กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 10 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

เยื่อกระดาษ เป็น วัสดุ ลิกโนเซลลูโลสที่ มีเส้นใยซึ่งเตรียมโดยการแยก เส้นใยเซลลูโลส ของ ไม้ พืช เส้นใย กระดาษ เหลือใช้ หรือ เศษผ้า ด้วยวิธีการทางเคมี กึ่งเคมี...

เยื่อกระดาษ

เส้นใยโครงสร้างของเยื่อกระดาษ
เยื่อกระดาษที่โรงงานผลิตกระดาษใกล้เมืองเพนซาโคลา ปี 1947

เยื่อกระดาษเป็น วัสดุ ลิกโนเซลลูโลสที่ มีเส้นใยซึ่งเตรียมโดยการแยก เส้นใยเซลลูโลสของไม้พืชเส้นใยกระดาษเหลือใช้หรือเศษผ้าด้วยวิธีการทางเคมี กึ่งเคมี หรือเชิงกลเมื่อผสมกับน้ำและสารเคมีอื่นๆ หรือสารเติมแต่งจากพืช เยื่อกระดาษเป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตกระดาษและการผลิตผลิตภัณฑ์กระดาษ อื่นๆ ใน ระดับอุตสาหกรรม [ 1 ] [ 2 ]

ประวัติศาสตร์

ก่อนการประดิษฐ์กระดาษ ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง โดยไช่หลุนในประเทศจีนราวปี ค.ศ. 105 วัสดุสำหรับเขียนที่คล้ายกระดาษ เช่นปาปิรัสและอะมาเตะถูกผลิตขึ้นโดยอารยธรรมโบราณโดยใช้วัสดุจากพืชซึ่งส่วนใหญ่ไม่ได้ ผ่านกระบวนการแปรรูป แถบ เปลือกไม้หรือ วัสดุ จากเส้นใยถูกนำมาสานเข้าด้วยกัน ตีให้เป็นแผ่นหยาบ ตากให้แห้ง และขัดเงาด้วยมือ[ 3 ] [ 4 ] เยื่อกระดาษที่ใช้ใน การทำกระดาษสมัยใหม่และแบบดั้งเดิมนั้นมีความโดดเด่นด้วย กระบวนการ แช่ซึ่งทำให้ได้สารละลายเส้นใยเซลลูโลสที่ละเอียดและสม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งจะถูกดึงออกจากสารละลายโดยใช้ตะแกรงและตากให้แห้งเพื่อขึ้นรูปเป็นแผ่นหรือม้วน[ 5 ]กระดาษที่ผลิตขึ้นในยุคแรกสุดในประเทศจีนประกอบด้วยเส้นใยจาก ต้น หม่อนกระดาษ (โคโซ)ร่วมกับ เศษ ผ้าป่านและเศษตาข่าย[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]ในศตวรรษที่ 6 ต้นหม่อนได้รับการปลูกเลี้ยงโดยเกษตรกรในประเทศจีนโดยเฉพาะเพื่อวัตถุประสงค์ในการผลิตเยื่อกระดาษที่จะใช้ในกระบวนการผลิตกระดาษ นอกจากหม่อนแล้ว เยื่อกระดาษยังทำจากไม้ไผ่เปลือกชบาไม้จันทน์สีน้ำเงินฟางและฝ้ายอีกด้วย[ 7 ]การทำกระดาษโดยใช้เยื่อกระดาษที่ทำจากเส้นใยป่านและลินินจากเสื้อผ้าขาดๆ อวนจับปลา และถุงผ้า แพร่กระจายไปยังยุโรปในศตวรรษที่ 13 โดยการใช้เศษผ้าเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญในการผลิตและการทำกระดาษจากเศษผ้า ในราคาที่เหมาะสม ซึ่งเป็นปัจจัยหนึ่งในการพัฒนาการพิมพ์[ 1 ] ในช่วงปี 1800 ความต้องการการผลิตในอุตสาหกรรมการทำกระดาษและการพิมพ์ที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่ นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในวัตถุดิบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ไม้เยื่อกระดาษและผลิตภัณฑ์จากต้นไม้อื่นๆ ซึ่งปัจจุบันคิดเป็นมากกว่า 95% ของการผลิตเยื่อกระดาษทั่วโลก[ 8 ]

