การผลิตกระดาษ

การผลิตกระดาษการก่อตัวของแผ่นด้านหรืออัดเป็นแผ่นมักจะเป็นเส้นใยเซลลูโลสจากการแขวนลอยบนหน้าจอลวด กระดาษเป็นวัสดุพื้นฐานที่ใช้สำหรับการสื่อสารเป็นลายลักษณ์อักษรและการเผยแพร่ข้อมูล นอกจากนี้กระดาษและกระดาษแข็งยังมีวัสดุสำหรับการใช้งานอื่น ๆ อีกหลายร้อยแห่งเช่นการห่อการบรรจุหีบห่อการเช็ดด้วยฉนวนและการถ่ายภาพ

กระดาษคำนี้ได้มาจากชื่อของต้นกกต้นกกที่เติบโตขึ้นอย่างมากมายตามแม่น้ำไนล์ในอียิปต์ ในสมัยโบราณชั้นเส้นใยที่อยู่ภายในลำต้นของพืชนี้จะถูกลบออกวางเคียงข้างกันและข้ามในมุมที่เหมาะสมกับชุดของชั้นอื่นจัดเรียงในทำนองเดียวกัน แผ่นที่เกิดขึ้นจึงถูกชุบและกด เมื่อทำการอบแห้งต้นยางกลูอิไลค์ของพืชทำหน้าที่เป็นกาวประสานชั้นเข้าด้วยกัน Defibring ที่สมบูรณ์ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในการผลิตกระดาษรุ่นใหม่ไม่ได้เกิดขึ้นในการเตรียมกระดาษปาปิรัส ต้นกกเป็นวัสดุการเขียนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในสมัยโบราณและต้นกกจำนวนมากยังคงอยู่รอด

กระบวนการผลิตกระดาษ

พัฒนาการทางประวัติศาสตร์

การผลิตกระดาษสามารถตรวจสอบได้ถึงโฆษณา 105 เมื่อ Ts'ai Lun เจ้าหน้าที่ของราชสำนักของจีนสร้างกระดาษหนึ่งแผ่นโดยใช้ปอสาและเส้นใยการพนันอื่น ๆ พร้อมกับเศษปลาเศษผ้าเก่าและเศษป่าน ในการเดินทางช้าไปทางตะวันตกศิลปะแห่งการทำกระดาษถึงซามาร์คันด์ในเอเชียกลางใน 751; และใน 793 กระดาษแรกถูกสร้างขึ้นในแบกแดดในช่วงเวลาของHārūn ar-RashīdกับยุคทองของวัฒนธรรมIslāmicที่นำกระดาษไปยังชายแดนของยุโรป

ในศตวรรษที่ 14 มีโรงกระดาษจำนวนหนึ่งในยุโรปโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสเปนอิตาลีฝรั่งเศสและเยอรมนี การประดิษฐ์การพิมพ์ในปี 1450 ทำให้ความต้องการกระดาษเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตลอดศตวรรษที่ 18 กระบวนการผลิตกระดาษยังคงไม่เปลี่ยนแปลงโดยมีผ้าลินินและเศษผ้าฝ้ายเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิต โรงงานกระดาษเริ่มประสบปัญหาการขาดแคลนมากขึ้น ในศตวรรษที่ 18 พวกเขายังโฆษณาและขอร้องต่อสาธารณะสำหรับผ้าขี้ริ้ว เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีกระบวนการในการใช้วัสดุที่มีอยู่อย่างอุดมสมบูรณ์

