Milliseid paberi tootmisel kasutatakse keemilisi reaktsioone?

Paber võib tunduda tavalise ja lihtsa tootena, kuid selle valmistamine on tegelikult keerulisem, kui enamik tarbijaid ilmselt arvab. Selle peamine põhjus on paberitootmise keemia. Reaktsioonide ja füüsikaliste protsesside kaudu muudavad paberitööstuses kasutatavad kemikaalid pruunist hakkepuidust läikiva valge lehe, mida saate käes hoida. Kaks peamist seotud keemilist reaktsiooni on pleegitamine ja Krafti protsess.

Puit on keeruline segu, mis koosneb peamiselt polümeerist, mida nimetatakse tselluloosiks. Puidus olevad tsellulooskiud seob kokku teine ​​polümeer, mida nimetatakse ligniiniks. Paberitootjad peavad ligniini puidumassist eemaldama. Selle saavutamiseks on tööstuses üks peamisi keemilisi reaktsioone Krafti protsess, milles puit kiibid kombineeritakse naatriumhüdroksiidi ja naatriumsulfiidi seguga vees kõrgel temperatuuril ja surve. Nendes väga aluselistes tingimustes reageerivad negatiivselt laetud sulfiidioonid ligniiniga polümeerketid, et jagada need väiksemateks allüksusteks, et tselluloosikiud vabaneksid edasine kasutamine.

Ehkki Krafti pulpimine on kaugelt kõige populaarsem protsess, kasutavad mõned tootjad ligniini eemaldamiseks muid lähenemisviise. Üheks selliseks alternatiiviks on happesulfiidi pulpimine, kus väävelhappe ja kas naatriumi segu magneesium, kaltsium või ammooniumvesiniksulfit vees lahustavad ligniini tselluloosi vabastamiseks kiud. Nagu Krafti paberimassi puhul, on vajalik kõrge temperatuur ja rõhk. Veel üks alternatiiv on neutraalne sulfiidist semikemiline pulpimine, kus laastud segatakse naatriumsulfiidi ja naatriumkarbonaadi seguga vees ning keedetakse. Erinevalt teistest eemaldab see protsess ainult osa ligniinist, nii et pärast pulbistamist tuleb laastud mehaaniliselt purustada, et eemaldada osa järelejäänud polümeerist.

Pole tähtis, millise protsessi tootja pulpimiseks valib, jääb osa ligniinist siiski puutumata ja see allesjäänud ligniin annab paberimassile üldjuhul pruuni värvi. Tootjad eemaldavad selle ligniini jäägi ja muudavad viljaliha valgeks läbi teise keemilise protsessi, mida nimetatakse pleegitamiseks. Selles protsessis kombineeritakse oksüdeeriv aine - kemikaal, mis oksüdeerib ligniini kas hapniku aatomite lisamise või elektronide eemaldamise teel - puidumassiga ülejäänud ligniini hävitamiseks. Pleegitamine kipub olema valikulisem kui pulpimine; erinevalt pulpimisest, mis hävitab ka väikese osa tselluloosist, kõrvaldab pleegitamine peamiselt ligniini.

Tavalised pleegitamiskemikaalid hõlmavad kloori, kloordioksiidi, hapnikku, vesinikperoksiidi, osooni ja naatriumhüpokloriti, mis on majapidamises kasutatavate pleegitite toimeaine. Kuigi iga reaktsiooni mehhanism on erinev, on need kõik oksüdeerivad ained, mis oksüdeerivad pulpis olevat ligniini. Kloor, kloordioksiid ja vesinikperoksiid on nendest ainetest kõige selektiivsemad, mis tähendab, et neil on vähem kalduvus reageerida tselluloosi ja segu teiste soovitavate osadega. Lisaks ligniini eemaldamise võimele on ka kloor, kloordioksiid ja naatriumhüpoklorit paremad oma võimes mustuseosakesi eemaldada, mis on tootjate jaoks veel üks oluline tegur kaaluma.

Kui paberimass on pulbristatud ja pleegitatud, viiakse see masinatesse, mis muudavad seda leheks saamiseks füüsikaliste, mitte keemiliste protsesside abil. Sõltuvalt sellest, milliseid omadusi nad soovivad oma tootel olla, kasutavad tootjad mitmesuguseid muid keemilisi reaktsioone, mida nimetatakse suuruseks, retentsiooni- ja märgtugevusprotsessid, mis annavad niiskuskindluse, seovad väiksemaid kiude tootes või muudavad seda, nii et see laguneb vähem kui märg. Tavaliselt hõlmavad need protsessid ühte polümeeride hulgast, mis seondub valmistoote tselluloosikiududega. Näiteks märgtugevusega protsessides kombineeritakse tavaliselt tsellulooskiud polüamiidoamiin-epiklorohüdriinvaigud, mis reageerivad kiududega, et neid ristsiduda, nii et neid oleks vähem tõenäoliselt laguneb vees.