Science of Newsprint Paper: ต้นกำเนิดคุณสมบัติและมุมมองในอนาคต

กระดาษหนังสือพิมพ์ มักถูกมองข้ามในยุคดิจิตอลยังคงเป็นหนึ่งในสื่อที่โดดเด่นที่สุดสำหรับการเผยแพร่ข้อมูล มันมีบทบาทสำคัญในการสื่อสารมวลชนมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 19 ทำให้การแพร่กระจายข่าวอย่างรวดเร็วและราคาไม่แพงสู่สาธารณะ แม้จะมีสื่อสิ่งพิมพ์ลดลง แต่หนังสือพิมพ์ยังคงมีความเกี่ยวข้องในประเทศกำลังพัฒนาและยังคงให้บริการแอปพลิเคชันต่าง ๆ นอกเหนือจากการพิมพ์หนังสือพิมพ์ บทความนี้สำรวจต้นกำเนิดกระบวนการผลิตวิทยาศาสตร์วัสดุผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและแนวโน้มในอนาคตของกระดาษหนังสือพิมพ์โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อนำเสนอความเข้าใจที่เหมาะสมสำหรับผู้อ่านที่มีความสนใจในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุการเผยแพร่และความยั่งยืน

ภูมิหลังทางประวัติศาสตร์

ต้นกำเนิดของกระดาษหนังสือพิมพ์ย้อนกลับไปสู่การปฏิวัติอุตสาหกรรมซึ่งกระตุ้นความต้องการสำหรับการผลิตกระดาษราคาไม่แพงและมีปริมาณมาก ก่อนศตวรรษที่ 19 กระดาษทำจากเยื่อกระดาษผ้าขี้ริ้ว - สิ่งทอผ้าและผ้าลินิน - ซึ่งมีอุปทาน จำกัด และค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น การเปลี่ยนไปใช้เยื่อกระดาษในช่วงกลางปี ​​1800 ปฏิวัติอุตสาหกรรมและกระดาษหนังสือพิมพ์กลายเป็นทางเลือกที่มีราคาต่ำและมีความเร็วสูงสำหรับการพิมพ์หนังสือพิมพ์

จังหวัดควิเบกและประเทศสแกนดิเนเวียของแคนาดาเป็นผู้บุกเบิกยุคแรก ๆ ในการผลิตหนังสือพิมพ์ขนาดใหญ่เนื่องจากป่าอันกว้างใหญ่และการเข้าถึงพลังน้ำ หนังสือพิมพ์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกที่พิมพ์ลงบนหนังสือพิมพ์ที่ใช้เยื่อกระดาษไม้คือ บอสตันวารสารรายสัปดาห์ ในปี 1863 ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 หนังสือพิมพ์ได้กลายเป็นสื่อมาตรฐานสำหรับหนังสือพิมพ์ทั่วโลก

วัตถุดิบและองค์ประกอบไฟเบอร์

หนังสือพิมพ์ทำจากเยื่อไม้เครื่องจักรกลโดยเฉพาะเยื่อกระดาษเทอร์โมเมอร์ (TMP) และเยื่อกระดาษไม้ ซึ่งแตกต่างจากเยื่อสารเคมีที่ใช้สำหรับกระดาษเกรดสูงกว่าเยื่อเชิงกลยังคงรักษาลิกนินส่วนใหญ่ไว้ในเส้นใยซึ่งก่อให้เกิดสีผิวและพฤติกรรมอายุของกระดาษ

ไม้เนื้ออ่อนเช่นต้นสน FIR และ Pine เป็นที่ต้องการเนื่องจากเส้นใยเซลลูโลสยาวซึ่งให้ความแข็งแรงและความยืดหยุ่น โดยทั่วไปองค์ประกอบของหนังสือพิมพ์รวมถึง:

• เซลลูโลส (40–50%) : พอลิเมอร์โครงสร้างหลักของเส้นใยพืช

• เฮมิเซลลูโลส (20–30%) : เพิ่มพันธะไฟเบอร์และการพิมพ์

• ลิกนิน (20–30%) : โพลิเมอร์อะโรมาติกที่ซับซ้อนที่ผูกเส้นใย แต่ทำให้เกิดสีเหลืองเมื่อเวลาผ่านไป

• ฟิลเลอร์และสารเติมแต่ง (<5%) : เช่นดินเหนียวแคลเซียมคาร์บอเนตและแป้งเพื่อปรับปรุงความทึบและคุณสมบัติพื้นผิว

ไฟเบอร์รีไซเคิลยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตหนังสือพิมพ์ในปัจจุบันด้วยเกรดบางส่วนประกอบด้วยกระดาษที่กู้คืนได้มากถึง 100%

กระบวนการผลิต

การผลิตหนังสือพิมพ์เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอนการรวมวิศวกรรมเครื่องกลการประมวลผลทางเคมีและการควบคุมคุณภาพ:

1. debarking และ chipping : บันทึกจะถูก debarked และลดลงเป็นชิปที่เหมาะสมสำหรับการเยื่อกระดาษ