การปรับปรุงในวัสดุและกระบวนการ

ในปี 1800 มีการตีพิมพ์หนังสือเล่มหนึ่งซึ่งเปิดตัวการพัฒนาวิธีปฏิบัติสำหรับการผลิตกระดาษจากเยื่อไม้และเยื่อกระดาษผักอื่น ๆ กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษที่สำคัญหลายขั้นตอนได้รับการพัฒนาอย่างค่อยเป็นค่อยไปซึ่งทำให้อุตสาหกรรมกระดาษพึ่งพาการใช้เศษผ้าฝ้ายและลินินและทำให้การผลิตขนาดใหญ่ในปัจจุบันเป็นไปได้ การพัฒนาเหล่านี้มีสองเส้นทางที่แตกต่างกัน ในหนึ่งชิ้นส่วนเส้นใยและเส้นใยถูกแยกออกจากโครงสร้างไม้โดยวิธีกล และอีกด้านหนึ่งไม้นั้นได้สัมผัสกับสารละลายเคมีที่ละลายและกำจัดลิกนินและส่วนประกอบไม้อื่น ๆ ทิ้งเส้นใยเซลลูโลสไว้ด้านหลัง ทำด้วยวิธีการทางกลเยื่อไม้บดประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งหมดของไม้จึงไม่เหมาะสำหรับกระดาษที่ต้องการความขาวและความคงทนสูง เยื่อไม้ที่ทำจากไม้เช่นโซดาและเยื่อซัลไฟต์ (อธิบายไว้ด้านล่าง) จะใช้เมื่อต้องการความสว่างสูงความแข็งแรงและความคงทน เยื่อไม้ Groundwood ถูกผลิตขึ้นครั้งแรกในประเทศเยอรมนีในปีพ. ศ. 2383 แต่กระบวนการนี้ไม่ได้นำมาใช้อย่างกว้างขวางจนกระทั่งประมาณปี 1870 เยื่อกระดาษโซดาถูกผลิตขึ้นครั้งแรกจากไม้ในปี 1852 ในประเทศอังกฤษและในปี 1867 มีการออกสิทธิบัตรในสหรัฐอเมริกา กระบวนการ.

กระดาษหนึ่งแผ่นประกอบด้วยเส้นใยเซลลูโลส (“ waterleaf”) เท่านั้นที่สามารถดูดซับน้ำได้ ดังนั้นหมึกที่ใช้น้ำและของเหลวอื่น ๆ จะซึมซับและแพร่กระจายในนั้น การทำให้มีความชื้นของกระดาษที่มีสารต่าง ๆ ที่ชะลอการเปียกและการเจาะที่เรียกว่าการปรับขนาด

ก่อนปี 1800 แผ่นกระดาษมีขนาดโดยการทำให้ชุ่มด้วยกาวสัตว์หรือเหงือกผักกระบวนการที่มีราคาแพงและน่าเบื่อ ในปี 1800 Moritz Friedrich Illig ในประเทศเยอรมนีค้นพบว่ากระดาษอาจมีขนาดเป็น vats ด้วย rosin และ alum แม้ว่า Illig จะตีพิมพ์การค้นพบของเขาในปี 1807 แต่วิธีนี้ไม่ได้ใช้อย่างกว้างขวางเป็นเวลาประมาณ 25 ปี

การค้นพบธาตุคลอรีนในปี พ.ศ. 2317 (ค.ศ. 1774) นำไปใช้ในการผลิตกระดาษฟอกขาว อย่างไรก็ตามการขาดความรู้ทางเคมีในเวลานั้นส่งผลให้การผลิตกระดาษด้อยคุณภาพโดยวิธีการทำให้เสียชื่อเสียงเป็นเวลาหลายปี การฟอกคลอรีนเป็นเทคนิคการผลิตกระดาษที่นิยมใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน

การแนะนำของเครื่องจักร

ก่อนที่จะมีการประดิษฐ์เครื่องทำกระดาษกระดาษหนึ่งแผ่นในเวลาเดียวกันโดยการจุ่มเฟรมหรือแม่พิมพ์ที่มีการคัดกรองด้านล่างลงในถังสินค้า การยกแม่พิมพ์ช่วยให้น้ำไหลออกจากแผ่นบนหน้าจอ แผ่นถูกกดและแห้ง ขนาดของแผ่นเดียวถูก จำกัด ขนาดของกรอบและแม่พิมพ์ที่ผู้ชายสามารถยกจาก vat ของสต็อก

ในปี ค.ศ. 1798 นิโคลัส - หลุยส์โรเบิร์ตในฝรั่งเศสได้สร้างสายพานหน้าจอเคลื่อนไหวซึ่งจะได้รับการไหลเวียนอย่างต่อเนื่องและส่งกระดาษเปียกที่ไม่แตกกระจายไปยังม้วนบีบหนึ่งคู่ รัฐบาลฝรั่งเศสยอมรับงานของโรเบิร์ตโดยการอนุญาตสิทธิบัตร

