종이 생산을 위한 원료 및 첨가제

제지 공정

종이 생산 공정은 여러 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계에서는 펄프의 파쇄 및 정제가 이루어지는데, 펄프는 1차 원료(목재) 또는 2차 원료(폐지)로 생산될 수 있습니다. 셀룰로스 섬유의 주요 공급원은 제재소에서 통나무, 나무 조각, 톱밥 등 다양한 형태로 얻은 목재입니다.

다음 단계에서 섬유질 재료는 추가 가공 과정을 거쳐 펄프로 변환되고, 펄프는 다시 종이로 가공됩니다. 펄프 생산은 기계적 또는 화학적 방법으로 이루어질 수 있습니다. 화학적 펄핑 공정에서는 일반적으로 알칼리(예: 가성소다 또는 가성소다 형태의 수산화 나트륨 )를 사용하여 섬유를 결합하는 리그닌을 제거합니다.

종이 생산의 모든 단계에서 소포제를 사용하는 것 또한 매우 중요합니다. 소포제는 모든 종류의 종이 제품 제조 공정에 사용됩니다. 기포는 셀룰로스 펄프와 가스를 혼합하여 생성되며, 계면활성제 덕분에 펄프 내부에 유지됩니다. PCC 그룹에서 제공하는 제품은 종이 생산의 다음 단계에서 생성되는 기포를 제거하는 데 효과적으로 사용될 수 있습니다. 여기에는 EO/PO 블록 공중합체( ROKAmer ) 와 일련의 알콕실화 지방 알코올 ( ROKAnol LP )이 포함됩니다. 이러한 제품은 기포 제거 및 기포 형성 방지에 매우 효과적이므로 후속 기술 단계의 효율성을 향상시킵니다.

펄핑의 화학적 방법

화학 펄프화 공정은 주로 다양한 화학 시약과 열을 사용하여 리그닌을 연화시키는 방식으로 이루어집니다. 리그닌을 용해한 후 기계적으로 정제하여 섬유를 분리합니다. 실제로는 두 가지 화학 펄프화 공정이 사용됩니다.

첫 번째는 황산염 공정이라고도 하는 크라프트 펄프화 공정 입니다. 현재 이 공정은 가장 널리 사용되는 기술로, 전 세계 펄프 생산량의 약 80%가 이 공정을 통해 처리됩니다. 크라프트 펄프화는 여러 가지 이유로 가장 널리 사용되는 공정이 되었습니다. 황산염 처리된 섬유는 다른 기술로 얻은 섬유보다 내구성이 뛰어납니다. 또한, 모든 종류의 목재에 사용할 수 있으며, 공정 자체에서 사용된 화학 원료를 효과적으로 회수할 수 있습니다.

크라프트 공법은 목재 칩을 백액( 수산화나트륨 과 황화나트륨의 수용액)과 혼합하는 과정입니다. 고온 고압 조건에서 이 용액은 리그닌을 용해시켜 셀룰로스 섬유를 생성합니다. 분해 반응이 완료되면 흑액과 셀룰로스 펄프가 생성됩니다. 흑액에는 용해된 유기물이 포함되어 있으며, 이 유기물은 회수되어 화학 공정에 다시 사용할 수 있습니다. 리그닌은 산소 탈리그닌화(산소와 수산화나트륨 존재 하) 공정을 통해 덩어리에서 제거됩니다. 이렇게 얻은 재료는 최종 제품의 강도, 밝기, 순도 등 적절한 성능을 얻기 위해 표백됩니다.

화학적 소화의 두 번째 공정은 아황산염 공정 입니다. 알칼리(예: 칼슘, 마그네슘, 나트륨 및 암모늄)가 있는 수용액에서 아황산가스를 사용하는 것으로 구성됩니다. 이 공정에서 얻은 제품은 더 가볍고 표백하기 쉽지만 더 자주 사용되는 황산염 펄프화에 비해 강도가 훨씬 낮습니다. 아황산염 공정은 또한 목재 원료의 신중한 선택이 필요합니다. 이 방법은 예를 들어 소나무에 적합하지 않습니다. 크라프트 펄프화에 비해 아황산염 공정은 더 효율적이고 불쾌한 가스를 덜 생성하며 쉽게 침출되는 매우 가벼운 펄프를 얻을 수 있습니다. 불행히도 섬유 품질이 낮고 에너지 소비가 높으며 공정에 사용되는 화학 원료의 회수율이 낮기 때문에 아황산염 기술은 크라프트 공정으로 대체되었습니다.