การใช้เยื่อไม้และการประดิษฐ์เครื่องจักรผลิตกระดาษ อัตโนมัติ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 และต้นศตวรรษที่ 19 ส่งผลให้กระดาษกลายเป็นสินค้าที่มีราคาไม่แพงในยุคปัจจุบัน[ 1 ] [ 9 ] [ 10 ]แม้ว่าตัวอย่างแรกสุดของกระดาษที่ทำจากเยื่อไม้จะรวมถึงผลงานที่ตีพิมพ์โดยJacob Christian Schäfferในปี 1765 และMatthias Koopsในปี 1800 [ 1 ] [ 11 ] แต่ การผลิตกระดาษจากเยื่อไม้ขนาดใหญ่เริ่มขึ้นในช่วงปี 1840 พร้อมกับการพัฒนาการผลิตเยื่อกระดาษเชิงกลที่ไม่เหมือนใครและเกิดขึ้นพร้อมกันโดยFriedrich Gottlob Kellerในเยอรมนี[ 12 ]และโดยCharles Fenertyในโนวาสโกเชีย[ 9 ]กระบวนการทางเคมีตามมาอย่างรวดเร็ว โดยเริ่มจาก การใช้ กรดซัลฟิวรัสของJ. Rothเพื่อบำบัดไม้ จากนั้นBenjamin Tilghman ได้รับสิทธิบัตร ของสหรัฐอเมริกาในการใช้แคลเซียมไบซัลไฟต์ Ca(HSO ) เพื่อทำเยื่อไม้ในปี 1867 [ 2 ]เกือบสิบปีต่อมาโรงงานผลิตเยื่อซัลไฟต์เชิง พาณิชย์แห่งแรก ถูกสร้างขึ้นในสวีเดน โดยใช้แมกนีเซียมเป็นไอออนคู่และอิงตามงานของCarl Daniel Ekmanภายในปี 1900 การผลิตเยื่อซัลไฟต์ได้กลายเป็นวิธีการผลิตเยื่อไม้ที่โดดเด่น แซงหน้าวิธีการผลิตเยื่อแบบกลไก กระบวนการผลิตเยื่อเคมีที่แข่งขันกัน คือ กระบวนการซัลเฟต หรือคราฟต์ได้รับการพัฒนาโดยCarl F. Dahlในปี 1879 โรงงานผลิตเยื่อกระดาษคราฟต์แห่งแรกเริ่มต้นขึ้นในสวีเดนในปี พ.ศ. 2333 [ 2 ]การประดิษฐ์หม้อไอน้ำแบบกู้คืนโดยGH Tomlinsonในช่วงต้นทศวรรษ พ.ศ. 2473 [ 12 ]ทำให้โรงงานผลิตเยื่อกระดาษคราฟต์สามารถนำสารเคมีที่ใช้ในการผลิตเยื่อกระดาษเกือบทั้งหมดกลับมาใช้ใหม่ได้ นอกจากนี้ ความสามารถของกระบวนการคราฟต์ในการรับไม้หลากหลายชนิดและผลิตเส้นใยที่แข็งแรงกว่า[ 13 ]ทำให้กระบวนการคราฟต์กลายเป็นกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษที่โดดเด่นตั้งแต่ทศวรรษ พ.ศ. 2483 [ 2 ]

การผลิตเยื่อไม้ทั่วโลกในปี 2549 อยู่ที่ 175  ล้านตัน (160  ล้านตัน) [ 14 ]ในปีก่อนหน้า มีการจำหน่ายเยื่อกระดาษในตลาด (ที่ไม่ได้นำไปทำเป็นกระดาษในโรงงานเดียวกัน) จำนวน 63  ล้านตัน (57  ล้านตัน) โดยแคนาดาเป็นแหล่งผลิตที่ใหญ่ที่สุด คิดเป็น 21 เปอร์เซ็นต์ของทั้งหมด รองลงมาคือสหรัฐอเมริกา คิดเป็น 16 เปอร์เซ็นต์ แหล่ง เส้นใยไม้ที่จำเป็นสำหรับการผลิตเยื่อกระดาษคือ "เศษไม้จากโรงเลื่อย 45%, ท่อนซุงและเศษไม้ 21% และกระดาษรีไซเคิล 34%" (แคนาดา, 2557) [ 15 ]เยื่อเคมีคิดเป็น 93% ของเยื่อกระดาษในตลาด[ 16 ]

