللجنين هما:
اختبار الحمضية
اختبار pH - هنالك عدة طرق لاختبار الخواص الحمضية للورق هي: اختبارات تحليل الحجم من خلال الاستخلاص البارد والساخن (تتطلب هذه الاختبارات عينة هالكة، ومقاييس pH ووسط محكوم تماماً) واختبارات pH للأسطح. ويمكن إجراء اختبارات الأسطح باستخدام أقلام pH، أو سائل كيميائي، أو أشرطة pH. وعلى سبيل المثال، يتطلب اختبار قطعة من حافظة الملفات توفر المواد التالية: 10 سنتيمترات مربعة من المايلر (فيلم بوليستر) وورق نشاف, وقطَّارة (أو حاوية شبيهة) تحتوي على ماء مقطر، وأشرطة pH .
1ـ ضع قطعة من المايلر (Mylar) تحت المنطقة المراد اختبارها وقم بصب قطرة من الماء المقطر على الحافظة على بعد 5 سنتيمترات من أية حافة.
2ـ ضع الجانب الملون من شريط اختبار pH المناسب على المنطقة الرطبة من الحافظة. وأكثر المجالات فائدةً هي 4-7 و5-10. وبالنسبة للخام الذي من المحتمل أن يكون حامضياً، استخدم المقياس 4-7. وبالنسبة للخام المعروف بخلوه من المواد الحمضية، استخدم المقياس 5-10.
3ـ ضع قطعة من المايلر على الشريط للتأكد من أنه ملامس تماماً لسطح الورق.
4ـ إذا كان الورق أو الكرتون المراد اختباره سميكاً أو يحتوي على غلاف ظاهر على السطح، قم بتقشير جزء من الطبقة الخارجية واختبر ما تحت هذه الطبقة للحصول على قراءات أكثر دقةً.
5ـ بعد مرور 30 ثانيةً تقريباً، خذ شريط الاختبار وقارنه بكود اللون الموجود على الصندوق. فهذا من شأنه أن يعطيك قراءة واضحةً. وفي حالة اختبار صفحة من كتاب، ضع قطعة من الورق النشاف فوق منطقة الاختبار الرطبة وتحتها لعدم تلف الصفحات المجاورة.
