საწერი მასალების ტექნოლოგია და მათ თვისებები – ინტეგრირებული გაკვეთილის ქიმიასა და ისტორიაში

ქიმიის სწავლება მეტად საინტერესო და შემოქმედებითი პროცესია, ნებისმიერი თემა შეგვიძლია ისე გარდავქმნათ, რომ ქიმიის სწავლებასთან ერთად მოსწავლეთა საერთო ინტელექტუალური დონის ამაღლებასა და საგნისადმი ინტერესის გაღვივებასაც შევუწყოთ ხელი, საინტერესო და მიმზიდველი გავხადოთ საგაკვეთილო პროცესი.

გთავაზობთ თემას ქიმიასა და ისტორიაში ინტეგრირებული გაკვეთილისთვის. შეგიძლიათ, ის გასვლითი ფორმითაც ჩაატაროთ. ამისთვის შესაფერისი ადგილი იქნება სახელმწიფო არქივი ან ხელნაწერთა ეროვნული ცენტრი.

დამწერლობას ფესვები კაცობრიობის შორეულ წარსულში უდგას. ადამიანის ხელით შესრულებული პირველი გამოსახულებები და ნიშნები დაახლოებით 50 ათასი წლისაა. დამწერლობა დაახლოებით 6000 წლის წინ აღმოცენდა, ხოლო არქივებს, ბიბლიოთეკებსა და უძველეს საცავებს ხუთი ათასი წლის ისტორია აქვს.

ნებისმიერი დოკუმენტი ორი ძირითადი ნაწილისგან შედგება – ინფორმაციის მატარებლისა და მასზე აღბეჭდილი ინფორმაციისგან. უძველესი დროიდან დღემდე ინფორმაციის მატარებლები იცვლებოდა, ხოლო გამოსახვის საშუალებები თანდათან ვითარდებოდა და იხვეწებოდა.

თავდაპირველად იყენებდნენ ბუნებრივ ან ხელოვნურად დამუშავებულ მასალებს: ქვას, ხის ქერქს, ფოთლებს, გასანთლულ ან თიხის ფირფიტებს და სხვა.

რომაული კანონმდებლობის უძველესი ძეგლები, მათ შორის – განთქმული თორმეტი ფიცრის კანონი, ხის ფიცრებზე იყო ამოჭრილი. ძველ საბერძნეთსა და რომის იმპერიაში ლითონ- და ცვილგადაკრული ფიცრები გავრცელებული საწერი მასალა იყო. ცვილის დაფების უპირატესობა ის გახლდათ, რომ ნაწერი ადვილად იშლებოდა და მათი ხელახლა გამოყენება იყო შესაძლებელი. ასეთ დაფებზე ანგარიშები და საბუთები იწერებოდა, საწერად კი მკვრივ, წვეტიან ჯოხებს იყენებდნენ. 1786-1788 წლებში აღმოაჩინეს 25 ცვილის დაფა, რომლებიც 1331-167 წლებით თარიღდება და ამჟამად ბუდაპეშტის მუზეუმში ინახება. ცვილოვანი დაფები, კარედები, საფრანგეთსა და გერმანიაში XIII-XIV საუკუნეებში ჯერ კიდევ გამოიყენებოდა საწერ მასალად. მათი ნიმუშები დაცულია პარიზის, ჟენევის, ფლორენციისა და გერმანიის მუზეუმებში.

ძველ აღმოსავლეთშიც ასეთ დაფებს იყენებდნენ საწერად. ამას მოწმობს ის ფაქტიც, რომ ქართულშიც და სპარსულშიც წიგნის თავს „კარი“ ეწოდებოდა. უფრო გვიან პერიოდში გავრცელება პოვა მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის ისეთმა მასალებმა, როგორებიცაა პაპირუსი, ეტრატი, ჩვენი წელთაღრიცხვის დასაწყისში კი გაჩნდა ქაღალდი, რომელმაც საბოლოოდ შეავიწროვა ყველა სხვა და დღემდე უნივერსალური საწერი მასალაა.