เยื่อไม้

เส้นใยในเยื่อไม้

ทรัพยากรไม้ที่ใช้ทำเยื่อกระดาษเรียกว่าเยื่อไม้ [ 17 ] ในทางทฤษฎีแล้ว ต้นไม้ชนิดใดก็ได้สามารถใช้ทำเยื่อกระดาษได้ แต่ต้นไม้ประเภทสนเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากเส้นใยเซลลูโลสในเยื่อกระดาษของต้นไม้ประเภทนี้ยาวกว่า จึงทำให้กระดาษมีความแข็งแรงกว่า[ 18 ] ต้นไม้ที่นิยมใช้ทำกระดาษมากที่สุด ได้แก่ไม้เนื้ออ่อนเช่นต้นสน ต้นสนชนิด ต่างๆต้นเฟอร์ต้นสน ชนิดหนึ่ง และต้น เฮม ล็อกและไม้เนื้อแข็งเช่นต้นยูคาลิป ตั ส ต้น แอ สเพ และต้นเบิ ร์ ช[ 19 ]นอกจากนี้ยังมีความสนใจเพิ่มมากขึ้นในพันธุ์ไม้ดัดแปลงพันธุกรรม (เช่น ยูคา ลิปตัส ดัดแปลงพันธุกรรม และต้นป็อปลาร์ ดัดแปลงพันธุกรรม ) เนื่องจากมีประโยชน์หลายประการ เช่น ช่วยให้ย่อยสลายลิกนินได้ง่ายขึ้น และมีอัตราการเติบโตสูงขึ้น

โรงงาน ผลิต เยื่อกระดาษเป็นโรงงานแปรรูปเศษไม้หรือเส้นใยพืชชนิดอื่น ๆ ให้เป็นแผ่นใยหนาซึ่งสามารถส่งไปยังโรงงานผลิตกระดาษเพื่อแปรรูปต่อไปได้ การผลิตเยื่อกระดาษสามารถทำได้โดยใช้กระบวนการทางกล กระบวนการกึ่งเคมี หรือกระบวนการทางเคมีทั้งหมด (กระบวนการคราฟต์และซัลไฟต์) ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปอาจเป็นแบบฟอกขาวหรือไม่ฟอกขาวก็ได้ ขึ้นอยู่กับความต้องการของลูกค้า

ไม้และวัสดุจากพืชอื่นๆ ที่ใช้ในการผลิตเยื่อกระดาษประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามอย่าง (นอกเหนือจากน้ำ) ได้แก่ เส้นใยเซลลูโลส (ซึ่งเป็นที่ต้องการสำหรับการทำกระดาษ) ลิกนิน (พอลิเมอร์สามมิติที่ยึดเส้นใยเซลลูโลสเข้าด้วยกัน) และเฮมิเซลลูโลส ( พอลิเมอร์คาร์โบไฮเดรต แบบกิ่งก้านสาขาที่สั้นกว่า ) จุดมุ่งหมายของการผลิตเยื่อกระดาษคือการสลายโครงสร้างโดยรวมของแหล่งเส้นใย ไม่ว่าจะเป็นเศษไม้ ลำต้น หรือส่วนอื่นๆ ของพืช ให้กลายเป็นเส้นใยที่เป็นส่วนประกอบ

