پیدایش کاغذ
نخستین کسانی که به فکر ساختن کاغذ افتادند، چینی ها بودند. آنها حدود سال 105 میلادی به روشی که عمومأ به فردی به نام کای لون نسبت داده می شود، این کار را آغاز کردند. او به فکر افتاد که پارچه های کهنه، طنابها ودیگر مواد گیاهی –کتان پوست درخت توت(مورد) و نی بامبو را پوسانده در یک هاون بکوبد تا الیاف آنها جدا شود. خمیری را که به این ترتیب به دست می آمد، در یک تشت بزرگ وپر از آب حل میکردند. سپس به کمک صفحه ای که با ترکه های ظریف بامبو بافته می شد الیاف را بیرون می کشیدند؛ به این ترتیب که آن را چندین بار تا عمق لازم در آب فرو می بردند. برگهایی که از این فرمها بیرون کشیده می شد، بر سطوح صاف پهن کرده ودر آفتاب خشک می کردند. در سال 1957 در باقیائو واقع در ایالت شانسکی (چین) قطعاتی از کاغذ قدیمی را در گوری باستانی متعلق به قرن دوم قبل از میلاد مسیح باز یافتند. با وجود این کای لون را می توان به دلیل ابداع مواد اولیه تازه وبه سبب بهبود روشهای ساخت کاغذ یک مکتشف به شمار آورد. به حسب روایات روش چینی ساخت کاغذ قرنها به صورت یک راز حفظ شد تا این که در قرن هفتم گروهی از کاغذ سازهای چینی به اسارت مسلمانان در آمدند. در سال 751 چینی ها در ترکستان از مسلمانان شکست خوردند.اسرایی که به سمرقند انتقال یافتند،مجبور بودند به حرفه خود اشتغال ورزند. در میان آنها، کاغذ سازها، دانش خود را در قبال آزادی به فاتحان آموختند.گسترش این صنعت در سمر قند به دلیل وجود کشتزارهای وسیع کتان وشاهدانه وکانالهای آبیاری که آب فراوان داشتند تسهیل گشت.
چهل سال بعد در سال 793 کار گاه کاغذ سازی دیگری در بغداد تأسیس شد، چرا که هارون الرشید کاغذ سازهای چینی را به بغداد آورده بود. مع ذالک در این زمان غرب به صورت جدای از شرق زندگی می کردند واسلام صاحب اختیار مدیترانه که مهمترین راه ارتباطی به شمار می رفت، باقی ماند. وهمین می رساند که چرا باید بیش از پانصد سال انتظار کشید تا کاغذ به اروپا وارد شود. روش ساخت کاغذ از ایران به سوریه، دمشق، بین النهرین، بغداد ودر نهایت به مصر راه می یابد. با واسطۀ تمدن اسلام وبه عبارت دقیقتر فتوحات مسلمان در اسپانیاست که کاغذ در قرن دهم در اروپا شناخته می شود. جنگهای صلیبی ومراودات تجاری که این جنگها با بنادر شرق به وجود آوردند به دیگر کشورهای اروپایی اجازه داد این وسیله جدید کتابت را بشناسند.
مواد تشکیل دهنده کاغذ
مواد اولیه ای را که در ساختن کاغذ مورد استفاده قرار می گیرند، می توان به سه گروه تقسیم کرد: مواد سلولزی، عوامل چسبنده و مواد اضافی.