პაპირუსი ერთ-ერთი უძველესი საწერი მასალაა. ის პირველად ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 3000 წლის წინ ეგვიპტეში გამოიყენეს. ეგვიპტელები პაპირუსს ჭაობის მცენარე ჭილისგან ამზადებდნენ, რომლის სიმაღლეც 3 მეტრს აღწევდა, ხოლო ღეროს განივკვეთი სამწხნაგოვანი ფორმისა იყო. ეს მცენარე პალესტინასა და ნუბიაში, მდორე მდინარისა და ჭაობის ნაპირებზე ველურად იზრდებოდა. პაპირუსის დამზადების პროცესი დაწვრილებითაა აღწერილი ბერძენი მეცნიერის თეოფრასტეს (ჩვ. წ. აღ-მდე 371-286 წ.წ.) და რომაელი მწერლის პლინიუს უმცროსის (ჩვ. წ. აღ. 23 ან 24-79 წ.წ.) ნაშრომებში.

პაპირუსისგან საწერ მასალას ასე ამზადებდნენ: მცენარის ღეროს წყალში ალბობდნენ და მწვანე კანს აცლიდნენ; ღეროს მჭრელი დანით სიგრძეზე, ზოლებად ჭრიდნენ და სიგანის მიხედვით ახარისხებდნენ. საუკეთესო ხარისხის საწერი მასალის მისაღებად დაახლოებით 13 სმ სიგანის ზოლებს არჩევდნენ, ვიწრო ზოლებისგან კი შედარებით დაბალი ხარისხის საწერი მასალა მზადდებოდა. წინასწარ დაჭრილ და დახარისხებულ ზოლებს სპეციალური წებოთი ერთმანეთზე აკრავდნენ და წინასწარ დასველებულ სწორ ფიცარზე ერთმანეთის გვერდით მჭიდროდ ალაგებდნენ. შემდეგ ასეთი ზოლების წყება ეწყობოდა პირველი წყების ვერტიკალურად (იხ. სურათი).

 

ამგვარად დალაგებულ პაპირუსის ზოლებს ასწორებდნენ, ხის ჩაქუჩით პრესავდნენ და მკვრივი, სწორი ფურცლის ფორმას აძლევდნენ. წებო მზადდებოდა ხორბლის ფქვილის, მდუღარე წყლისა და ღვინის ძმრისგან. ფიცარზე დაწყობილი მასალა მზეზე შრებოდა და გამომშრალი ფურცლები ძვლის ან ხის უთოთი სწორდებოდა. შემდეგ მათ სასურველ ზომაზე ჭრიდნენ ან ხის ჯოხზე ახვევდნენ და გრაგნილის ფორმას აძლევდნენ.

პაპირუსი ასეულობით წლის განმავლობაში გამოიყენებოდა და მისი დამზადება ეგვიპტეში საქარხნო წარმოებად იყო ქცეული.

საქართველოში საწერ მასალად მისი გამოყენება სათანადოდ ჯერ კიდევ არ არის შესწავლილი. საქართველოს ისტორიის მუზეუმში შემონახულია პაპირუსზე შესრულებული VIII-IX საუკუნეების ხელნაწერი. ასეთი ხელნაწერი ორია. ორივე მათგანი პალესტინიდანაა – საბაწმინდისა და სინის მთის ქართველთა მონასტრებიდან. ისინი საეკლესიო ისტორიის მკვლევარმა უსპენსკიმ ჩაიტანა რუსეთში. მოგვიანებით ერთი მათგანი საქართველოს გადმოეცა.

პაპირუსის შემდეგ უძველეს საწერ მასალად მიიჩნევა ტყავი. ჩვ.წ. აღ-მდე II-I საუკუნეებში მცირე აზიის ქალაქ პერგამონში პირველად მიიღეს სპეციალური ტექნოლოგიით სრულყოფილ საწერ მასალად გამოყვანილი ტყავი, რომელსაც „პერგამენი“ ეწოდა (ქართულად ეტრატს ვუწოდებთ). მაღალი მექანიკური გამძლეობა, სითეთრე, გამოყენების მოხერხებულობა და სხვა თვისებები პაპირუსთან შედარებით მის უპირატესობას განაპირობებდა. მცირე აზიიდან ის ფართოდ გავრცელდა სპარსეთში, საბერძნეთში, რომში. იწარმოებოდა საქართველოშიც. ეტრატი ძვირად ღირებული მასალა გახლდათ, ამიტომ მხოლოდ მდიდარი ფენისთვის იყო ხელმისაწვდომი. სიძვირის გამო ადრე დაწერილ ძველ ხელნაწერებს გადაფხეკდნენ, გაასუფთავებდნენ და ხელახლა იყენებდნენ. ასეთი პერგამენტის ფურცლები, როგორც რამდენიმე საბუთის მატარებელი, დღეს დიდ ისტორიულ ღირებულებას წარმოადგენს.

