Obsah
Papier sa môže zdať ako bežný a jednoduchý produkt, ale jeho výroba je v skutočnosti komplikovanejšia, než si väčšina spotrebiteľov pravdepodobne uvedomí. Kľúčovým dôvodom je chémia výroby papiera.Prostredníctvom série reakcií a fyzikálnych procesov menia chemikálie používané v papierenskom priemysle hnedé drevené štiepky na lesklý biely list, ktorý môžete držať v ruke. Medzi kľúčové chemické reakcie patria bielenie a sulfátový proces.
Kraftov proces
Drevo je komplexná zmes pozostávajúca predovšetkým z polyméru nazývaného celulóza. Celulózové vlákna v dreve sú navzájom spojené iným polymérom nazývaným lignín. Výrobcovia papiera musia odstrániť lignín z drevnej buničiny. Na dosiahnutie tohto cieľa je jednou z hlavných chemických reakcií používaných v priemysle Kraftov proces, pri ktorom sa drevné štiepky kombinujú so zmesou hydroxidu sodného a sulfidu sodného vo vode pri vysokej teplote a tlaku. Za týchto vysoko zásaditých podmienok záporne nabité sulfidové ióny reagujú s lignínovými polymérnymi reťazcami a rozdeľujú ich na menšie podjednotky, takže sa celulózové vlákna uvoľnia na ďalšie použitie.
Alternatívne reakcie
Hoci je sulfátová výroba Kraft zďaleka najobľúbenejší proces, niektorí výrobcovia používajú na odstránenie lignínu iné prístupy. Jednou takouto alternatívou je rozvlákňovanie siričitanu kyseliny, kde zmes kyseliny sírovej a buď hydrogensiričitanu sodného, horčíka, vápnika alebo amónneho vo vode rozpúšťa lignín a uvoľňuje celulózové vlákna. Rovnako ako pri buničine Kraft sú potrebné vysoké teploty a tlaky. Ďalšou alternatívou je neutrálna siřičitanová semichemická buničina, kde sa triesky zmiešajú so zmesou siričitanu sodného a uhličitanu sodného vo vode a varia sa. Na rozdiel od ostatných, tento proces odstraňuje iba časť lignínu, takže po rozvláknení musia byť triesky mechanicky rozdrvené, aby sa odstránil zvyšný polymér.
Bieliaca chémia
Bez ohľadu na postup, ktorý si výrobca vyberie na rozvlákňovanie, časť lignínu zostáva stále nedotknutá a zostávajúci lignín vo všeobecnosti dáva buničine hnedú farbu. Výrobcovia odstránia tento zvyškový lignín a buničinu bielia ďalším chemickým procesom nazývaným bielenie. V tomto procese sa oxidačné činidlo - chemická látka, ktorá oxiduje lignín buď pridaním atómov kyslíka alebo odstránením elektrónov - kombinuje s drevnou buničinou, aby sa zničil zostávajúci lignín. Bielenie má tendenciu byť selektívnejšie ako rozvlákňovanie; na rozdiel od buničiny, ktorá tiež ničí malú frakciu celulózy, bielenie primárne vylučuje lignín.
Bieliace chemikálie
Bežné bieliace chemikálie zahŕňajú chlór, oxid chloričitý, kyslík, peroxid vodíka, ozón a chlórnan sodný, čo je aktívna zložka v domácom bielidle. Aj keď mechanizmus každej reakcie je odlišný, sú to všetky oxidačné činidlá, ktoré budú oxidovať lignín v buničine. Chlór, oxid chloričitý a peroxid vodíka sú najelektívnejšie z týchto činidiel, čo znamená, že majú menšiu tendenciu reagovať s celulózou a inými požadovanými časťami zmesi. Okrem schopnosti odstraňovať lignín, chlór, oxid chloričitý a chlórnan sodný sú tiež lepšie v schopnosti odstraňovať častice nečistôt, čo je ďalší dôležitý faktor, ktorý musia výrobcovia vziať do úvahy.
Iné reakcie
Akonáhle je buničina rozvláknená a odfarbená, je privádzaná do série strojov, ktoré ju menia skôr pomocou fyzikálnych ako chemických procesov, aby sa z nej vytvorila fólia. V závislosti od toho, aké vlastnosti chcú, aby mal ich výrobok, výrobcovia používajú rôzne chemické reakcie nazývané procesy triedenia, zadržiavania a pevnosti za mokra, ktoré dodávajú odolnosť voči vlhkosti, viažu menšie vlákna alebo menia produkt, takže je menej pravdepodobné, že rozpadne sa, keď je mokrý. Typicky tieto procesy zahŕňajú jeden z radu polymérov, ktoré sa budú viazať na celulózové vlákna v hotovom produkte. Procesy s pevnosťou za mokra napríklad typicky kombinujú celulózové vlákna s polyamido-amín-epichlórhydrínovými živicami, ktoré reagujú s vláknami na ich zosieťovanie, takže je menej pravdepodobné, že sa rozpadnú vo vode.