რა ქიმიური რეაქციები გამოიყენება ქაღალდის წარმოებაში?

ქაღალდი შეიძლება ჩანდეს როგორც ჩვეულებრივი და მარტივი პროდუქტი, მაგრამ მისი წარმოება სინამდვილეში უფრო რთულია, ვიდრე ამას მომხმარებლების უმეტესობა აცნობიერებს. ამის მთავარი მიზეზი არის ქაღალდის დამზადების ქიმია. მთელი რიგი რეაქციებისა და ფიზიკური პროცესების საშუალებით, ქაღალდის ინდუსტრიაში გამოყენებული ქიმიკატები ყავისფერ ხის ჩიპებს აქცევს პრიალა თეთრ ფურცლად, რომლის ხელში თქვენც შეძლებთ. ორი ძირითადი ქიმიური რეაქცია არის გათეთრება და კრაფტის პროცესი.

ხე არის რთული ნარევი, რომელიც შედგება ძირითადად პოლიმერისგან, რომელსაც ცელულოზა ეწოდება. ცელულოზის ბოჭკოებს ხეში აკავშირებს სხვა პოლიმერი, რომელსაც ლიგნინი ეწოდება. ქაღალდის მწარმოებლებმა უნდა ამოიღონ ლიგნინი ხის მერქნისგან. ამის მისაღწევად, ინდუსტრიაში გამოყენებული ერთ-ერთი მთავარი ქიმიური რეაქცია არის კრაფტის პროცესი, რომელშიც ხეა ჩიპი შერწყმულია ნატრიუმის ჰიდროქსიდისა და ნატრიუმის სულფიდის ნარევით წყალში მაღალ ტემპერატურაზე და ზეწოლა ამ უაღრესად ელემენტარულ პირობებში, ნეგატიურად დამუხტული სულფიდის იონები რეაგირებენ ლიგინთან პოლიმერული ჯაჭვები, რომ დაიყოს ისინი უფრო მცირე ქვედანაყოფებად, ასე რომ ცელულოზის ბოჭკოები გამოიყოფა შემდგომი გამოყენება.

მიუხედავად იმისა, რომ კრაფტის პულპინგი ყველაზე პოპულარული პროცესია და შორს არის, ზოგიერთი მწარმოებელი იყენებს სხვა მიდგომებს ლიგინის მოსაცილებლად. ერთ-ერთი ასეთი ალტერნატივა არის მჟავას სულფიტის პულპინგი, სადაც გოგირდმჟავას და ნატრიუმის ნარევი მაგნიუმი, კალციუმი ან ამონიუმის ბისულფიტი წყალში ხსნის ლიგნინს და ცელულოზას ათავისუფლებს ბოჭკოები. კრაფტის პულპინგის მსგავსად, საჭიროა მაღალი ტემპერატურა და ზეწოლა. კიდევ ერთი ალტერნატივა არის ნეიტრალური სულფიტის ნახევრად ქიმიური პულპინგი, სადაც ჩიფსებს ურევენ წყალში ნატრიუმის სულფიტისა და ნატრიუმის კარბონატის ნარევს და ამზადებენ. სხვებისგან განსხვავებით, ეს პროცესი მხოლოდ ლიგნინის ნაწილს აშორებს, ამიტომ ჩაქრობის შემდეგ ჩიპები უნდა გაიხეხოს მექანიკურად, რომ დარჩენილი პოლიმერი ამოიღონ.

არ აქვს მნიშვნელობა რომელ პროცესს აირჩევს მწარმოებელი მერქნის მისაღებად, ლიგნინის ნაწილი მაინც რჩება ხელუხლებელი, ხოლო დარჩენილი ლიგნინი ზოგადად აძლევს რბილობს ყავისფერ შეფერილობას. მწარმოებლები ხსნიან ამ ნარჩენ ლიგნს და ააქტიურებენ რბილობს თეთრად სხვა ქიმიური პროცესის საშუალებით, რომელსაც ეწოდება გაუფერულება. ამ პროცესში, ჟანგვითი აგენტი - ქიმიური ნივთიერება, რომელიც ჟანგავს ლიგნს, ან მასში ჟანგბადის ატომების დამატებით ან ელექტრონების მოცილებით, შერწყმულია ხის მერქანთან დარჩენილი ლიგნინის გასანადგურებლად. გაუფერულება უფრო შერჩევითია ვიდრე პულპინგი; პულპინგისგან განსხვავებით, რომელიც ასევე ანადგურებს ცელულოზის მცირე ნაწილს, გაუფერულება პირველ რიგში გამორიცხავს ლიგინს.

საერთო მათეთრებელი ქიმიკატების შემადგენლობაში შედის ქლორის, ქლორის დიოქსიდის, ჟანგბადის, წყალბადის ზეჟანგის, ოზონისა და ნატრიუმის ჰიპოქლორიტის, აქტიური ნივთიერება საყოფაცხოვრებო გაუფერულებაში. მიუხედავად იმისა, რომ თითოეული რეაქციის მექანიზმი განსხვავებულია, ყველა ეს არის ჟანგვითი აგენტები, რომლებიც დაჟანგავს ლიგინს რბილობში. ქლორი, ქლორის დიოქსიდი და წყალბადის ზეჟანგი ყველაზე ამორჩევია ამ აგენტებს შორის, რაც ნიშნავს, რომ მათ ნაკლები ტენდენცია აქვთ რეაგირება მოახდინონ ცელულოზასთან და ნარევის სხვა სასურველ ნაწილებთან. ლიგნინის ამოღების უნარის გარდა, ასევე არის ქლორი, ქლორის დიოქსიდი და ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი ჭუჭყის ნაწილაკების ამოღების შესაძლებლობით უკეთესი, რაც მწარმოებლებისთვის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორია განიხილოს.

მას შემდეგ, რაც მას გაანადგურებენ და გაუფერულებენ, რბილობი იკვებება მთელი რიგი მანქანებით, რომლებიც შეცვლიან მას ფიზიკური და არა ქიმიური პროცესების საშუალებით და აქცევს მას ფურცლად. იმისდა მიხედვით, თუ რა სახის თვისებები უნდა ჰქონდეთ მათ პროდუქტს, მწარმოებლები იყენებენ სხვა მრავალფეროვან ქიმიურ რეაქციას, რომელსაც ზომა ეწოდება. შეკავების და სველი სიმტკიცის პროცესები, რომლებიც ახდენენ ტენიანობის წინააღმდეგობას, უკავშირდება პატარა ბოჭკოებს ან ცვლის პროდუქტს, ასე რომ ნაკლებად იშლება როცა სველია. როგორც წესი, ეს პროცესები მოიცავს პოლიმერების მრავალფეროვნებას, რომლებიც მზა პროდუქტში ცელულოზის ბოჭკოებს დაუკავშირდება. მაგალითად, სველი სიმკვრივის პროცესები ცელულოზის ბოჭკოებს აერთიანებს პოლიამიდო-ამინ-ეპიქლოროჰიდრინის ფისები, რომლებიც რეაგირებენ ბოჭკოებთან, გადაკავშირებს მათ, ასე რომ, ისინი ნაკლებად არიან სავარაუდოდ წყალში დაიშლება.