სხადასხვა ქვეყანაში ეტრატს ცხვრის, კრავის, თხის და ხბოს ტყავისგან ამზადებდნენ შემდეგი წესით: ტყავს კირნარევ ან ნაცრიან წყალში ალბობდნენ, ბალანს აცლიდნენ და კვლავ კირიან წყალში ათავსებდნენ, შემდეგ ხის დაზგებზე ჭიმავდნენ და ბასრი დანებით ფხეკდნენ. გასუფთავებული და გათხელებული ტყავი ნაჭრებად იჭრებოდა, ხის ჩარჩოებზე იჭიმებოდა და შრებოდა. სუფთა და თეთრი ზედაპირის მისაღებად მას ჯერ ცარცით ან კირით, მერე კი პემზით ამუშავებდნენ, ძვლის ან ხის უთოებით აუთოებდნენ, ბოლოს არომატული მცენარეული ზეთებით ჟღენთდნენ და სპილოს ძვლით აპრიალებდნენ.

განსაკუთრებით ფასობდა საგანგებოდ დაფერილი ბაცი ვარდისფერი ან იისფერი ეტრატის ფურცლები, რომლებზეც ზოგჯერ ოქროთი ან ვერცხლით წერდნენ. მზა ეტრატს ახვევდნენ გრაგნილებად, რომელთა სიგრძეც ზოგჯერ ათეულობით მეტრს აღწევდა. ეს მასალა გამოიყენებოდა როგორც ძვირფასი წიგნების, ასევე საბუთების შესაქმნელად.

უძველესი ქართული ხელნაწერები, V-VI საუკუნეების სასულიერო-საეკლესიო მწერლობის ძეგლები, სახარებები და ა.შ. სწორედ ეტრატზე ანუ პერგამენტზეა დაწერილი, რაც ცხადყოფს, რომ ეტრატი როგორც საწერი მასალა უძველესი დროიდან მასიურად გამოიყენებოდა. XI-XII საუკუნეებამდე ყველა ხელნაწერი ეტრატზე იწერებოდა. ძველ საქართველოში ის არა მარტო უცხოეთიდან შემოჰქონდათ, არამედ ადგილობრივადაც ამზადებდნენ, სხვაგვარად შეუძლებელი იქნებოდა, მიუხედავად სიძვირისა, ამ საწერ მასალაზე იმდროინდელი მოთხოვნის დაკმაყოფილება.

თანდათანობით ეტრატსაც გამოუჩნდა მეტოქე ქაღალდის სახით, რომელიც დღემდე ფართო მოხმარების საგანია. ათი საუკუნის წინათ ქაღალდზე შექმნილმა დოკუმენტებმა დღემდე შეინარჩუნა პირველადი ფორმა და მნიშვნელობა.

ქაღალდი როგორც საწერი მასალა ევროპელებმა აღმოსავლეთის ქვეყნებისგან მიიღეს. ჩინელი მემატიანის გადმოცემით, ის ჩვ. წ. 90-105 წლებში ადგილობრივ მოხელეს ტსაი-ლუნს გამოუგონია. ჩინელები სხვადასხვა სახის ქაღალდს ამზადებდნენ და ტექნოლოგიას ასაიდუმლოებდნენ, ვიდრე 715 წელს არაბებმა ტყვედ ჩავარდნილი ჩინელისგან არ უსწავლიათ ის და დაუხვეწავთ კიდეც – წებოს გამოყენებით ქაღალდისთვის მეტი სიმტკიცე მიუნიჭებიათ. II-VII საუკუნეებში ქაღალდი გავრცელდა აღმოსავლეთ აზიის რეგიონში (კორეა, ვიეტნამი, იაპონია).