펄핑의 기계적 방법

기계펄프화는 목재로부터 매우 높은 수율의 펄프를 생산합니다. 산업적 규모로 사용되는 주요 공정은 석재 분쇄목재 펄프화(SGW), 열기계펄프화(TMP), 그리고 화학 열기계펄프화(CTMP) 공정입니다.

쇄목 펄프는 대기압에서 석재에 목재를 연마하는 공정을 통해 얻습니다. 나무껍질을 제거한 목재는 석재를 사용하여 펄프화한 후 물로 세척합니다. 준비된 덩어리는 하이드로사이클론에서 건조된 후 압축기로 이송됩니다. 다음 단계에서는 고밀도 목재 덩어리가 통으로 이송되고, 순환수(여과수)는 펄프 공장으로 다시 재순환됩니다. 가공된 목재에서 펄프를 생산하는 과정에서 수지성 물질이 방출되는데, 이는 쉽게 뭉쳐져 분쇄기나 파이프라인 내벽에 침전물을 형성합니다. 이러한 침전물은 석재 표면을 오염시켜 연마 특성을 악화시키는 경우가 많습니다. 이러한 소위 "수지 문제"를 해결하기 위해 다양한 화학 물질이 사용됩니다. 이러한 목적으로 가장 일반적으로 사용되는 물질은 분산제인데, 분산제는 형성된 침전물을 분산시켜 후속 제거를 용이하게 합니다. ROKAcet 및 ROKAfenol 시리즈 제품은 펄프 및 제지 산업에 특화된 탁월한 분산제입니다. 이 제품은 분산 기능 외에도 세척제, 유화제 및 정전기 방지제로도 사용할 수 있습니다. ROKAfenols는 종이 펄프와 셀룰로스의 유화 및 얼룩 제거 공정에 적합합니다. ROKAcet R40W 는 섬유, 가죽 및 제지 산업에서 사용할 수 있는 연화 특성을 가진 제품입니다.

SGW 공법의 개선된 형태가 열기계 펄프화(TMP)입니다. TMP 공법은 목재 칩을 먼저 세척하여 모래, 돌, 기타 단단한 불순물을 제거한 후, 증기로 고압 가열하여 디스크 밀에서 펄프화합니다. 다음 단계에서, 펄프화된 펄프는 통(vat)으로 이송되어 섬유의 변형을 교정하고 제거하는 공정을 거칩니다. 마지막으로, 저장 탱크로 이송됩니다. TMP 공법에서 생성되는 유해 수지의 양을 줄이기 위해 SGW 공법과 유사한 화학 물질을 사용합니다. 이렇게 생성된 펄프는 주로 신문용지 생산에 사용됩니다.

CTMP 공정은 TMP 공정과 칩의 화학적 함침을 결합한 공정입니다. 첫 번째 단계에서는 칩을 세척하고 체질한 후 함침합니다. 목재의 종류에 따라 적절한 화학 용액을 사용합니다. 침엽수에는 일반적으로 황산나트륨을, 활엽수에는 알칼리 과산화물을 사용합니다. 함침 공정이 완료되면 칩을 가열하고 물과 혼합하여 리그닌 결합을 풀어 섬유를 방출합니다. CTMP 공정을 통해 충분한 강도와 적절한 광학적 특성을 가진 깨끗한 펄프를 얻을 수 있습니다. CTMP는 주로 인쇄 및 위생 용지 생산에 사용될 수 있는 종이 펄프의 섬유질 성분 생산에 사용됩니다.

