อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ

–

กระบวนการผลิตกระดาษ

กระบวนการผลิตกระดาษประกอบด้วยหลายขั้นตอน ในขั้นตอนแรก จะมีการแตกและการทำให้เยื่อกระดาษบริสุทธิ์ ซึ่งอาจเป็นแหล่งกำเนิดหลัก (ไม้) หรือแหล่งกำเนิดรอง (กระดาษเสีย) แหล่งหลักของเส้นใยเซลลูโลสคือไม้ที่ได้จากโรงเลื่อยในรูปแบบต่างๆ เช่น ท่อนไม้ เศษไม้ หรือขี้เลื่อย

ในขั้นตอนต่อไป วัสดุที่มีเส้นใยจะผ่านกระบวนการแปรรูปเพิ่มเติม ซึ่งจะถูกแปลงเป็นเยื่อกระดาษ จากนั้นจึงนำไปแปรรูปเป็นกระดาษ การผลิตเยื่อกระดาษสามารถทำได้โดยใช้วิธีการทางกลหรือทางเคมี ในกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษด้วยสารเคมี มักใช้ด่าง (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ ในรูปของ โซดาไฟ หรือ โซดาไฟ ) เพื่อกำจัดลิกนินที่ยึดเส้นใยไว้

การใช้สารลดฟองในทุกขั้นตอนของการผลิตกระดาษก็มีความสำคัญเช่นกัน สารลดฟองใช้ในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์กระดาษทุกประเภท โฟมถูกสร้างขึ้นโดยการผสมก๊าซกับเยื่อเซลลูโลสและถูกกักเก็บไว้ในนั้นเนื่องจากมีสารลดแรงตึงผิว ผลิตภัณฑ์จากกลุ่ม PCC สามารถนำไปใช้เพื่อกำจัดโฟมที่เกิดขึ้นในขั้นตอนต่อไปของการผลิตกระดาษได้อย่างประสบความสำเร็จ ได้แก่ โคพอลิเมอร์บล็อก EO/PO ( ROKAmer ) และ แอลกอฮอล์ไขมันอัลคอก ซิเลตหลายชุด ( ROKAnol LP ) ประสิทธิภาพสูงในการกำจัดโฟมและป้องกันการเกิดโฟมทำให้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของขั้นตอนเทคโนโลยีที่ตามมาได้

วิธีการทางเคมีในการบดเยื่อกระดาษ

กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษเคมีส่วนใหญ่ประกอบด้วยการใช้สารเคมีต่างๆ รวมถึงความร้อนเพื่อทำให้ลิกนินอ่อนตัวลง เป็นผลให้ลิกนินถูกละลายและกลั่นด้วยเครื่องจักรเพื่อแยกเส้นใย ในทางปฏิบัติมีการใช้กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษเคมีสองประเภทที่แตกต่างกัน

กระบวนการแรกคือ กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษ คราฟต์ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่ากระบวนการซัลเฟต ปัจจุบันเป็นเทคโนโลยีที่โดดเด่น โดยประมาณ 80%ของการผลิตเยื่อกระดาษทั่วโลกได้รับการแปรรูปโดยใช้กระบวนการนี้ การผลิตเยื่อกระดาษคราฟต์ได้กลายเป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดเนื่องจากปัจจัยหลายประการ เส้นใยที่ผ่านการแปรรูปด้วยซัลเฟตมีความทนทานดีกว่าเมื่อเทียบกับเส้นใยที่ได้จากเทคโนโลยีอื่นๆ ที่มีอยู่ นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับไม้ทุกประเภท และกระบวนการนี้เองช่วยให้สามารถกู้คืนวัตถุดิบทางเคมีที่ใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กระบวนการคราฟต์ประกอบด้วยการผสมเศษไม้กับน้ำขาว (เป็นสารละลาย โซเดียมไฮดรอกไซด์ และโซเดียมซัลไฟด์ในน้ำ) ภายใต้สภาวะที่มีความดันและอุณหภูมิสูง สารละลายนี้จะละลายลิกนินและปลดปล่อยเส้นใยเซลลูโลส หลังจากปฏิกิริยาการย่อยเสร็จสิ้น จะได้น้ำสีดำและเยื่อเซลลูโลส น้ำประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ซึ่งสามารถกู้คืนได้และสามารถใช้ในกระบวนการทางเคมีอีกครั้ง ลิกนินจะถูกกำจัดออกจากมวลในกระบวนการกำจัดลิกนินด้วยออกซิเจน (โดยมีออกซิเจนและโซเดียมไฮดรอกไซด์อยู่ด้วย) วัสดุที่ได้ด้วยวิธีนี้จะถูกฟอกขาวเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เหมาะสม เช่น ความแข็งแรง ความสว่าง และความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