เครื่องจักรกระดาษไม่ได้กลายเป็นความจริงในทางปฏิบัติอย่างไรก็ตามจนกระทั่งวิศวกรสองคนในอังกฤษทั้งคู่คุ้นเคยกับความคิดของโรเบิร์ตสร้างการปรับปรุงรุ่นสำหรับนายจ้างของพวกเขาเฮนรี่และ Sealy Fourdrinier ในปีค. ศ. 1807 พี่น้อง Fourdrinier ได้รับสิทธิบัตรด้วย อีกสองปีต่อมาเครื่องทำกระดาษทรงกระบอก (อธิบายไว้ด้านล่าง) ถูกคิดค้นโดยจอห์นดิกคินสันผู้ผลิตกระดาษชาวอังกฤษ จากจุดเริ่มต้นน้ำมันดิบเครื่องจักรผลิตกระดาษที่ทันสมัยพัฒนา ในปี 1875 มีการใช้กระดาษเคลือบด้วยเครื่องจักรเพื่อใช้ในการพิมพ์ halftones โดยกระบวนการ photoengraving ใหม่และในปี 1884 Carl F. Dahl ได้ประดิษฐ์เยื่อกระดาษซัลเฟต (คราฟ) ใน Danzig ประเทศเยอรมนี

ถึงแม้ว่าเครื่องจักรกระดาษจะเป็นสัญลักษณ์ของการใช้เครื่องจักรของอุตสาหกรรมกระดาษทุกขั้นตอนของการผลิตตั้งแต่การตัดต้นไม้ไปจนถึงการจัดส่งผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปก็เห็นว่าการใช้เครื่องจักรเพิ่มขึ้นอย่างมากทำให้ลดการใช้แรงงานมือ เนื่องจากการดำเนินการผลิตกระดาษจำเป็นต้องมีการเคลื่อนย้ายวัสดุจำนวนมากซ้ำ ๆ การออกแบบและการใช้เครื่องจักรของอุปกรณ์ขนถ่ายวัสดุจึงเป็นสิ่งสำคัญต่อการพัฒนาอุตสาหกรรม

แม้ว่าสิ่งประดิษฐ์และวิศวกรรมสมัยใหม่จะเปลี่ยนงานฝีมือโบราณให้กลายเป็นอุตสาหกรรมที่มีเทคนิคสูง แต่การดำเนินการขั้นพื้นฐานในการผลิตกระดาษก็ยังคงเหมือนเดิมจนถึงทุกวันนี้ ขั้นตอนในกระบวนการดังต่อไปนี้: (1) การระงับเส้นใยเซลลูโลสจัดทำขึ้นโดยการตีในน้ำเพื่อให้เส้นใยแยกออกจากกันอย่างทั่วถึงและอิ่มตัวด้วยน้ำ (2) สต็อกกระดาษถูกกรองบนหน้าจอทอเพื่อสร้างแผ่นใยด้าน; (3) แผ่นเปียกถูกกดและถูกบีบอัดเพื่อบีบน้ำส่วนใหญ่ออกไป (4) น้ำที่เหลือจะถูกลบออกโดยการระเหย; และ (5) ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานแผ่นกระดาษแห้งจะถูกบีบอัดเพิ่มเติมเคลือบหรือเคลือบ

ความแตกต่างระหว่างเกรดและประเภทกระดาษที่แตกต่างกันพิจารณาโดย: (1) ประเภทของเส้นใยหรือเยื่อกระดาษ (2) ระดับของการตีหรือการกลั่นของสต็อก (3) การเพิ่มวัสดุต่าง ๆ ในสต็อก (4)) เงื่อนไขการก่อตัวของแผ่นรวมถึงน้ำหนักพื้นฐานหรือสารต่อหน่วยพื้นที่และ (5) การรักษาทางกายภาพหรือทางเคมีที่ใช้กับกระดาษหลังจากการก่อตัวของมัน