การผลิตเยื่อกระดาษด้วยกระบวนการทางเคมีนั้นทำได้โดยการย่อยสลายลิกนินและเฮมิเซลลูโลสให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ละลายน้ำได้ ซึ่งสามารถชะล้างออกจากเส้นใยเซลลูโลสได้โดยไม่ ทำให้เส้นใยเซลลูโลส สลายตัว (การสลายตัวของเซลลูโลสด้วยกระบวนการทางเคมีจะทำให้เส้นใยอ่อนแอลง) ส่วนวิธีการผลิตเยื่อกระดาษเชิงกลต่างๆ เช่น การผลิตเยื่อกระดาษแบบบดละเอียด (GW) และการผลิตเยื่อกระดาษเชิงกลแบบปรับปรุงคุณภาพ (RMP) นั้น จะทำให้เส้นใยเซลลูโลสฉีกขาดออกจากกัน ลิกนินส่วนใหญ่ยังคงเกาะติดอยู่กับเส้นใย ความแข็งแรงของเยื่อกระดาษจึงลดลงเนื่องจากเส้นใยอาจถูกตัดขาด นอกจากนี้ยังมีวิธีการผลิตเยื่อกระดาษแบบผสมผสานหลายวิธีที่ใช้การบำบัดทางเคมีและความร้อนร่วมกันเพื่อเริ่มต้นกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษด้วยกระบวนการทางเคมีแบบย่อ ตามด้วยการบำบัดเชิงกลทันทีเพื่อแยกเส้นใยออกจากกัน วิธีการผสมผสานเหล่านี้ได้แก่ การผลิตเยื่อกระดาษเชิงกลด้วยความร้อน (TMP) และการผลิตเยื่อกระดาษเชิงกลด้วยเคมีและความร้อน (CTMP) การบำบัดทางเคมีและความร้อนจะช่วยลดปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการบำบัดเชิงกลในภายหลัง และยังช่วยลดการสูญเสียความแข็งแรงของเส้นใยอีกด้วย

การผลิตเยื่อกระดาษทั่วโลกตามประเภท (2000) [ 20 ]
หมวดหมู่เยื่อกระดาษปริมาณการผลิต [ล้านตัน ]
เคมี131.2
คราฟท์117.0
ซัลไฟต์7.0
สารกึ่งเคมี7.2
เครื่องกล37.8
นอนวูด18.0
เส้นใยบริสุทธิ์ทั้งหมด187.0
เส้นใยรีไซเคิล147.0
เยื่อทั้งหมด334.0

การเก็บเกี่ยวต้นไม้

การผลิตเยื่อกระดาษเริ่มต้นด้วยการเก็บเกี่ยวไม้จากต้นไม้ และการจัดการป่าไม้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการจัดหาอย่างต่อเนื่องสวนป่าสำหรับ ผลิตเยื่อกระดาษ คิดเป็นร้อยละ 16 ของการผลิตเยื่อกระดาษทั่วโลกป่าไม้ดั้งเดิมคิดเป็นร้อยละ 9 และป่าไม้รุ่นที่สอง รุ่นที่สาม และรุ่นต่อๆ ไปคิดเป็นส่วนที่เหลือ[ 21 ]การปลูกป่าทดแทนมีการปฏิบัติในพื้นที่ส่วนใหญ่ ดังนั้นต้นไม้จึงเป็นทรัพยากรที่สามารถหมุนเวียนได้ FSC ( Forest Stewardship Council ), SFI ( Sustainable Forestry Initiative ), PEFC ( Programme for the Endorsement of Forest Certification ) และหน่วยงานอื่นๆ รับรองกระดาษที่ทำจากต้นไม้ที่เก็บเกี่ยวตามแนวทางที่มุ่งเน้นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการปฏิบัติด้านป่าไม้ที่ดี[ 22 ]

จำนวนต้นไม้ที่ถูกใช้ขึ้นอยู่กับว่าใช้กระบวนการทางกลหรือกระบวนการทางเคมี มีการประมาณการว่าจากส่วนผสมของไม้เนื้ออ่อนและไม้เนื้อแข็งที่ มีความสูง 12  เมตร (40  ฟุต) และเส้นผ่านศูนย์กลาง 15–20  เซนติเมตร (6–8  นิ้ว) จะต้องใช้ต้นไม้โดยเฉลี่ย 24 ต้นในการผลิตกระดาษพิมพ์และเขียน 0.9  ตัน (1 ตัน) โดยใช้ กระบวนการคราฟต์ (การผลิตเยื่อกระดาษด้วยสารเคมี) การผลิตเยื่อกระดาษด้วยกระบวนการทางกลมีประสิทธิภาพในการใช้ต้นไม้ประมาณสองเท่า เนื่องจากไม้เกือบทั้งหมดถูกนำไปใช้ทำเส้นใย ดังนั้นจึงต้องใช้ต้นไม้ประมาณ 12 ต้นในการผลิตเยื่อกระดาษหรือกระดาษหนังสือพิมพ์ด้วยกระบวนการทางกล 0.9 ตัน( 1 ตัน) [ 23 ]   

