บทนำ: กระดาษในชีวิตประจำวัน
หากเรามองไปรอบตัว กระดาษเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นสมุด หนังสือ ทิชชู่ กล่องกระดาษ หรือแม้แต่ฉนวนไฟฟ้าในหม้อแปลง กระดาษดูเหมือนเป็นวัสดุธรรมดา แต่เบื้องหลังของมันมีเรื่องราวทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่น่าสนใจ กระบวนการผลิตกระดาษไม่ได้มีแค่วิธีเดียว เพราะแต่ละประเภทของกระดาษต้องการคุณสมบัติที่แตกต่างกันไป
บทความนี้จะพาคุณไปรู้จักกับกระบวนการผลิตกระดาษ ตั้งแต่กระดาษธรรมดาไปจนถึงกระดาษที่ใช้เป็นฉนวนไฟฟ้า เราจะสำรวจว่าทำไมกระบวนการผลิตกระดาษบางประเภทต้องใช้สารเคมี ขณะที่บางประเภทสามารถผลิตได้โดยใช้พลังงานกลเท่านั้น
1. แหล่งที่มาของเยื่อกระดาษ
กระดาษผลิตจากเยื่อไม้ ซึ่งเป็นเส้นใยเซลลูโลสที่ได้จากต้นไม้ประเภทต่างๆ ไม้ที่นิยมใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก
- ไม้เนื้อแข็ง (Hardwood) เช่น ยูคาลิปตัส, เบิร์ช มีเส้นใยสั้น ให้กระดาษที่มีพื้นผิวเรียบ เหมาะกับการพิมพ์และเขียน
- ไม้เนื้ออ่อน (Softwood) เช่น สน, เฟอร์ มีเส้นใยยาว ให้ความแข็งแรงกับกระดาษ เหมาะกับกระดาษลังและกระดาษฉนวน
เมื่อได้ไม้มาแล้ว กระบวนการผลิตกระดาษจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับประเภทของกระดาษที่ต้องการ
2. กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษ
วิธีการแยกเซลลูโลสออกจากไม้มีหลายแบบ ซึ่งแต่ละแบบให้คุณสมบัติของเยื่อไม้ที่แตกต่างกัน
2.1 กระบวนการเคมี (Chemical Pulping)
กระบวนการนี้ใช้สารเคมีเพื่อย่อยสลายลิกนิน ซึ่งเป็นสารที่เชื่อมเส้นใยไม้เข้าด้วยกัน วิธีนี้เหมาะกับกระดาษที่ต้องการความบริสุทธิ์สูง เช่น กระดาษฉนวนไฟฟ้า กระดาษพิมพ์ และกระดาษเขียน
- กระบวนการ Kraft (Sulfate Process)
- ใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และโซเดียมซัลไฟด์ (Na₂S) ละลายลิกนินออกจากเนื้อไม้
- ได้เยื่อกระดาษที่แข็งแรง ทนทาน เหมาะกับกระดาษพิมพ์คุณภาพสูง และกระดาษฉนวนไฟฟ้า
- กระบวนการ Sulfite
- ใช้แคลเซียมไบซัลไฟต์ (Ca(HSO₃)₂) หรือโซเดียมไบซัลไฟต์ (NaHSO₃) ในสภาวะที่เป็นกรด
- ได้กระดาษที่ขาวกว่า Kraft แต่ไม่แข็งแรงเท่า เหมาะกับกระดาษพิมพ์บางประเภท
2.2 กระบวนการเชิงกล (Mechanical Pulping)
กระบวนการนี้ใช้แรงบดเยื่อไม้โดยไม่ใช้สารเคมี ส่งผลให้ลิกนินยังคงอยู่ในเยื่อกระดาษ วิธีนี้ใช้พลังงานน้อย แต่กระดาษที่ได้มักมีสีเข้มและเสื่อมสภาพเร็วกว่า
- Groundwood Pulping ใช้เครื่องบดไม้โดยตรง ได้กระดาษที่มีเนื้อหยาบ เหมาะกับกระดาษหนังสือพิมพ์และกระดาษลัง
- Refiner Mechanical Pulp (RMP) ปรับปรุงให้เยื่อมีคุณภาพดีขึ้น แต่ยังคงลิกนินบางส่วนไว้
2.3 กระบวนการ Organosolv และ Biopulping
กระบวนการทางเลือกที่ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น เอทานอล) หรือเอนไซม์จากจุลินทรีย์เพื่อแยกลิกนิน วิธีนี้ยังไม่แพร่หลายในอุตสาหกรรมหลักเพราะต้นทุนสูง
3. กระบวนการฟอกเยื่อและปรับปรุงคุณภาพ
หลังจากแยกเยื่อกระดาษแล้ว กระบวนการฟอกเยื่อ (Bleaching) ถูกใช้เพื่อลดสีเข้มจากลิกนินที่ตกค้าง กระดาษพิมพ์ต้องฟอกให้ขาว แต่กระดาษลังหรือกระดาษรีไซเคิลไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการนี้
- Hydrogen Peroxide (H₂O₂) ฟอกขาวกระดาษที่ต้องการความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม
- Chlorine Dioxide (ClO₂) ให้กระดาษที่ขาวมาก แต่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
4. การขึ้นรูปแผ่นกระดาษ
เมื่อเยื่อไม้ถูกแปรรูปจนได้คุณสมบัติตามต้องการ กระบวนการสุดท้ายคือการขึ้นรูปเป็นแผ่นกระดาษ
- การทำให้แห้ง (Drying Section) รีดน้ำออกด้วยลูกกลิ้งความร้อน
- การอัดให้เรียบ (Calendering) ทำให้กระดาษเรียบขึ้นตามต้องการ
- การตัดและม้วน (Sheeting & Rolling) แบ่งเป็นขนาดตามการใช้งาน เช่น A4, กระดาษม้วนใหญ่สำหรับโรงพิมพ์
5. กระดาษแต่ละประเภทและกระบวนการผลิตที่ใช้
| ประเภทกระดาษ | กระบวนการผลิตหลัก | ลิกนินถูกกำจัดออกหมดหรือไม่? | คุณสมบัติเด่น |
|---|---|---|---|
| กระดาษฉนวนไฟฟ้า (Presspaper) | Kraft Process | ✅ ใช่ | ฉนวนไฟฟ้าสูง ทนความร้อน |
| กระดาษพิมพ์/เขียน (A4) | Kraft หรือ Sulfite | ✅ ใช่ | ขาว เรียบ พิมพ์ง่าย |
| กระดาษทิชชู่ | Sulfite หรือ Mechanical | ❌ ไม่ | นุ่ม ซึมซับน้ำดี |
| กระดาษลัง | Mechanical + Recycled | ❌ ไม่ | แข็งแรง ทนทาน |
บทสรุป: กระดาษไม่ได้มีแค่แบบเดียว
กระดาษที่เราใช้กันทุกวันเกิดจากกระบวนการที่ซับซ้อนและต้องอาศัยวิทยาศาสตร์ในการแปรรูปเยื่อไม้ให้เหมาะสมกับการใช้งานแต่ละประเภท กระดาษที่ใช้ในหม้อแปลงไฟฟ้าต้องมีค่าฉนวนสูง และต้องกำจัดลิกนินออกให้หมด ในขณะที่กระดาษลังต้องรักษาลิกนินไว้เพื่อให้แข็งแรงที่สุด การทำความเข้าใจว่ากระดาษแต่ละประเภทผลิตอย่างไร ช่วยให้เราเห็นภาพของโลกแห่งอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีที่อยู่รอบตัวเราทุกวัน