Koje su neke kemijske reakcije koje se koriste u proizvodnji papira?

Papir se može činiti uobičajenim i jednostavnim proizvodom, ali njegova je proizvodnja zapravo složenija nego što većina potrošača vjerojatno shvaća. Ključni razlog tome je kemija izrade papira. Nizom reakcija i fizičkih procesa, kemikalije koje se koriste u papirnoj industriji pretvaraju smeđu drvenu sječku u sjajni bijeli lim koji možete držati u ruci. Dvije ključne uključene kemijske reakcije su izbjeljivanje i Kraft postupak.

Drvo je složena smjesa koja se sastoji uglavnom od polimera koji se naziva celuloza. Celulozna vlakna u drvu međusobno su povezana drugim polimerom koji se naziva lignin. Proizvođači papira moraju ukloniti lignin iz drvne mase. Da bi se to postiglo, jedna od glavnih kemijskih reakcija koja se koristi u industriji je Kraft postupak, u kojem se drvo čips se kombinira sa smjesom natrijeva hidroksida i natrijevog sulfida u vodi na visokoj temperaturi i pritisak. U ovim vrlo osnovnim uvjetima negativno nabijeni sulfidni ioni reagiraju s ligninom polimerni lanci kako bi ih razbili na manje podjedinice kako bi se celulozna vlakna oslobodila daljnja upotreba.

Iako je Kraft pulpa daleko najpopularniji postupak, neki proizvođači koriste druge pristupe za uklanjanje lignina. Jedna od takvih alternativa je pulpa kiselog sulfita, gdje se smjesa sumporne kiseline i natrija, magnezij, kalcij ili amonijev bisulfit u vodi otapa lignin da oslobodi celulozu vlakana. Kao i kod Kraft celuloze, potrebne su visoke temperature i tlakovi. Još jedna alternativa je neutralna sulfitna polukemijska pulpa, gdje se čips pomiješa sa smjesom natrijevog sulfita i natrijevog karbonata u vodi i kuha. Za razliku od ostalih, ovim se postupkom uklanja samo dio lignina, pa se nakon kaše čips mora mehanički usitniti kako bi se uklonio dio preostalog polimera.

Bez obzira koji postupak proizvođač odabrao za kašu, dio lignina i dalje ostaje netaknut, a ovaj preostali lignin općenito daje pulpi smeđu boju. Proizvođači uklanjaju ovaj zaostali lignin, a pulpa postaje bijela kroz drugi kemijski postupak koji se naziva izbjeljivanje. U tom se procesu oksidirajuće sredstvo - kemikalija koja oksidira lignin dodavanjem atoma kisika ili uklanjanjem elektrona kombinira s drvenom pulpom da uništi preostali lignin. Izbjeljivanje je uglavnom selektivnije od celuloze; za razliku od pulpe, koja također uništava mali dio celuloze, izbjeljivanje prvenstveno eliminira lignin.

Uobičajene kemikalije za izbjeljivanje uključuju klor, klorov dioksid, kisik, vodikov peroksid, ozon i natrijev hipoklorit, aktivni sastojak izbjeljivača u domaćinstvu. Iako je mehanizam svake reakcije različit, sve su to oksidacijska sredstva koja će oksidirati lignin u pulpi. Klor, klor dioksid i vodikov peroksid su najselektivniji od ovih sredstava, što znači da imaju manje sklonosti reagirati s celulozom i ostalim poželjnim dijelovima smjese. Osim njihove sposobnosti uklanjanja lignina, nalaze se i klor, klor dioksid i natrijev hipoklorit superiorni u svojoj sposobnosti uklanjanja čestica nečistoće, što je još jedan važan čimbenik za proizvođače smatrati.

Nakon što se pulpa i izbijeli, pulpa se ubacuje u niz strojeva koji će je izmijeniti fizičkim, a ne kemijskim postupcima kako bi se pretvorila u lim. Ovisno o vrstama svojstava koja žele da njihov proizvod ima, proizvođači koriste širok spektar drugih kemijskih reakcija koje se nazivaju dimenzioniranje, procesi zadržavanja i vlažne čvrstoće koji daju otpornost na vlagu, vežu manja vlakna u proizvodu ili ga mijenjaju pa je manja vjerojatnost da se raspadne kad je mokra. Ti postupci obično uključuju jedan od različitih polimera koji će se vezati za celulozna vlakna u gotovom proizvodu. Na primjer, postupci vlažne čvrstoće obično kombiniraju celulozna vlakna sa poliamido-amin-epiklorohidrinske smole koje reagiraju s vlaknima da bi ih umrežile pa su manje vjerojatno će se raspasti u vodi.