ฟืนหนึ่งกองมีน้ำหนักประมาณสองตันสั้น[ 24 ]

การเตรียมการสำหรับการผลิตเยื่อกระดาษ

กองเศษไม้ที่มีระบบสายพานลำเลียงแบบยกสูง

การสับไม้เป็นทั้งกระบวนการและอุตสาหกรรมในการสับไม้เพื่อผลิตเยื่อกระดาษ รวมถึงผลิตภัณฑ์ไม้แปรรูป อื่นๆ และ วัสดุคลุมดินเฉพาะแก่นไม้และเนื้อไม้ เท่านั้น ที่มีประโยชน์ในการผลิตเยื่อกระดาษเปลือกไม้มีเส้นใยที่มีประโยชน์ค่อนข้างน้อย จึงถูกลอกออกและนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อผลิตไอน้ำสำหรับใช้ในโรงงานผลิตเยื่อกระดาษ กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษส่วนใหญ่จำเป็นต้องสับและคัดขนาดไม้เพื่อให้ได้ชิ้นไม้ที่มีขนาดสม่ำเสมอ

การผลิตเยื่อกระดาษ

มีกระบวนการหลายวิธีที่สามารถนำมาใช้ในการแยกเส้นใยไม้ได้:

เยื่อเชิงกล

หินบดที่ผลิตขึ้นโดยฝังซิลิคอนคาร์ไบด์หรืออะลูมิเนียมออกไซด์สามารถใช้บดท่อนไม้ขนาดเล็กที่เรียกว่า "โบลต์" เพื่อผลิตเยื่อหิน (SGW) หากนำไม้ไปอบไอน้ำก่อนบด จะเรียกว่าเยื่อไม้บดด้วยแรงดัน (PGW) โรงงานสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้เศษไม้แทนท่อนซุง และใช้แผ่นโลหะที่มีร่องเรียกว่าแผ่นบดละเอียดแทนหินบด หากนำเศษไม้มาบดด้วยแผ่นบดละเอียดโดยตรง จะเรียกว่าเยื่อเชิงกลบดละเอียด (RMP) และหากนำเศษไม้ไปอบไอน้ำในระหว่างการบด จะเรียกว่าเยื่อเชิงกลความร้อน (TMP) การอบไอน้ำช่วยลดพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นในการผลิตเยื่อกระดาษได้อย่างมาก และลดความเสียหาย (การตัด) ต่อเส้นใย เยื่อเชิงกลใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความแข็งแรงน้อย เช่นกระดาษหนังสือพิมพ์และกระดาษแข็ง

เยื่อกระดาษเทอร์โมเมคานิกส์

กระบวนการผลิตเยื่อกระดาษเชิงกล[ 25 ]

เยื่อเทอร์โมเมคานิกส์คือเยื่อที่ผลิตโดยการแปรรูปเศษไม้โดยใช้ความร้อน (จึงใช้คำว่า " เทอร์โม -") และการเคลื่อนที่ในการบดละเอียดเชิงกล (จึงใช้คำว่า "-เมคานิกส์") เป็นกระบวนการสองขั้นตอน โดยขั้นแรกจะนำท่อนไม้มาลอกเปลือกออกและแปรรูปเป็นเศษไม้ขนาดเล็ก เศษไม้เหล่านี้มีปริมาณความชื้นประมาณ 25–30 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นจะใช้แรงเชิงกลกับเศษไม้ในลักษณะการบดหรือการโม่ ซึ่งจะสร้างความร้อนและไอน้ำและทำให้ลิกนิน อ่อน ตัวลง จึงแยกเส้นใยแต่ละเส้นออกจากกัน จากนั้นเยื่อจะถูกคัดกรองและทำความสะอาด ก้อนเส้นใยใดๆ จะถูกนำไปแปรรูปใหม่ กระบวนการนี้ให้ผลผลิตเส้นใยจากไม้ ในปริมาณสูง (ประมาณ 95 เปอร์เซ็นต์) และเนื่องจากลิกนินไม่ได้ถูกกำจัดออกไป เส้นใยจึงแข็งและเหนียว[ 25 ]