부유 및 표백

펄프 가공의 다음 단계는 불순물의 기계적 제거와 결합된 탈묵입니다.종이 생산에서 가장 중요한 매개변수는 색상(인쇄지의 경우 백색도)입니다.이러한 이유로 재활용 종이에서 인쇄 잉크를 철저히 세척해야 합니다.제거의 기본 조건은 섬유에서 페인트 입자를 분리하고 분산된 상태로 유지하는 것입니다.미세하게 분할된 잉크 입자는 섬유 현탁액에서 분리됩니다.이는 일반적으로 섬유 및 물에 비해 바람직하지 않은 물질의 비중과 같은 재료의 물리적 특성의 차이를 기반으로 수행됩니다.금속 부품(스테이플), 돌 및 모래와 같은 더 큰 불순물은 이미 섬유 제거 단계에서 제거되었기 때문에 미세 불순물과 관련하여 부유 공정이 매우 자주 사용됩니다.

표백은 흔히 사용되는 추가 공정으로, 황변이 바람직하지 않은 고순도 제품(예: 필기 및 인쇄용 종이)에 사용됩니다. 차아염소산나트륨은 표백에 매우 널리 사용되는 물질입니다. 톱밥에서 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 생산하는 데에도 사용할 수 있습니다. 수산화나트륨 용액과클로로아세트산(MCAA) 도 이 공정에 사용됩니다. 표백에는 적절한 화학 물질을 분산제에 직접 첨가하여 물질의 백색도를 높이는 작업이 포함됩니다. 사용되는 섬유의 종류와 제품의 원하는 최종 특성은 펄프 표백 정도에 큰 영향을 미칩니다. 고밀도 물질을 포함하는 물질은 표백하기 어렵고 많은 양의 화학 물질이 필요합니다. 표백 시설에서 재활용하기 전에 발생하는 하수에는 거품, 부식성 또는 스케일 형성 능력을 줄이기 위한 여러 화학 물질이 필요합니다. ROKAmers 와 같은 PCC 그룹의 제품은 하수 및 산업 용수의 거품이 발생하는 공정에 사용하기에 적합합니다. ROKAmer 제품은 에틸렌 옥사이드와 프로필렌의 블록 공중합체입니다. 이 제품은 액체와 공기 사이의 표면 장력을 감소시키는 동시에 거품의 "배수"를 개선하여 사실상 표면 장력을 감소시킵니다.

종이 펄프의 최종 가공

용해, 부유, 표백 과정을 거친 셀룰로스 펄프는 종이 펄프로 가공되어 종이 생산에 사용됩니다. 이 공정은 여러 단계로 구성됩니다.

1. 셀룰로오스 펄프의 혼합,
2. 물 속의 펄프 분산 형성,
3. 정제,
4. 필요한 추가 사항의 도입.

첨가제는 특수한 특성을 가진 종이 제품(특수지)을 생산하거나 종이 제조 공정을 개선하는 데 사용됩니다. 가장 많이 사용되는 첨가제는 다음과 같습니다.

1. 소수화를 위한 수지 및 왁스,
2. 예를 들어 점토, 활석 및 실리카와 같은 충전제
3. 무기 및 유기 염료,
4. 인쇄의 구조, 밀도, 밝기 및 품질을 개선하는 무기 화합물(예: 이산화티타늄, 황산칼슘 및 황화아연)
5. e) 유화제 및 세정제. PCC 그룹은 두 가지 기능을 모두 수행할 수 있는 ROKAcet 제품 시리즈를 제공합니다. 이 제품은 구조적으로 우수하여 제지 산업에서 저발포제 및 연화제로도 사용할 수 있습니다.

최종 단계에서는 특수 기계를 사용하여 종이를 종이 제품으로 가공합니다. 공정이 완료되면 종이를 말아 손상과 먼지로부터 보호합니다. PE-라미네이트 종이는 종이 포장에 가장 일반적으로 사용됩니다. 이러한 포장은 기계적 손상, 먼지, 습기로부터 효과적으로 보호합니다. 또한, 이러한 포장의 가장 큰 장점은 완전히 재활용 가능하다는 것입니다.