2. การเยื่อกระดาษ : เยื่อเชิงกลใช้แรงทางกายภาพในการแยกเส้นใย ในการเยื่อกระดาษไม้กราวด์บันทึกจะถูกกดกับหิน Grindstone หมุน TMP ใช้ไอน้ำอุณหภูมิสูงและเครื่องกลั่นกลไกเพื่อผลิตเยื่อกระดาษที่มีความแข็งแรงสูง

3. การคัดกรองและทำความสะอาด : เยื่อกระดาษได้รับการคัดเลือกเพื่อกำจัดอนุภาคขนาดใหญ่และทำความสะอาดทรายเปลือกไม้และสารปนเปื้อนอื่น ๆ

4. การทำกระดาษ : เยื่อกระดาษถูกเจือจางให้น้อยกว่า 1% ของแข็งและป้อนเข้าสู่เครื่องกระดาษสี่ชั้นหรือสายไฟแฝดซึ่งผ่านส่วนการขึ้นรูปส่วนกดและกระบอกสูบแห้ง

5. การจบ : หนังสือพิมพ์มักจะไม่ได้รับการเคลือบผิวและมีการให้ความสำคัญกับพื้นผิวที่ค่อนข้างราบเรียบ แต่มีรูพรุนเหมาะสำหรับการดูดซับหมึก

6. รีลและการแปลง : กระดาษแห้งถูกรีดเป็นวงล้อขนาดใหญ่และตัดตามข้อกำหนดของลูกค้า

กระบวนการทั้งหมดเน้นความเร็วและระดับเสียงผ่านพื้นผิวหรือคุณภาพการเก็บถาวรซึ่งสอดคล้องกับการใช้งานที่ตั้งใจไว้ของ Newsprint เป็นสื่อที่ใช้แล้วทิ้ง

คุณสมบัติทางกายภาพและทางแสง

กระดาษหนังสือพิมพ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างความสมดุลระหว่างต้นทุนการพิมพ์และประสิทธิภาพเชิงกล คุณสมบัติที่สำคัญ ได้แก่ :

• น้ำหนักพื้นฐาน : โดยปกติระหว่าง 40 ถึง 52 g/m²ซึ่งทำให้น้ำหนักเบา

• จำนวนมาก : จำนวนมาก (ความหนาแน่นต่ำ) ให้ความทึบและความแข็งโดยไม่ต้องเพิ่มมวล

• แรงดึง : ความต้านทานแรงดึงและการฉีกขาดปานกลางเนื่องจากเส้นใยยาว

• ความสว่าง : โดยทั่วไปแล้ว ISO 55–70% ต่ำกว่าเอกสารเคลือบเนื่องจากเนื้อหาของลิกนิน

• ความทึบแสง : ความทึบสูง (≥ 90%) ป้องกันการแสดงข้อความที่พิมพ์ออกมาทางด้านย้อนกลับ

• การดูดซึมหมึก : ปรับให้เหมาะสมสำหรับการพิมพ์ออฟเซ็ตเย็นช่วยให้การตั้งค่าหมึกเร็วพร้อมรอยเปื้อนน้อยที่สุด

พฤติกรรมการแก่ชราเป็นข้อเสียเปรียบที่โดดเด่น: การเกิดออกซิเดชันของลิกนินนำไปสู่สีเหลืองและ embrittlement, การทำให้กระดาษไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเก็บถาวรโดยไม่ต้อง decidification หรือการเคลือบ

การพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อม

การผลิตหนังสือพิมพ์ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์ในอดีตสำหรับรอยเท้าด้านสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งการตัดไม้ทำลายป่าการใช้น้ำและการใช้พลังงาน อย่างไรก็ตามอุตสาหกรรมได้สร้างความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา:

• การรีไซเคิล : Newsprint เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์กระดาษรีไซเคิลมากที่สุดทั่วโลกโดยมีอัตราการรีไซเคิลเกินกว่า 70% ในหลายประเทศ

• ป่าไม้ที่ยั่งยืน : ระบบการรับรองเช่น FSC (สภา Forest Stewardship) และ PEFC (โปรแกรมสำหรับการรับรองการรับรองป่าไม้) ส่งเสริมการจัดหาที่รับผิดชอบ

• การใช้พลังงาน : เยื่อกระดาษเชิงกลมีความเข้มข้นของพลังงาน แต่โรงงานมักใช้ระบบไฟฟ้าพลังน้ำและพลังงานความร้อนเพื่อลดการปล่อยคาร์บอน

• การบำบัดน้ำเสีย : ความก้าวหน้าในการบำบัดน้ำเสียและกระบวนการลูปปิดมีความเสี่ยงต่อมลพิษ

การประเมินวัฏจักรชีวิต (LCA) แสดงให้เห็นว่าหนังสือพิมพ์รีไซเคิลมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับเกรดบริสุทธิ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมาจากลำธารรีไซเคิลในเมือง

