Papper kan verka som en vanlig och enkel produkt, men tillverkningen är faktiskt mer komplicerad än de flesta konsumenter förmodligen inser. Genom en rad kemiska reaktioner och fysiska processer sätter pappersmakare bruna träflis i ett blankt vitt ark som du kan hålla i handen. Två av de viktigaste kemiska reaktionerna är blekning och Kraft-processen.

Kraft Process

Trä är en komplex blandning bestående främst av en polymer som kallas cellulosa. Cellulosafibrerna i trä bindas samman av en annan polymer som kallas lignin. Papperstillverkare måste ta bort ligninet från trämassan. Det vanligaste tillvägagångssättet är Kraft-processen, där träflis kombineras med en blandning av natriumhydroxid och natriumsulfid i vatten vid hög temperatur och tryck. Under dessa mycket grundläggande förhållanden reagerar de negativt laddade sulfidjonerna med ligninpolymerkedjorna för att bryta ner dem i mindre underenheter så att cellulosafibrerna frigörs för vidare användning.

Alternativa reaktioner

Även om Kraftpulping är överlägset den mest populära processen, vissa tillverkare använder andra metoder för att ta bort lignin. Ett sådant alternativ är syrasulfitpulpning, där en blandning av svavelsyra och antingen natrium-, magnesium-, kalcium- eller ammoniumbisulfit i vatten löser ligninet för att frigöra cellulosafibrerna. Som vid Kraft-massning krävs höga temperaturer och tryck. Ännu ett alternativ är neutral sulfit-semikemisk massa, där chipsen blandas med en blandning av natriumsulfit och natriumkarbonat i vatten och kokas. Till skillnad från de andra avlägsnar denna process endast en del av ligninet, så efter massning måste flisorna rivas mekaniskt för att avlägsna en del av den återstående polymeren.

Blekningskemi

Oavsett vilken process en tillverkaren väljer för massa, vissa av lignin kvarstår fortfarande intakt, och detta kvarvarande lignin ger vanligtvis massan en brun färg. Tillverkare tar bort denna kvarvarande lignin och vrider massan vit genom en annan kemisk process som kallas blekning. I detta förfarande kombineras ett oxidationsmedel - en kemikalie som oxiderar lignin genom att antingen tillsätta syreatomer till den eller avlägsna elektroner - kombineras med trämassan för att förstöra det kvarvarande ligninet. Blekning tenderar att vara mer selektiv än massa till skillnad från massa, som också förstör en liten del av cellulosa, eliminerar blekning huvudsakligen lignin.

Blekningskemikalier

Vanliga blekmedel innehåller klor, klordioxid, syre, väteperoxid, ozon och natriumhypoklorit , den aktiva ingrediensen i hushållsblekmedel. Även om mekanismen för varje reaktion är annorlunda är alla dessa oxidationsmedel som kommer att oxidera ligninet i massan. Klor, klordioxid och väteperoxid är de mest selektiva av dessa medel, vilket betyder att de har mindre tendens att reagera med cellulosa och andra önskvärda delar av blandningen. Bortsett från deras förmåga att ta bort lignin, klor, klordioxid och natriumhypoklorit är också överlägsen i sin förmåga att avlägsna smutspartiklar, vilket är en annan viktig faktor för tillverkare att överväga.

Andra reaktioner

När det har blivit massat och blekt matas massan i en serie maskiner som kommer att förändra den genom fysiska snarare än kemiska processer för att göra det till ett ark. Beroende på vilken typ av egenskaper de vill ha sin produkt, använder tillverkarna en mängd olika kemiska reaktioner som kallas limning, retention och våtstyrkeprocesser som ger fuktmotstånd, binder de mindre fibrerna i eller ändrar produkten så att det är mindre troligt att faller ihop när det är vått. Typiskt involverar dessa processer en av ett flertal polymerer som kommer att binda till cellulosafibrerna i den färdiga produkten. Våthållfasthetsprocesser, till exempel, kombinerar exempelvis cellulosafibrerna med polyamido-amin-epiklorhydrinhartser som reagerar med fibrerna för att tvärbinda dem så att de är mindre benägna att falla ihop i vatten.