ჩინეთში ქაღალდი მზადდებოდა თუთის ხის ტოტების ქერქისგან. ნედლი მასალა ნაცრის ან კირის ტუტე ხსნარში იხარშებოდა, რის შედეგადაც წარმოიქმნებოდა ნაზი ბოჭკო. ამ ბოჭკოს ქვის როდინებში აქუცმაცებდნენ ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე. მასას აზავებდნენ წყლით და ასხამდნენ აბრეშუმის ქსოვილდაკრულ ჩარჩოებზე ან ლითონის ბადურებზე, რომელთა ზედაპირზეც ის თანაბრად ნაწილდებოდა. წყალი ბადურიდან ჩაიწურებოდა, დარჩენილი მასა კი წარმოქმნიდა სველ ფურცელს, რომელიც ქეჩის ან მაუდის ნაჭერზე გადაჰქონდათ და პრესავდნენ დარჩენილი წყლის გამოსადევნად. მზეზე გამშრალი ფურცელი სწორდებოდა და ძვლის ან ხის უთოთი პრიალდებოდა. ხშირად ხდებოდა ფურცლის გაწებოვნება ხის ან სახამებლის წებოთი, რაც ქაღალდის ხარისხსს აუმჯობესებდა.

მე-13 საუკუნეში დაიწყო ქაღალდის წარმოებაში წყლის ენერგიის გამოყენება. ბოჭკოს დაქუცმაცება ხდებოდა წყლის წისქვილში (ასეთ წისქვილებს ქაღალდის წისქვილებსაც ეძახდნენ). ამ პერიოდში გაჩნდა ჭვირნიშნებიანი ქაღალდიც.

1779 წელს საფრანგეთში ქაღალდის ჩამოსასხმელი მანქანა შეიქმნა.

რუსეთის იმპერიაში, კერძოდ, სამარყანდში, ქაღალდის წარმოება ევროპაზე ადრე დაიწყო. 1863 წელს მიღებულ იქნა ბზე-ჩალისა და მერქნის ცელულოზა მწვავე ტუტეს წყალხსნარში ხარშვის გზით. უფრო გვიან მერქანს ხარშვისას უფრო იაფ პროდუქტს – -ნატრიუმის სულფატს ამატებდნენ და ქაღალდის მისაღებად სულფატურ ცელულოზას იყენებდნენ. ასეთი ქაღალდი მაღალი მექანიკური გამძლეობით გამოირჩეოდა. XIX საუკუნეში შეიმუშავეს ქაღალდის მიღების სულფიტური ხერხი: მერქანი იხარშებოდა კალციუმის ბისულფიტის  მჟავე ხსნარში. ამ გზით მიღებულ მერქნის ცელულოზურ ნაწილს ჰქონდა შედარებით გრძელი და ელასტიკური ბოჭკო, რომელიც ადვილად იფრქვებოდა. ამ გამოგონების წყალობით ქაღალდის წარმოებამ მიიღო ძვირფასი ნედლეული, რომელმაც მთლიანად შეცვალა ძვირად ღირებული ბამბის ბოჭკო და ჩვრის მასალა. ასეთ ცელულოზას მოცილებული ჰქონდა მერქანში შემავალი სწრაფად ჟანგვადი ლიგრინის ძირითადი მასა (ლიგრინი – არომატული აღნაგობისა და თვისებების მქონე რთული ნივთიერება. ვრცლად მის შესახებ იხ. ქაღალდის ქიმიზმში), რომელიც ჰაერზე ყვითლდებოდა და მტვრევადობას ანიჭებდა ქაღალდს. სულფიტური ცელულოზისგან შესაძლებელი გახდა საგრძნობლად სუფთა ბოჭკოს მიღება, ეს კი სავსებით უზრუნველყოფდა დიდი გამძლეობის მქონე ქაღალდის მიღებას, რომელიც ფერითაც ბამბის ბოჭკოს ქაღალდს ჰგავდა.

საქართველოში ქაღალდის წარმოების შესახებ დაზუსტებული ცნობები არ მოიპოვება. ქაღალდზე შესრულებულ ქართულ ხელნაწერებს XI საუკუნიდან ვხვდებით. ცნობილია, რომ ჩვენთან VIII საუკუნის დასაწყისში საუკეთესო საწერ მასალად სპარსული ქაღალდი მიიჩნეოდა. ამავე პერიოდში შემოვიდა რუსული და ევროპული წარმოების ქაღალდიც.