1-مواد سلولزی
مواد سلولزی را بصورت مستقیم ویا غیر مستقیم از گیاهان می گیرند.گیاهان یکساله نظیر پنبه کتان شاهدانه وکنف را پس از استفاده در نساجی به صورت خمیر کاغذ در می آورند.الیاف آنها از سلولز تقریبأ خالص تشکیل می شود؛ زیرا دیگر مواد متشکله گیاهی در جریان عملیات ساختن الیاف نساجی حذف شده اند. با وجود این به هنگام تهیه خمیر کاغذ الیاف دیگری به آنها افزوده می شود: آلفا که به آن اسپارت نیز گفته می شود یا گندم چاودار جو یا جو سیاه. در میان درختان مخروطیان (کاج ،سرو،صنوبر وغیره) نسبت به درختان دارای برگ پهن(چنار، سپیدار،تبریزی و...) مقدار زیادتری سلولز تولید می کنند.چوب در کنار سلولز خالص یا سلولز آلفا شامل مواد دیگری است که اهم آنها عبارت است از لینین وهمی سلولزها(سلولزهای بتا وگاما) قبل از توصیف مولکول سلولز، جا دارد آن را در محیط خود آن چنان که هست نشان می دهیم: لیف گاهی وبه عبارت دقیقتر سلول گیاهی.همه سلولها از تقسیم کامبیوم شکل می گیرند.آنها به حسب راستای انتشارشان به سلول چوب(انتشار داخلی) یا سلول لیبر(انتشار بیرونی) تبدیل واز یکدیگر متفاوت می شوند.لینین تنها به هنگام عمل لینیفیکاسیون، زمانی که سلولها به سلولهای چوب تغییر شکل می دهند، در ساختار فیبری اصولأ لایه میانی ولایه نخستین ته نشین می شود. سلول گیاهی بالغ به خلاف سلول حیوانی دارای دواره ای است مرکب از چندین قشر. بیرونی ترین آنها یا لایۀ نخستین حاوی لینین بسیاری است که با کمی پکتین وسلولز.سلولز به شکل میکرو فیبر هایی پراکنده می شود.لایه ثانوی شامل سه قشر است واستخوان بندی سلول گیاهی را تشکیل می دهد.قشر های مختلف از میکرو فیبرهایی تشکیل می شوند که گرایش متوسط آن از قشری به قشر دیگر فرق می کند.ضخیم ترین قشر، قشر میانی است که حاوی بیشترین سلولز به شکل فیبرهایی جهت دار است.در قشر درونی جهت فیبر های سلولز تقریبأ عمود بر فیبرهای قشر قبلی است.
الف-سلولز
سلولز پلیمری است طبیعی که زنجیرۀ خطی طویل آن فقط در یک فر مول شیمیایی تشکیل شده است،یعنی گلوکز6o12H6C.دیمری که از اجتماع دو مولکول گلوکز شکل گرفته سلوبیوز نامیده می شود همین دیمر است که واحد واقعی مکرر سلولز می باشد.نمایش یک مولکول سلولز مرکب از n مولکول گلوکز چنین است: گروههای پر شمار هیدروکسیل سلولز می توانند به دیگر زنجیره های سلولز بپیوندند.این پیوند ها را (پلهای هیدروژن) می نامند. مولکول کلان(ماکرو مولکول) در این هنگام دسته ها را تشکیل می دهند:رشته های مسیل (مربوط به بخشهای ریز معلق در محلولهای چسبنده) هنگامی که آنها به یکدیگر متصل می شوند، ترکیباتی حجیم تر به وجود می آورند: فیبریها، همین فیبرها هستند که چون به نمونه های متعدد دیگر بپیوندند فیبرهای گیاهی به معنای واقعی کلمه را به وجود می آورند. پیوندهیدروژن پایه واساس گروه بندی مواد برخی از نواحی مولکولهای سلولز است که به این ترتیب کریستالیت ها را تشکیل می دهد.در این کریستالتها، ساختار ماده بقدری متراکم است که غالب عوامل شیمایی نمی تواننددر آن نفوذ کنند.هر فساد شیمیایی که روی دهد در نواحی بارزتر که به آنها بی شکل می گویند،دیده می شود. مقاومت مکانیکی کاغذ نه تنها به طول الیاف بستگی دارد، بلکه بویژه اتصالات هیدروژنی که طی فرایند ساخت کاغذ در موقع خشک کردن شکل می گیرد نیز بستگی دارد. هنگامی که الیاف روی یکدیگر قرار می گیرند، پیوند مستقیم میان فیبرها که تا این هنگام وجود ندارد،یا نادر است-جایگزین اتصالات فیبر-آب می شوند.این پیوندها میان فیبرها و میان گروههای هیدروکسیل OH که بر فیبرهای مختلف جای گرفته اند،ازاین رواست که
یک ورقه کاغذ کهنه را می توان تنها با مر طوب کردن آن استحکام بخشید؛چرا که اتصالات حاوی 6تا 8 درصد آب باشد.اگر آب خمیر کاغذ بشدت گرفته شود، الیاف از جهت طولی خود را جمع می کنند وحتی صدمه می بینند.در این هنگام اتصالات میان فیبرها بسیار زیاد می شود وکاغذ انعطاف پذیری خود را از دست می دهد فشار ها مکانیکی که بر فیبرها وارد می شود دیگر در طول فیبرها توزیع نمی شود وفیبرها می شکنند.