กระบวนการย่อยทางเคมีที่สองคือ กระบวนการซัลไฟต์ ประกอบด้วยการใช้สารละลายซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในน้ำในสภาพที่มีด่าง (เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม โซเดียม และแอมโมเนียม) ผลิตภัณฑ์ที่ได้ในกระบวนการนี้มีน้ำหนักเบากว่าและทำให้ขาวได้ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม มีความแข็งแรงต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับการผลิตเยื่อด้วยซัลเฟตที่ใช้บ่อยกว่า กระบวนการซัลไฟต์ยังต้องคัดเลือกวัตถุดิบไม้ด้วยความระมัดระวัง ซึ่งวิธีนี้ไม่ทนทาน เช่น ไม้สน กระบวนการซัลไฟต์เมื่อเทียบกับการผลิตเยื่อกระดาษด้วยคราฟท์นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า ก่อให้เกิดก๊าซที่ไม่พึงประสงค์น้อยกว่า และยังทำให้ได้เยื่อกระดาษที่มีน้ำหนักเบามาก ซึ่งสามารถชะล้างได้ง่าย น่าเสียดายที่เนื่องจากคุณภาพของเส้นใยที่ต่ำกว่า การใช้พลังงานที่สูงกว่า และความสามารถในการกู้คืนวัตถุดิบทางเคมีที่ใช้ในกระบวนการนั้นต่ำ เทคโนโลยีซัลไฟต์จึงถูกแทนที่ด้วยกระบวนการคราฟท์

วิธีการทางกลของการผลิตเยื่อกระดาษ

–

การผลิตเยื่อกระดาษด้วยเครื่องจักรช่วยให้ได้เยื่อกระดาษจากไม้ในปริมาณสูงมาก กระบวนการหลักที่ใช้ในระดับอุตสาหกรรม ได้แก่ กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษจากหินบด (SGW) กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษด้วยเทอร์โมเมคานิกส์ (TMP) และกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษด้วยเคมีเทอร์โมเมคานิกส์ (CTMP)

เยื่อไม้ที่ได้จากการขัดไม้บนหินภายใต้ความดันบรรยากาศ ไม้ (ซึ่งเปลือกไม้ถูกเอาออกก่อนหน้านี้) จะถูกบดเป็นเยื่อโดยใช้หินแล้วล้างด้วยน้ำ จากนั้นมวลที่เตรียมไว้จะถูกทำให้แห้งในไฮโดรไซโคลน จากนั้นจึงขนส่งไปยังเครื่องบด ในขั้นตอนต่อไป มวลไม้หนาแน่นจะถูกขนส่งไปยังถัง และน้ำหมุนเวียน (กรอง) จะถูกรีไซเคิลกลับไปที่โรงสีเยื่อไม้ ในระหว่างการผลิตเยื่อจากไม้แปรรูป สารเรซินจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งจะจับตัวกันได้ง่ายและสร้างตะกอนบนเครื่องบดหรือผนังภายในของท่อ สารเหล่านี้มักทำให้พื้นผิวของหินเกิดการอุดตัน ซึ่งทำให้คุณสมบัติในการขัดของหินแย่ลง เพื่อขจัด "ปัญหาเรซิน" เหล่านี้ จึงมีการใช้สารเคมีต่างๆ สารที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับจุดประสงค์นี้คือสารกระจายตัว ซึ่งออกแบบมาเพื่อกระจายตะกอนที่เกิดขึ้น ช่วยให้สามารถกำจัดตะกอนเหล่านั้นในภายหลังได้ ผลิตภัณฑ์ของซีรีส์ ROKAcet และ ROKAfenol เป็นสารกระจายตัวที่ยอดเยี่ยมสำหรับอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษ นอกจากความสามารถในการกระจายตัวแล้ว ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ยังสามารถทำหน้าที่เป็นสารทำความสะอาด อิมัลซิไฟเออร์ และสารป้องกันไฟฟ้าสถิตได้อีกด้วย ROKAfenol เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการอิมัลซิไฟเออร์และขจัดคราบของเยื่อกระดาษและเซลลูโลส ในขณะที่ ROKAcet R40W เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติในการทำให้เนื้อกระดาษอ่อนตัวลง ซึ่งสามารถใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ หนัง และกระดาษได้

