Kas yra kai kurios cheminės reakcijos, naudojamos gaminant popierių?

Popierius gali atrodyti įprastas ir paprastas produktas, tačiau jo gamyba iš tikrųjų yra sudėtingesnė, nei tikriausiai supranta dauguma vartotojų. Pagrindinė to priežastis yra popieriaus gamybos chemija. Vykdydami daugybę reakcijų ir fizinių procesų, popieriaus pramonėje naudojamos cheminės medžiagos rudas medžio drožles paverčia blizgiu baltu lakštu, kurį galite laikyti rankoje. Dvi pagrindinės susijusios cheminės reakcijos yra balinimas ir Krafto procesas.

Mediena yra kompleksinis mišinys, kurį pirmiausia sudaro polimeras, vadinamas celiulioze. Medienos celiuliozės pluoštus jungia kitas polimeras, vadinamas ligninu. Popieriaus gamintojai turi iš medienos plaušienos pašalinti ligniną. Norėdami tai pasiekti, viena iš pagrindinių pramonėje naudojamų cheminių reakcijų yra Krafto procesas, kurio metu mediena traškučiai sujungiami su natrio hidroksido ir natrio sulfido mišiniu vandenyje aukštoje temperatūroje ir spaudimas. Šiomis labai bazinėmis sąlygomis neigiamai įkrauti sulfido jonai reaguoja su ligninu polimerų grandinės suskaidyti juos į mažesnius subvienetus, kad celiuliozės pluoštai būtų atlaisvinti tolesnis naudojimas.

Nors „Kraft“ minkštimas yra pats populiariausias procesas, kai kurie gamintojai lignino pašalinimui naudoja kitus metodus. Viena iš tokių alternatyvų yra rūgšties sulfito minkštimas, kai sieros rūgšties ir natrio mišinys, vandenyje esantis magnis, kalcis arba amonio bisulfitas ištirpina ligniną ir išlaisvina celiuliozę pluoštai. Kaip ir naudojant „Kraft“ minkštimą, reikalinga aukšta temperatūra ir slėgis. Dar viena alternatyva yra neutralus sulfitinis semicheminis minkštimas, kai traškučiai sumaišomi su natrio sulfito ir natrio karbonato mišiniu vandenyje ir verdami. Skirtingai nuo kitų, šis procesas pašalina tik dalį lignino, todėl išpylus drožles reikia smulkinti mechaniškai, kad būtų pašalinta dalis likusio polimero.

Nesvarbu, kokį procesą gamintojas pasirenka minkštimui, dalis lignino vis tiek lieka nepažeista, o šis likęs ligninas minkštimui paprastai suteikia rudą spalvą. Gamintojai pašalina šį lignino likučius ir išspaudžia baltymą per kitą cheminį procesą, vadinamą balinimu. Šiame procese oksiduojantis agentas - cheminė medžiaga, oksiduojanti ligniną, pridedant prie jo deguonies atomus arba pašalinant elektronus - sujungiama su medienos plaušiena, kad sunaikintų likusį ligniną. Balinimas paprastai būna selektyvesnis nei minkštimas; skirtingai nuo minkštimo, kuris taip pat sunaikina nedidelę celiuliozės dalį, balinimas pirmiausia pašalina ligniną.

Įprastos balinimo cheminės medžiagos yra chloras, chloro dioksidas, deguonis, vandenilio peroksidas, ozonas ir natrio hipochloritas, veiklioji buitinių baliklių sudedamoji dalis. Nors kiekvienos reakcijos mechanizmas yra skirtingas, visa tai yra oksidatoriai, kurie oksiduos celiuliozėje esantį ligniną. Chloras, chloro dioksidas ir vandenilio peroksidas yra patys selektyviausi iš šių medžiagų, vadinasi, jie turi mažiau polinkį reaguoti su celiulioze ir kitomis pageidaujamomis mišinio dalimis. Be jų gebėjimo pašalinti ligniną, chloras, chloro dioksidas ir natrio hipochloritas taip pat yra pranašesnis už savo sugebėjimą pašalinti nešvarumų daleles, o tai yra dar vienas svarbus gamintojų veiksnys apsvarstyti.

Susmulkinus ir išbalinus, plaušiena tiekiama į mašinų seriją, kuri pakeis ją fiziniais, o ne cheminiais procesais, kad ji taptų lakštu. Priklausomai nuo to, kokių savybių jie nori, kad jų produktas būtų, gamintojai naudoja daugybę kitų cheminių reakcijų, vadinamų dydžiu, sulaikymo ir atsparumo drėgmei procesai, suteikiantys atsparumą drėgmei, surišantys gaminyje esančius mažesnius pluoštus ar pakeičiantys gaminius, todėl rečiau suyra kai drėgna. Paprastai šie procesai apima vieną iš daugelio polimerų, kurie prisijungs prie gatavo produkto celiuliozės pluoštų. Pavyzdžiui, drėgmės stiprumo procesuose celiuliozės pluoštai paprastai derinami su poliamido-amino-epichlorhidrino dervos, kurios reaguoja su skaidulomis jas susiejant, todėl jų yra mažiau greičiausiai subyrės vandenyje.