ქაღალდის წარმოების ტექნოლოგიური პრინციპი მისი გამოგონებიდან დღემდე ერთი და იგივეა:

* ბოჭკოვანი ნედლეულის მომზადება – დახარისხება, გაწმენდა, ხარშვა, ქიმიკატებით დამუშავება, რათა გაიოლდეს ბოჭკოს განცალკევება-დაყოფა, ან ისეთი ნივთიერებებისგან გაწმენდა, რომლებმაც შემდგომში შესაძლოა უარყოფითად იმოქმედოს მზა ქაღალდის ხარისხზე;

* ქაღალდის ანუ ცელულოზის მომზადება − ტეხა ან ხლეჩა, რომლის დროსაც მიმდინარეობს ბოჭკოს ხლეჩა ან დამოკლება, მისი ფიბრილირება და ჰიდრატაცია, რაც ბოჭკოთა შორის კავშირების წარმოქმნის წინაპირობაა;

* მასის გათეთრება, ქაღალდის კომპოზიციის შექმნა, ანუ ბოჭკოვანი მასის, გასაწებოვნებელი ნივთიერებების, დანამატების და საღებრების შეერთების პროცესი;

* უკანასკნელი ეტაპი კი ჩამოსხმა, დაპრესვა, შრობა და გათეთრებაა.

ქაღალდის წარმოებაში გამოყენებული მცენარეული ბოჭკოს ძირითადი კომპონენტია ცელულოზის ბუნებრივი პოლიმერი, რომელიც გრძელ მოლეკულურ ჯაჭვს წარმოქმნის და რომლის საფუძველშიც ორი გლუკოზური ნარჩენია დაკავშირებული ჟანგბადის ატომის ხიდებით, რომლებიც წარმოქმნიან უზარმაზარ სწორხაზობრივ მაღალმოლეკულურ ნაერთს.

 

ეს სწორხაზობრივად განლაგებული მოლეკულები პარალელურად განლაგდება, ერთდება ქიმიური ძალებით და ქმნის ცელულოზის კონას, რაც მის მდგრადობას განაპირობებს. ეს კრისტალური კონები, თავის მხრივ, თავს იყრის უფრო მსხვილ მიკროფიბრილებად, მერე კი მაკროფიბრილებად, რომლებიც მცენარეული ბოჭკოს უჯრედოვან კედელზე თავსდება. ფიბრილარული სტრუქტურა განაპირობებს ბოჭკოს ხლეჩას გრძივი მიმართულებით (ფიბრილირება), რაც საბოლოდ განსაზღვრავს მის ქაღალდწარმომქმნელ თვისებებს. გარდა საკუთრივ ცელულოზისა, მცენარეული ბოჭკოები შეიცავს ასევე ჰემიცელულოზას, ლიგნინს, მერქნის ექსტრაქტულ ნივთიერებებს (ფისებს, აქროლად ზეთებს, ცხიმებს, მთრიმლავ ნივთიერებებს).

ჰემიცელულოზა ცელულოზასთან ახლოს მდგომი ნივთიერებაა, მცენარეული უჯრედის კედლის პოლისაქარიდი, რომელსაც პოლიმერიზაციის უფრო დაბალი ხარისხი ახასიათებს. ჰემიცელულოზები უმთავრესად ცელულოზის ბოჭკოს ამორფულ ნაწილშია თავმოყრილი, კარგად ჯირჯვდება წყალში და მნიშვნელოვანწილად ზრდის ბოჭკოთაშორის კავშირებს.