การปรับปรุงวิธีการ SGW คือการผลิตเยื่อกระดาษด้วยเทอร์โมแมคคานิกส์ (TMP) ในกระบวนการ TMP เศษไม้จะถูกล้างก่อนเพื่อขจัดทราย หิน และสิ่งสกปรกแข็งอื่นๆ จากนั้นจึงให้ความร้อนด้วยไอน้ำภายใต้แรงดันที่เพิ่มขึ้น จากนั้นจึงทำการผลิตเยื่อกระดาษต่อไปในเครื่องบดแบบจาน ในขั้นตอนต่อไป มวลจะถูกขนส่งไปยังถัง ซึ่งจะมีการยืดและขจัดการเสียรูปของเส้นใย ในที่สุด มวลจะถูกส่งไปยังถังเก็บ เพื่อลดปริมาณเรซินที่เป็นอันตรายที่เกิดขึ้นในกระบวนการ TMP จึงใช้สารเคมีที่คล้ายคลึงกันกับกระบวนการ SGW มวลที่เกิดขึ้นด้วยวิธีนี้มักใช้ในการผลิตกระดาษหนังสือพิมพ์

กระบวนการ CTMP จะรวมกระบวนการ TMP เข้ากับการชุบสารเคมีบนเศษไม้ ในขั้นตอนแรก เศษไม้จะถูกล้างและร่อน จากนั้นจึงชุบ ขึ้นอยู่กับประเภทของไม้ จะใช้สารเคมีที่เหมาะสม โซเดียมซัลเฟตมักใช้กับไม้เนื้ออ่อน ในขณะที่เปอร์ออกไซด์ด่างมักใช้กับไม้เนื้อแข็ง หลังจากกระบวนการชุบเสร็จสิ้น เศษไม้จะถูกให้ความร้อนและผสมกับน้ำ ซึ่งจะทำให้พันธะลิกนินคลายตัวและปลดปล่อยเส้นใย กระบวนการ CTMP ช่วยให้ได้เยื่อกระดาษที่สะอาด มีความแข็งแรงเพียงพอ และมีคุณสมบัติทางแสงที่เหมาะสม CTMP มักใช้ในการผลิตส่วนประกอบเส้นใยของเยื่อกระดาษ ซึ่งสามารถใช้สำหรับการผลิตกระดาษพิมพ์และกระดาษอนามัย

การลอยตัวและการฟอกสี

–

ขั้นตอนต่อไปของการแปรรูปเยื่อกระดาษคือการขจัดหมึกร่วมกับการกำจัดสิ่งสกปรกด้วยเครื่องจักร ในการผลิตกระดาษ พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดคือสี (ความขาว – ในกรณีของกระดาษพิมพ์) ด้วยเหตุนี้ กระดาษรีไซเคิลจึงต้องทำความสะอาดหมึกพิมพ์ให้หมดจด เงื่อนไขพื้นฐานในการกำจัดหมึกพิมพ์คือการปล่อยอนุภาคสีออกจากเส้นใยและทำให้กระจายตัว จากนั้นอนุภาคหมึกที่แบ่งละเอียดจะถูกแยกออกจากเส้นใยที่แขวนลอยอยู่ ซึ่งโดยปกติจะทำโดยพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันของวัสดุ เช่น น้ำหนักเฉพาะของสารที่ไม่ต้องการเมื่อเทียบกับเส้นใยและน้ำ เนื่องจากสิ่งสกปรกขนาดใหญ่ เช่น ชิ้นส่วนโลหะ (ลวดเย็บกระดาษ) หิน และทราย ถูกกำจัดออกไปแล้วในขั้นตอนการแยกเส้นใย จึงมักใช้กระบวนการลอยตัวเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกขนาดเล็ก

