Съдържание
Хартията може да изглежда като обикновен и прост продукт, но всъщност нейното производство е по-сложно, отколкото повечето потребители вероятно осъзнават. Ключова причина за това е химията на производството на хартия.Чрез поредица от реакции и физически процеси химикалите, използвани в хартиената промишленост, превръщат кафявите дървени стърготини в лъскав бял лист, който можете да държите в ръката си. Две ключови химични реакции са избелването и процесът на Крафт.
Крафт процес
Дървесината е сложна смес, съставена предимно от полимер, наречен целулоза. Целулозните влакна в дърво са свързани заедно с друг полимер, наречен лигнин. Производителите на хартия трябва да отстранят лигнин от дървената маса. За да се постигне това, една от основните химични реакции, използвани в промишлеността, е процесът на Крафт, при който дървените стърготини се комбинират със смес от натриев хидроксид и натриев сулфид във вода при висока температура и налягане. При тези силно основни условия отрицателно заредените сулфидни йони реагират с лигниновите полимерни вериги, за да ги разпаднат на по-малки субединици, така че целулозните влакна да бъдат освободени за по-нататъшна употреба.
Алтернативни реакции
Въпреки че целулозното крафт е най-популярният процес, някои производители използват други подходи за отстраняване на лигнин. Една такава алтернатива е киселинно сулфитно разтваряне, където смес от сярна киселина и натриев, магнезиев, калциев или амониев бисулфит във вода разтваря лигнин, за да освободи целулозните влакна. Както и при пулповане на Kraft, са необходими високи температури и налягания. Друга алтернатива е неутралното сулфитно полухимично разтваряне, при което чипсът се смесва със смес от натриев сулфит и натриев карбонат във вода и се сварява. За разлика от останалите, този процес премахва само част от лигнин, така че след пулпирането на чиповете трябва да се настърже механично, за да се отстрани част от останалия полимер.
Избелваща химия
Без значение кой процес производителят избира за целулоза, част от лигнинът все още се оставя непокътнат, а този останал лигнин като цяло дава на кашата кафяв цвят. Производителите премахват този остатъчен лигнин и превръщат пулпата в бяла чрез друг химичен процес, наречен избелване. В този процес окисляващ агент - химикал, който окислява лигнин чрез добавяне на кислородни атоми към него или отстраняване на електрони - се комбинира с дървесната пулпа, за да унищожи останалия лигнин. Избелването е по-избирателно от пулпирането; за разлика от пулпирането, което също така унищожава малка част от целулозата, избелването основно елиминира лигнин.
Избелващи химикали
Често срещаните химикали за избелване включват хлор, хлорен диоксид, кислород, водороден прекис, озон и натриев хипохлорит, активната съставка в домашния белина. Въпреки че механизмът на всяка реакция е различен, всички те са окислители, които ще окисляват лигнин в пулпата. Хлорът, хлорният диоксид и водородният пероксид са най-селективните от тези средства, което означава, че имат по-малка склонност да реагират с целулоза и други желани части от сместа. Освен способността им да отстраняват лигнин, хлорът, хлорният диоксид и натриевият хипохлорит също са по-добри в способността си да премахват частиците мръсотия, което е друг важен фактор, който производителите трябва да вземат предвид.
Други реакции
Веднъж пулпирана и избелена, целулозата се подава в серия от машини, които ще я променят чрез физически, а не химически процеси, за да се превърнат в лист. В зависимост от това какви видове свойства искат да имат техният продукт, производителите използват разнообразен набор от други химически реакции, наречени процеси за оразмеряване, задържане и влажност, които придават устойчивост на влага, свързват по-малките влакна или променят продукта, така че е по-малко вероятно да се разпадат, когато са мокри. Обикновено тези процеси включват един от различни полимери, които ще се свързват с целулозните влакна в крайния продукт. Процесите на влажна якост, например, обикновено комбинират целулозните влакна с полиамидо-амин-епихлорохидриновите смоли, които реагират с влакната, за да ги омрежат, така че е по-малко вероятно да се разпаднат във вода.