ლიგნინი რთული აღნაგობის არომატული ნივთიერებაა. ბუნებრივი ლიგნინი ასევე შედის მცენარეული უჯრედის კედლის შემადგენლობაში. დადგენილია, რომ ის წარმოადგენს საბოლოო პროდუქტს, რომელიც წარმოიქმნება მცენარის სასიცოცხლო პროცესების დროს. ეს ნივთიერება მეტად ლაბილურია, ადვილად ცვალებადი გარემო ფაქტორებისა და ქიმიური რეაგენტების ზემოქმედებით, ამიტომ მეტად რთულია უცვლელი სახით მისი გამოყოფა. ამ ნაერთს მეტად სპეციფიკური ქიმიური თვისებები აქვს, ადვილად იჟანგება, პრაქტიკულად არ იხსნება ორგანულ გამხსნელებში, არ ჰიდროლიზდება მინერალური მჟავებით. ლიგნინის შემცველობა უარყოფითად მოქმედებს ცელულოზის ბოჭკოს ქაღალდწარმომქმნელ თვისებებზე, კერძოდ, ხელს უშლის გაჯირჯვებას, ართულებს ბოჭკოების ხლეჩა-ფიბრილირებას, ასუსტებს კავში­რებს, მაგრამ თუ ხარშვისას მთლიანად მოვაცილებთ, შემცირდება ცელულოზის ბოჭკოთა სიმტკიცე.

ტერმინი „ცელულოზის ექსტრაქციული ნივთიერებები“ იმაზე მეტყველებს, რომ ცელულოზის მომყოლები ექსტრაჰირების (გამოყოფის) გზით სცილდება მერქანს სხვადასხვა გამხსნელის, ძირითადად – ორგანული გამხსნელებისა და წყლის დახმარებით. ზოგჯერ ექსტრაქციული ნივთიერებები ეგრეთ წოდებულ ფისოვან დაბრკოლებებს წარმოშობს და ტექნოლოგიურ სირთულეებს ქმნის ქაღალდ-ცელულოზურ წარმოებაში.

ტექნიკური ცელულოზის წარმოებაში XIX საუკუნის ბოლოდან გამოიყენება ხარშვის ორი ძირითადი მეთოდი: სულფატური და სულფიტური. საწერი და საბეჭდი ქაღალდის სახეობათა უმეტესობა სულფიტური გზით მიღებული ცელულოზისაგან მზადდება. სულფატურად გათეთრებული ცელულოზისგან მიიღება უფრო მტკიცე და ხანგამძლე ქაღალდი. ცხიმები და ლიგნინი ხარშვისას თითქმის მთლიანად სცილდება, მაგრამ ისინი რჩება მერქნის მასაში – ნახევარფაბრიკატში, რომელსაც იყენებენ იაფასიანი, მაგალითად, საგაზეთო ქაღალდის წარმოებაში. ასეთი ქაღალდი ხარშვით კი არ მიიღება, არამედ მერქნის დაქუცმაცებით. განსაკუთრებული სიმტკიცით გამოირჩევა ბოჭკო, რომელიც შეიცავს საკუთრივ ცელულოზის მაღალ პროცენტს. ასეთ ბოჭკოებს მიეკუთვნება ბამბა, თუმცა ბამბის ცელულოზაში დაბალმოლეკულური ფრაქციის ნაკლებობა არ იძლევა მყარი, გამძლე ქაღალდის მიღების საშუალებას ბოჭკოებს შორის არასაკმარისი ბმების არსებობის გამო.

ქაღალდის მასის ჩამოსხმის პროცესიდან დაწყებული, ხდება ბოჭკოვანი ფურცლის თანდათანობითი გაუწყლოება. ამ დროს ბოჭკოები უახლოვდება ერთმანეთს როგორც მექანიკურად (ერთმანეთში გრეხით), ასევე ქიმიურად, ძირითადად – წარმოქმნილი წყალბადური ბმების ხარჯზე. ცელულოზაში ყოველი გლუკოზური ნარჩენი შეიცავს სამ ჰიდროქსილჯგუფს (-OH). სწორედ ეს ჯგუფები უზრუნველყოფს წყალში ცელულოზის კარგად დასველებასა და გაჯირჯვებას. ბოჭკოს ზედაპირზე არსებული აქტიური ჰიდროქსილჯგუფები წყლის მოლეკულებით სოლვატირდება. დაპრესის დროს სველი ბოჭკოების მიახლოებისას სოლვატირებულ ჯგუფებს შორის წარმოიქმნება ხიდური ბმები. შრობისას, გაუწყლოებისას და ბოჭკოების ურთიერთმიახლოებისას, ახლოვდება ცელულოზის ბოჭკოებში არსებული ჰიდროქსილჯგუფებიც. წყლის ხიდები წყალბადოვანი ხიდებით იცვლება. ქაღალდში, ისევე როგორც ბევრ სხვა მასალაში, არსებობს ბმის სამი ძირითადი ტიპი ბოჭკოებსა და ფიბრილებს, ცელულოზის ბოჭკოს პოლიმერულ ჯაჭვსა და მოლეკულებს შორის: მექანიკური ურთიერთქმედების ძალა, ქიმიური კავშირების, ბმების ძალა და ვან-დერ-ვალსის ძალა. ქაღალდის წარმოების პროცესში განსაკუთრებულ როლს ასრულებს ქიმიური, კერძოდ, წყალბადოვანი ბმის ძალა.