เยื่อเคมี-เทอร์โมเมคานิกส์

เศษไม้สามารถผ่านกระบวนการเตรียมการเบื้องต้นด้วยโซเดียมคาร์บอเนตโซเดียมไฮดรอกไซด์ โซเดียมซัลเฟตและสารเคมีอื่นๆ ก่อนนำไปบดด้วยอุปกรณ์ที่คล้ายกับเครื่องบดเชิงกล สภาวะของการบำบัดทางเคมีนั้นรุนแรงน้อยกว่า (อุณหภูมิต่ำกว่า ระยะเวลาสั้นกว่าค่า pH ไม่สุดขั้ว ) เมื่อเทียบกับกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษทางเคมี เนื่องจากเป้าหมายคือการทำให้เส้นใยบดได้ง่ายขึ้น ไม่ใช่การกำจัดลิกนินเหมือนในกระบวนการทางเคมีแบบเต็มรูปแบบ เยื่อกระดาษที่ผลิตโดยใช้กระบวนการแบบผสมผสานนี้เรียกว่าเยื่อกระดาษเคมี-ความร้อนเชิงกล (CTMP)

เยื่อเคมี

บริษัท อินเตอร์เนชั่นแนล เปเปอร์จำกัด เป็นโรงงานผลิตเยื่อกระดาษที่ผลิตเยื่อกระดาษชนิดฟู (fluff pulp)สำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์ดูดซับ โดยใช้ กระบวนการคราฟท์ (Kraft process)

เยื่อเคมีผลิตโดยการผสมเศษไม้และสารเคมีในถังขนาดใหญ่ที่เรียกว่าถังย่อยสลาย ภายในนั้น ความร้อนและสารเคมีจะย่อยสลายลิกนิน ซึ่งเป็นสารที่ยึด เส้นใย เซลลูโลสเข้าด้วยกัน โดยไม่ทำให้เส้นใยเซลลูโลส เสียหายอย่างรุนแรง เยื่อเคมีใช้สำหรับวัสดุที่ต้องการความแข็งแรง หรือใช้ร่วมกับเยื่อเชิงกลเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันกระบวนการคราฟต์เป็นวิธีการผลิตเยื่อเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย รองลงมาคือ กระบวนการซัลไฟต์ในอดีตการผลิตเยื่อด้วยโซดาเป็นวิธีการผลิตเยื่อเคมีที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก

เยื่อกระดาษรีไซเคิล

เยื่อกระดาษรีไซเคิลเรียกอีกอย่างว่าเยื่อกระดาษที่กำจัดหมึกพิมพ์แล้ว (Deinked Pulp หรือ DIP) DIP คือกระดาษรีไซเคิลที่ผ่านกระบวนการทางเคมีเพื่อกำจัดหมึกพิมพ์และสิ่งเจือปนที่ไม่ต้องการอื่นๆ ออกไป พร้อมทั้งแยกเส้นใยกระดาษออกจากกัน กระบวนการนี้เรียกว่า การกำจัดหมึกพิมพ์ (deinking )

เยื่อกระดาษที่สกัดหมึก ออกแล้ว (DIP) ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตกระดาษกระดาษหนังสือพิมพ์กระดาษชำระและกระดาษเช็ดหน้าหลายชนิดมักมีส่วนประกอบของเยื่อกระดาษที่สกัดหมึกออกแล้ว 100 เปอร์เซ็นต์ และในกระดาษชนิดอื่นๆ เช่น กระดาษเคลือบน้ำหนักเบาสำหรับงานพิมพ์ออฟเซ็ต และกระดาษพิมพ์และเขียนสำหรับใช้ในสำนักงานและที่บ้าน เยื่อกระดาษที่สกัดหมึกออกแล้ว (DIP) ก็เป็นส่วนประกอบสำคัญในวัตถุดิบด้วย

