Папир се може чинити уобичајеним и једноставним производом, али његова производња је заправо компликованија него што већина потрошача вероватно схвата. Кључни разлог за то је хемија производње папира. Низом реакција и физичких процеса, хемикалије које се користе у папирној индустрији претварају дрвене иверје у сјајни бели лим који можете држати у руци. Две кључне хемијске реакције које су укључене су бељење и Крафт поступак.
Крафт процес
Дрво је сложена смеша која се састоји првенствено од полимера који се назива целулоза. Целулозна влакна у дрвету међусобно су повезана другим полимером који се назива лигнин. Произвођачи папира морају уклонити лигнин из целулозе. Да би се то постигло, једна од главних хемијских реакција која се користи у индустрији је Крафт поступак, у коме се дрво чипс се комбинује са смешом натријум хидроксида и натријум сулфида у води на високој температури и притиска. Под овим изузетно основним условима, негативно наелектрисани сулфидни јони реагују са лигнином полимерни ланци да би их разломили на мање подјединице како би се целулозна влакна ослободила даљу употребу.
Алтернативне реакције
Иако је Крафт целулоза далеко најпопуларнији поступак, неки произвођачи користе друге приступе за уклањање лигнина. Једна од таквих алтернатива је кисела сулфитна целулоза, где смеша сумпорне киселине и било ког натријума, магнезијум, калцијум или амонијум бисулфит у води растварају лигнин да би ослободили целулозу влакана. Као и код Крафт целулозе, потребне су високе температуре и притисци. Још једна алтернатива је неутрална сулфитна полухемијска пулпа, где се чипс помеша са смешом натријум сулфита и натријум карбоната у води и кува. За разлику од осталих, овим поступком се уклања само део лигнина, па се после пулпе чипс мора механички уситнити да би се уклонио део преосталог полимера.
Хемија за бељење
Без обзира који поступак произвођач одабрао за целулозу, део лигнина и даље остаје нетакнут, а овај преостали лигнин генерално даје пулпи смеђу боју. Произвођачи уклањају овај заостали лигнин, а пулпа постаје бела у још једном хемијском процесу који се назива бељење. У овом процесу, оксидационо средство - хемикалија која оксидира лигнин додавањем атома кисеоника или уклањањем електрона - комбинује се са дрвеном пулпом да би уништило преостали лигнин. Избељивање је углавном селективније од целулозе; за разлику од пулпе, која такође уништава мали део целулозе, бељење првенствено елиминише лигнин.
Хемикалије за бељење
Уобичајене хемикалије за избељивање укључују хлор, хлор диоксид, кисеоник, водоник пероксид, озон и натријум хипохлорит, активни састојак белила за домаћинство. Иако је механизам сваке реакције различит, све су то оксидациона средства која ће оксидирати лигнин у пулпи. Хлор, хлор диоксид и водоник пероксид су најселективнији од ових средстава, што значи да имају мању тенденцију да реагују са целулозом и другим пожељним деловима смеше. Поред њихове способности уклањања лигнина, хлор, хлор диоксид и натријум хипохлорит су такође супериорни у својој способности уклањања честица прљавштине, што је још један важан фактор за произвођаче размотрити.
Остале реакције
Једном када се пулпа и избељи, целулоза се убацује у низ машина које ће је променити физичким, а не хемијским процесима, да би се претворила у лим. У зависности од тога какве особине желе да њихов производ има, произвођачи користе широк спектар других хемијских реакција које се називају димензионисање, процеси задржавања и влажне чврстоће који дају отпор влаге, везују мања влакна у производу или га мењају, тако да је мања вероватноћа да се распадне кад је мокар. Ти процеси обично укључују један од различитих полимера који ће се везати за целулозна влакна у готовом производу. На пример, поступци влажне чврстоће обично комбинују целулозна влакна са полиамидо-амин-епихлорохидрин смоле које реагују са влакнима да би их умрежиле тако да су мање вероватно ће се распасти у води.