 

ქაღალდის გაწებოვნება მისი ჰიდროფობულობის გაზრდის მიზნით ხდება. ცხოველური წებოებით ზედაპირის გაწებოვნება ზრდის ქაღალდის მექანიკურ სიმტკიცეს და ხახუნისადმი მდგრადობას. სახამებლისა და ცხოველური წებოს შეყვანით ქაღალდის სტრუქტურა უფრო მჭიდრო ხდება, მცირდება მტვრიანობა, იმატებს გამჭვირვალობა. კანიფოლით გაწებოვნება (ყველაზე გავრცელებულია წარმოებაში) მნიშვნელოვნად ზრდის ქაღალდის ჰიდრფობულობას, ამცირებს ტენის შემცველობას, მაგრამ უმეტესად – სიმტკიცესა და ხანგამძლეობასაც.ქაღალდის დამზადების პროცესი მოიცავს გათეთრების, გაწებოვნების, შევსებისა და შეფერვის ეტაპებს. გათეთრების პროცესი თავის მხრივაც მოიცავს საფეხურთა წყებას, თანმიმდევრულ მრავალჯერად დამუშავებას, რისი წყალობითაც მიიღება ქაღალდის სითეთრის მაღალი ხარისხი ბოჭკოს მინიმალური დაზიანებით. ცნობილია, რომ ჩვრის ცელულოზის მასა მერქნისაზე ადვილად თეთრდება, რადგან მასში არაცელულოზური მინარევებიცაა. სულფიტური ცელულოზა სულფატურზე ადვილად თეთრდება, რადგან სულფიტური ხარშვისას ლიგნინის უმეტესი ნაწილი ნახევრად ხსნად მდგომარეობაში გადადის. ცელულოზის სახეობათა უმეტესობა ქლორის ნაერთებით თეთრდება, მერქნის მასისთვის კი წყალბადის ზეჟანგს იყენებენ, რადგან მასში არსებული ლიგნინი ქლორშემცველ ნაერთებთან წარმოქმნის რეაქციის შეფერილ პროდუქტს. ქლორის შემცველი ნაერთებით გათეთრებისას აქტიურ ნივთიერებას წარმოადგენს ქლორმჟავა HClO, წყალბადის ზეჟანგით გათეთრებისას კი -პერჰიდროქსონ იონი ().

შეფერვა-შეღებვა ქაღალდის წარმოებაში თავდაპირველად მინერალური საღებრებით ხდება (ოხრა, უმბრი, რკინისა და ქრომის ნაერთები), შემდეგ – ულტრამარინით, ანილინის საღებავებით.

ბუნებრივი საღებრების დიდი ნაწილის კვლევა–შესწავლამ აჩვენა, რომ ქაღალდის შემთხვევაში კოლორისტიკული თვისებებით ყველაზე გამოსადეგი აღმოჩნდა ის ნივთიერებები, რომლებიც გამოიყოფა კაკლის წენგოსა და კოწახურის ფესვებისგან, კრაზანასა და მინდვრის სალბის წვენისგან, ინისგან, ასევე – მცენარეული წარმოშობის საღებავები კვერცეტინი და იზორამნეტინი. წარმოებაში სულ უფრო ხშირად იყენებენ ორგანულ სინთეზურ საღებრებს – დიაზოშავს, პირდაპირ ყვითელსა და ცისფერს, რომლებიც ბოჭკოებს ეჭიდება წყალბადური ბმების წარმოქმნით საღებავის აუქსოქრომულ ჯგუფებსა () და ცელულოზის ჰიდროქსილჯგუფებს შორის.

კომენტარები

comments