กระบวนการเพิ่มเติมที่ใช้บ่อยคือการฟอกสีและใช้ในผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความบริสุทธิ์สูงซึ่งไม่ต้องการให้เหลือง (เช่น กระดาษสำหรับเขียนและพิมพ์) โซเดียมไฮโปคลอไรต์ เป็นสารที่นิยมใช้ในการฟอกสีมาก นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการผลิตคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) จากขี้เลื่อยได้ สารละลาย โซเดียมไฮดรอก ไซด์และกรดคลอโรอะซิติก (MCAA) ยังใช้ในกระบวนการนี้ การฟอกสีเกี่ยวข้องกับการใช้สารเคมีที่เหมาะสมซึ่งเติมลงในสารกระจายโดยตรงเพื่อเพิ่มความขาวของมวล ประเภทของเส้นใยที่ใช้และคุณสมบัติขั้นสุดท้ายที่ต้องการของผลิตภัณฑ์มีอิทธิพลอย่างมากต่อระดับการฟอกสีเยื่อกระดาษ มวลที่มีวัสดุที่มีความหนาแน่นสูงนั้นฟอกสีได้ยากและต้องใช้สารเคมีในปริมาณมาก น้ำเสียจากโรงงานฟอกสีก่อนรีไซเคิลต้องใช้สารเคมีหลายชนิดเพื่อลดการเกิดฟอง การกัดกร่อน หรือความสามารถในการเกิดตะกรัน ผลิตภัณฑ์ของ PCC Group เช่น ROKAmers เหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ในกระบวนการที่มีการเกิดฟองในน้ำเสียและน้ำที่มีเทคโนโลยีสูง ผลิตภัณฑ์ ROKAmer คือโคพอลิเมอร์บล็อกของเอทิลีนออกไซด์และโพรพิลีน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ช่วยลดแรงตึงผิวระหว่างของเหลวและอากาศ ขณะเดียวกันก็ช่วยปรับปรุง "การระบายน้ำ" ของโฟม ซึ่งส่งผลให้โฟมลดลง

การแปรรูปเยื่อกระดาษขั้นสุดท้าย

หลังจากกระบวนการละลาย การทำให้ลอยตัว และการฟอกสี เยื่อเซลลูโลสที่เสร็จแล้วจะถูกแปรรูปเป็นเยื่อกระดาษ ซึ่งจากนั้นจะนำไปใช้ในการผลิตกระดาษ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน:

–
1. การผสมเนื้อเซลลูโลส

–

2. การเกิดการกระจายตัวของเนื้อเยื่อในน้ำ

–

3. การกลั่น,

–

4. การแนะนำการเพิ่มเติมที่จำเป็น

–

สารเติมแต่งใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์กระดาษที่มีคุณสมบัติพิเศษ (เรียกว่ากระดาษพิเศษ) หรือเพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิตกระดาษ สารเติมแต่งที่นิยมมากที่สุด ได้แก่:

–
1. เรซินและขี้ผึ้งสำหรับการไฮโดรโฟบิเซชั่น

–

2. สารตัวเติม เช่น ดินเหนียว ทัลค์ และซิลิกา

–

3. สีอนินทรีย์และสีอินทรีย์

–

4. สารอนินทรีย์ที่ช่วยปรับปรุงโครงสร้าง ความหนาแน่น ความสว่าง และคุณภาพของการพิมพ์ (เช่น ไททาเนียมไดออกไซด์ แคลเซียมซัลเฟต และสังกะสีซัลไฟด์)

–

5. e) อิมัลซิไฟเออร์และสารทำความสะอาด PCC Group นำเสนอผลิตภัณฑ์ ROKAcet ที่ทำหน้าที่ทั้งสองอย่างได้ ด้วยโครงสร้างจึงสามารถใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษเป็นตัวทำให้เกิดฟองน้อยและทำให้กระดาษนุ่มขึ้นได้

–

ในขั้นตอนสุดท้าย มวลจะถูกแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์กระดาษโดยใช้เครื่องจักรพิเศษ หลังจากกระบวนการเสร็จสิ้น กระดาษจะถูกม้วนเพื่อป้องกันความเสียหายและสิ่งสกปรก กระดาษเคลือบ PE เป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในการบรรจุภัณฑ์กระดาษ บรรจุภัณฑ์ประเภทนี้ให้การปกป้องที่ดีต่อความเสียหายทางกลไก ฝุ่น และความชื้น ข้อดีที่สำคัญของบรรจุภัณฑ์ประเภทนี้คือสามารถรีไซเคิลได้ทั้งหมด