ب-همی سلولز
همی سلولز شامل یک سلسله موادی است که با سلولز وگلوگز ودیگر قندها ترکیب شده است.زنجیرهایی که تشکیل شده اند کوتاه وغالبأ شاخه شاخه شده اند.مولکولهای همی سلولز گرایش زیادی به تشکیل اتصالات هیدروژنی دارند.انها بسیار جاذب آب ومتصل شونده هستند ورشته ها یمسیل را-که در بطن فیبرها با یکدیگر اجتماع می کنند در خود ادغام می کنند. همی سلولز بعکس مولکولهای سلولز آلفا براحتی در آب قلیایی حل می شوند.
ج-لیگنین
لیگنین ماده طبیعی سختی است با ویژگی پولیمری ضعیف که بویژه در الیاف چوب فراوان است.ترکیب شیمیایی آن هنوز کاملأ شناخته نشده؛اما بی شک پیچیده تر از ترکیب شیمیایی سلولز آلفاست.در روشهای ساخت کاغذ کوشش می شودبرای آزاد کردن الیاف سلولز وبه این دلیل که مولکولهای لیگنین به سختی ارتباطات هیدروژنی- که برای مقاومت کاغذ ضروری است-بر قرار می سازند،قبل از هر چیز این ماده را از خمیر کاغذ حذف کنند.بعلاوه لیگنین تأثیر عوامل بیرونی بویژه را بشدت پذیرا می شود.
2-عوامل چسبنده
عوامل چسبنده موادی هستند که برای جلوگیری از ماهیت جذب رطوبت کاغذ به آن اضافه می شوند.در واقع باید کاغذ را با عوامل چسبنده ای پوشاند که اثر چاپ یا دستنوشت را ممکن سازد.یک کاغذ فاقد عامل چسبنده مرکب را بسرعت جذب می کند واین امر کاغذ را لکه دار می سازد.از همان آغاز، به کاغذ ها عوامل چسبنده اضافه می کرده اند.مسلمانان از چسب گیاهی (سریش) از جنس نشاسته استفاده می کردند.در اروپا کاغذ سازهای شهر فابریانو استفاده از سریشم را در سال 1327 معمول کردند.این چسب از طریق حرارت دادن مواد زاید دباغی،خرده رزیره های پوست یا آلایش حیوانات مختلف به دست می آمد.به علاوه در این شیوه انجام کارهای دیگر ضروری بود. در سال 1634 در کتابچه ای پیرامون نحوۀ ساخت کاغذ برای نخستین بار به استفاده از زاج اشاره شده است. هدف از افزودن زاج به سریشم این بود که حالت لزج بودن چسب را در جریان تغلظ ودر حرارتهای مختلف از بین ببرند ومقاومت کاغذ را در مقابل نفوذ مرکب افزایش دهند.قبلأ در جر یان قرن هفدهم،عامل چسب را به خمیر تصفیه شده داخل کرده بودند. در آغاز قرن نوزدهم،هنگامی که کاغذ به شیوه مستمر در ماشین ساخته می شد، به جای چسب حیوانی از چسب گیاهی از جنس صمغ استفاده می کردند.صمغ را از تنه درختان کهن یا با خراش دادن درخت کاج استخراج می کردند.صمغهای مختلفی وجود دارد؛ اما ویژگیهای مشترک آنها داشتن اسیدیته بالاست.آنها حاوی اسید ها با ساختار ترپنیک هستند که اهم آنها اسید آبیتیک است.هیدرولیزه کردن صمغ موجب می شود که در آب حل می شود.این شیوه در سال 1830 نخست در ایالت متحده رایج شد. از سال 1880 به بعد زاج مورد استفاده از سوی سازندگان کاغذ دیگر سولفات مضاعف نیست،بلکه از سولفات آلومین استفاده می شود.