หนังสือพิมพ์ในยุคดิจิตอล

ด้วยการแพร่กระจายของสื่อดิจิทัลความต้องการทั่วโลกสำหรับหนังสือพิมพ์ได้ลดลงอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ต้นปี 2000 อย่างไรก็ตามมีหลายปัจจัยที่รักษาความเกี่ยวข้อง:

• ตลาดเกิดใหม่ : ในภูมิภาคที่มีการรุกทางอินเทอร์เน็ตที่ จำกัด หนังสือพิมพ์ยังคงมีความสำคัญต่อข้อมูลสาธารณะ

• การใช้ทางเลือกอื่น : หนังสือพิมพ์ถูก repurposed สำหรับบรรจุภัณฑ์การโฆษณาวงกลมใบมีดหนังสือและแม้แต่ฉนวนกันความร้อน

• ประสบการณ์สัมผัส : สำหรับผู้ชมบางคนร่างกายและพิธีกรรมของการอ่านหนังสือพิมพ์นั้นไม่สามารถถูกแทนที่ได้

แม้จะมีการปกครองที่ลดลง แต่หนังสือพิมพ์ก็ยังคงปรับตัวต่อไป เอกสารไฮบริดที่มีการเคลือบบางส่วนหรือความเข้ากันได้ของอิงค์เจ็ทกำลังได้รับการพัฒนาสำหรับการพิมพ์ระยะสั้นและความต้องการบรรจุภัณฑ์

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และนวัตกรรม

นักวิทยาศาสตร์วัสดุกำลังสำรวจวิธีการปรับปรุงความทนทานความสามารถในการรีไซเคิลและความสามารถรอบตัวของกระดาษหนังสือพิมพ์ พื้นที่ที่น่าสนใจรวมถึง:

• สารเติมแต่ง nanocellulose : การเสริมกำลังกระดาษด้วย nanofibers เซลลูโลสสามารถเพิ่มความแข็งแรงและลดน้ำหนักพื้นฐานโดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพ

• การเคลือบสิ่งกีดขวาง : การเคลือบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่ได้มาจากไคโตซานหรือแป้งอาจให้ความต้านทานน้ำหรือไขมันสำหรับการใช้งานบรรจุภัณฑ์

• การศึกษา Deinkability : การกำจัดหมึกที่มีประสิทธิภาพออกจากเส้นใยที่พิมพ์ออกมาในระหว่างการรีไซเคิลช่วยรักษาคุณภาพของเส้นใยและลดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

นวัตกรรมเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายไม่เพียง แต่จะยืดอายุการใช้งานกระดาษหนังสือพิมพ์ แต่ยังรวมเข้ากับรูปแบบเศรษฐกิจแบบวงกลมที่จัดลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพของทรัพยากร

การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: หนังสือพิมพ์เทียบกับเกรดกระดาษอื่น ๆ

การทำความเข้าใจบทบาทของหนังสือพิมพ์ต้องมีการเปรียบเทียบกับเกรดกระดาษอื่น ๆ :

• หนังสือหนังสือ (Woodfree ที่ไม่เคลือบผิว) : ความสว่างที่สูงขึ้น, ลิกนินที่ต่ำกว่า, ความเสถียรของอายุที่ดีขึ้น

• กระดาษเคลือบ : พื้นผิวที่เรียบเนียน, การทำซ้ำภาพที่ดีขึ้น, ดูดซับน้อยลง

• กระดาษคราฟท์ : แข็งแกร่งกว่าใช้สำหรับกระเป๋าและห่อ

• กระดาษทิชชู่ : ความหนาแน่นต่ำ, ดูดซับสูงไม่เหมาะสำหรับการพิมพ์

แต่ละประเภทได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานปลายทางที่แตกต่างกันและหนังสือพิมพ์มีช่องทางที่ไม่ซ้ำกันซึ่งค่าใช้จ่ายปริมาณและความสามารถในการอ่านได้มีความสำคัญกว่าความคงทนและการเสร็จสิ้น

ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคต

อนาคตของหนังสือพิมพ์ขึ้นอยู่กับปัจจัยทางเศรษฐกิจและระบบนิเวศ ความท้าทายที่สำคัญ ได้แก่ :

• ความต้องการที่ลดลง : รูปแบบรายได้จากสื่อสิ่งพิมพ์กำลังดิ้นรนทั่วโลก

• ความดันวัตถุดิบ : การจัดการป่าไม้อย่างยั่งยืนจะต้องทันกับการบริโภค

• การหยุดชะงักของดิจิทัล : คนรุ่นใหม่ใช้ข่าวมากขึ้นผ่านสมาร์ทโฟนและโซเชียลมีเดีย

อย่างไรก็ตามตลาดเฉพาะและนวัตกรรมในวัสดุที่ใช้เยื่อกระดาษแนะนำเส้นทางสำหรับความเกี่ยวข้องอย่างต่อเนื่อง หนังสือพิมพ์สามารถพัฒนาเป็นแพลตฟอร์มสำหรับบรรจุภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมหรือกลายเป็นส่วนหนึ่งของวัสดุชีวภาพสำหรับการก่อสร้างและฉนวน