ปฏิกิริยาเคมีบางอย่างที่ใช้ในการผลิตกระดาษมีอะไรบ้าง?

กระดาษอาจดูเหมือนสินค้าธรรมดาและเรียบง่าย แต่จริงๆ แล้วการผลิตกระดาษนั้นซับซ้อนกว่าที่ผู้บริโภคส่วนใหญ่คิด เหตุผลหลักสำหรับเรื่องนี้คือเคมีของการทำกระดาษ ด้วยปฏิกิริยาและกระบวนการทางกายภาพต่างๆ สารเคมีที่ใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษจะเปลี่ยนเศษไม้สีน้ำตาลให้เป็นแผ่นสีขาวมันวาวที่คุณสามารถถือไว้ในมือได้ ปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญสองประการที่เกี่ยวข้องคือการฟอกขาวและกระบวนการคราฟท์

ไม้เป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยพอลิเมอร์ที่เรียกว่าเซลลูโลสเป็นหลัก เส้นใยเซลลูโลสในไม้ถูกมัดเข้าด้วยกันโดยโพลีเมอร์อีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าลิกนิน ผู้ผลิตกระดาษจะต้องเอาลิกนินออกจากเยื่อไม้ เพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ ปฏิกิริยาเคมีหลักอย่างหนึ่งที่ใช้ในอุตสาหกรรมคือกระบวนการคราฟท์ ซึ่งในไม้ ชิปจะรวมกับส่วนผสมของโซเดียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมซัลไฟด์ในน้ำที่อุณหภูมิสูงและ ความดัน. ภายใต้สภาวะพื้นฐานที่สูงเหล่านี้ ไอออนซัลไฟด์ที่มีประจุลบจะทำปฏิกิริยากับลิกนิน โซ่โพลีเมอร์เพื่อแบ่งพวกมันออกเป็นหน่วยย่อยที่เล็กลงเพื่อให้เส้นใยเซลลูโลสเป็นอิสระสำหรับ ใช้งานต่อไป

แม้ว่าการผลิตเยื่อคราฟท์จะเป็นกระบวนการที่ได้รับความนิยมมากที่สุด แต่ผู้ผลิตบางรายก็ใช้วิธีอื่นในการกำจัดลิกนิน ทางเลือกหนึ่งคือการทำเยื่อกระดาษด้วยกรดซัลไฟต์ ซึ่งมีส่วนผสมของกรดกำมะถันและโซเดียมอย่างใดอย่างหนึ่ง แมกนีเซียม แคลเซียม หรือแอมโมเนียมไบซัลไฟต์ในน้ำจะละลายลิกนินเพื่อทำให้เซลลูโลสเป็นอิสระ เส้นใย เช่นเดียวกับการทำเยื่อกระดาษแบบคราฟท์ ต้องใช้อุณหภูมิและความดันสูง อีกทางเลือกหนึ่งคือการทำเยื่อกระดาษกึ่งเคมีที่ใช้ซัลไฟต์เป็นกลาง ซึ่งเศษจะผสมกับส่วนผสมของโซเดียมซัลไฟต์และโซเดียมคาร์บอเนตในน้ำและปรุงสุก กระบวนการนี้แตกต่างจากกระบวนการอื่น ๆ กระบวนการนี้จะกำจัดลิกนินเพียงบางส่วนเท่านั้น ดังนั้นหลังจากการแยกกากแล้ว ชิปจะต้องถูกหั่นเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยด้วยกลไกเพื่อขจัดพอลิเมอร์ที่เหลืออยู่บางส่วน

ไม่ว่าผู้ผลิตจะเลือกใช้กระบวนการใดในการทำเยื่อกระดาษ ลิกนินบางส่วนจะยังคงไม่เสียหาย และลิกนินที่เหลือนี้จะทำให้เนื้อเป็นสีน้ำตาล ผู้ผลิตเอาลิกนินที่ตกค้างนี้ออกและเปลี่ยนเยื่อกระดาษให้เป็นสีขาวผ่านกระบวนการทางเคมีอื่นที่เรียกว่าการฟอกขาว ในกระบวนการนี้ สารออกซิไดซ์ ซึ่งเป็นสารเคมีที่ออกซิไดซ์ลิกนินโดยการเพิ่มอะตอมของออกซิเจนเข้าไปหรือกำจัดอิเล็กตรอน จะถูกรวมเข้ากับเยื่อไม้เพื่อทำลายลิกนินที่เหลืออยู่ การฟอกสีมีแนวโน้มที่จะเลือกสรรมากกว่าการเยื่อกระดาษ ซึ่งแตกต่างจากการผลิตเยื่อกระดาษซึ่งทำลายเซลลูโลสเพียงเล็กน้อยเช่นกันการฟอกสีจะกำจัดลิกนินเป็นหลัก

สารเคมีฟอกสีทั่วไป ได้แก่ คลอรีน คลอรีนไดออกไซด์ ออกซิเจน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โอโซน และโซเดียมไฮโปคลอไรท์ ซึ่งเป็นสารออกฤทธิ์ในสารฟอกขาวในครัวเรือน แม้ว่ากลไกของปฏิกิริยาแต่ละอย่างจะแตกต่างกัน แต่ทั้งหมดนี้เป็นตัวออกซิไดซ์ที่จะออกซิไดซ์ลิกนินในเนื้อกระดาษ คลอรีน คลอรีนไดออกไซด์ และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารที่เลือกสรรได้ดีที่สุด ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีแนวโน้มที่จะทำปฏิกิริยากับเซลลูโลสและส่วนอื่นๆ ที่พึงประสงค์น้อยกว่า นอกจากความสามารถในการกำจัดลิกนินแล้ว คลอรีน คลอรีนไดออกไซด์ และโซเดียมไฮโปคลอไรท์ก็เช่นกัน เหนือกว่าในด้านความสามารถในการขจัดสิ่งสกปรก ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งสำหรับผู้ผลิตในการ พิจารณา.

เมื่อได้เยื่อกระดาษและฟอกขาวแล้ว เยื่อกระดาษจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องจักรหลายชุด ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงผ่านกระบวนการทางกายภาพมากกว่ากระบวนการทางเคมีเพื่อทำให้เป็นแผ่น ผู้ผลิตใช้ปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ที่หลากหลายซึ่งเรียกว่าการปรับขนาด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติประเภทที่พวกเขาต้องการให้ผลิตภัณฑ์ของตนมี กระบวนการกักเก็บและความแข็งแรงแบบเปียกที่ให้ความทนทานต่อความชื้น มัดเส้นใยขนาดเล็กเข้าหรือเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์เพื่อให้มีโอกาสแตกหักน้อยลง เมื่อเปียก โดยปกติกระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับโพลีเมอร์หลายชนิดที่จะจับกับเส้นใยเซลลูโลสในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป กระบวนการความเปียก เช่น โดยทั่วไปจะรวมเส้นใยเซลลูโลสเข้ากับ เรซินโพลิอะมิโด-เอมีน-เอพิคลอโรไฮดรินซึ่งทำปฏิกิริยากับเส้นใยเพื่อเชื่อมขวางพวกมันจึงน้อยลง มีแนวโน้มที่จะกระจุยในน้ำ