紙は当たり前のシンプルな製品のように見えるかもしれませんが、その製造は実際にはほとんどの消費者がおそらく理解しているよりも複雑です。 これの主な理由は、ペーパーメイキングの化学的性質です。 一連の反応と物理的プロセスを通じて、製紙業界で使用される化学物質は、茶色の木材チップを手に持つことができる光沢のある白いシートに変えます。 関連する重要な化学反応の2つは、漂白とクラフトプロセスです。
クラフトプロセス
木材は、主にセルロースと呼ばれるポリマーで構成される複雑な混合物です。 木材のセルロース繊維は、リグニンと呼ばれる別のポリマーによって結合されています。 製紙業者は、木材パルプからリグニンを除去する必要があります。 これを達成するために、産業で使用される主な化学反応の1つは、木材を使用するクラフトプロセスです。 チップは、高温で水中の水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムの混合物と組み合わされ、 圧力。 これらの非常に塩基性の条件下で、負に帯電した硫化物イオンはリグニンと反応します ポリマー鎖をより小さなサブユニットに分解して、セルロース繊維を解放します さらに使用します。
代替反応
クラフトパルプ化は断然最も人気のあるプロセスですが、一部のメーカーはリグニンを除去するために他のアプローチを使用しています。 そのような代替案の1つは、亜硫酸とナトリウムのいずれかの混合物である酸性亜硫酸パルプ化です。 水中の亜硫酸水素マグネシウム、カルシウム、またはアンモニウムはリグニンを溶解してセルロースを解放します 繊維。 クラフトパルプ化と同様に、高温高圧が必要です。 さらに別の代替案は、チップが水中の亜硫酸ナトリウムと炭酸ナトリウムの混合物と混合されて調理される、中性亜硫酸塩半化学パルプ化である。 他のプロセスとは異なり、このプロセスではリグニンの一部しか除去されないため、パルプ化後、チップを機械的に細断して残りのポリマーの一部を除去する必要があります。
漂白化学
製造業者がパルプ化のためにどのプロセスを選択しても、リグニンの一部はそのまま残り、この残りのリグニンは一般にパルプに茶色を与えます。 製造業者はこの残留リグニンを取り除き、漂白と呼ばれる別の化学プロセスによってパルプを白くします。 このプロセスでは、酸化剤（酸素原子を追加するか電子を除去することによってリグニンを酸化する化学物質）を木材パルプと組み合わせて、残りのリグニンを破壊します。 漂白はパルプ化よりも選択的である傾向があります。 セルロースのごく一部を破壊するパルプ化とは異なり、漂白は主にリグニンを除去します。
漂白剤
一般的な漂白剤には、家庭用漂白剤の有効成分である塩素、二酸化塩素、酸素、過酸化水素、オゾン、次亜塩素酸ナトリウムなどがあります。 それぞれの反応のメカニズムは異なりますが、これらはすべて、パルプ中のリグニンを酸化する酸化剤です。 塩素、二酸化塩素、および過酸化水素は、これらの薬剤の中で最も選択的であり、セルロースおよび混合物の他の望ましい部分と反応する傾向が少ないことを意味します。 リグニンを除去する能力の他に、塩素、二酸化塩素、次亜塩素酸ナトリウムもあります 汚れ粒子を除去する能力に優れています。これは、メーカーにとってもう1つの重要な要素です。 考えてみてください。
その他の反応
パルプ化および漂白が完了すると、パルプは一連の機械に供給され、化学的プロセスではなく物理的プロセスによって変更されてシートになります。 製品にどのような特性を持たせたいかに応じて、メーカーはサイジングと呼ばれる他のさまざまな化学反応を採用しています。 耐湿性を付与し、より小さな繊維を結合するか、製品を変更して、製品がバラバラになりにくいようにする保持および湿潤強度プロセス 濡れたとき。 通常、これらのプロセスには、最終製品のセルロース繊維に結合するさまざまなポリマーの1つが含まれます。 たとえば、湿式強度プロセスでは、通常、セルロース繊維と 繊維と反応して繊維を架橋するポリアミド-アミン-エピクロロヒドリン樹脂 水中でバラバラになる可能性があります。