การผลิตเยื่อกระดาษด้วยกระบวนการออร์กาโนโซลฟ์

กระบวนการ ผลิตเยื่อกระดาษแบบออร์กาโนโซลฟ์ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 140  องศาเซลเซียส เพื่อสลายลิกนินและเฮมิเซลลูโลสให้เป็นชิ้นส่วนที่ละลายได้ น้ำยาที่เหลือจากการผลิตเยื่อกระดาษสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่ายโดยการกลั่น เหตุผลที่ใช้ตัวทำละลายก็เพื่อให้ลิกนินละลายได้ดีขึ้นในน้ำยา ตัวทำละลายที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่เมทานอลเอทานอลกรดฟอร์มิกและกรดอะซิติกซึ่งมักใช้ร่วมกับน้ำ

วิธีการผลิตเยื่อกระดาษทางเลือก

กำลังมีการวิจัยเพื่อพัฒนาการผลิตเยื่อกระดาษชีวภาพ (biological pulping) ซึ่งคล้ายกับการผลิตเยื่อกระดาษเคมี แต่ใช้เชื้อรา บางชนิด ที่สามารถย่อยสลายลิกนินที่ไม่ต้องการได้ แต่ไม่ย่อยสลายเส้นใยเซลลูโลส[ 26 ]ในกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษชีวภาพ เอนไซม์ลิกนินเพอร์ออกซิเดส ของเชื้อรา จะย่อยลิกนินอย่างเลือกสรร เหลือไว้เพียงเส้นใยเซลลูโลส ซึ่งอาจมีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม อย่างมาก ในการลดมลพิษที่เกี่ยวข้องกับการผลิตเยื่อกระดาษเคมี เยื่อกระดาษจะถูกฟอกขาวโดยใช้คลอรีนไดออกไซด์ตามด้วยการทำให้เป็นกลางและแคลเซียมไฮโปคลอไรต์สารออกซิได ซ์ ในทั้งสองกรณีจะออกซิไดซ์และทำลายสีย้อมที่เกิดจากแทนนินของไม้และเสริม (เพิ่มความเข้มข้น) ด้วยซัลไฟด์ที่มีอยู่ในนั้น

เส้นใยระเบิดด้วยไอน้ำเป็นเทคนิคการผลิตเยื่อกระดาษและการสกัดที่นำมาใช้กับไม้และวัสดุอินทรีย์ที่มีเส้นใยอื่นๆ[ 27 ]

การฟอกขาว

เยื่อกระดาษที่ผลิตได้จนถึงขั้นตอนนี้สามารถนำไปฟอกขาวเพื่อผลิตกระดาษสีขาวได้ สารเคมีที่ใช้ในการฟอกขาวเยื่อกระดาษเป็นแหล่งที่มาของความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม และเมื่อเร็ว ๆ นี้อุตสาหกรรมเยื่อกระดาษได้หันมาใช้สารทดแทนคลอรีนเช่นคลอรีนไดออกไซด์ออกซิเจนโอโซนและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

วัสดุทางเลือกแทนเยื่อไม้

เยื่อกระดาษที่ทำจากแหล่งพืชที่ไม่ใช่ไม้หรือสิ่งทอรีไซเคิลในปัจจุบันส่วนใหญ่ผลิตเป็นผลิตภัณฑ์พิเศษสำหรับการพิมพ์ชั้นดีและงานศิลปะ[ 8 ]กระดาษศิลปะสมัยใหม่ที่ผลิตด้วยเครื่องจักรและทำด้วยมือจากฝ้าย ลินิน ป่าน ปอ อะ บาคาโคโซและเส้นใยอื่นๆ มักได้รับการยกย่องในเรื่องเส้นใยที่ยาวและแข็งแรงกว่า รวมถึงปริมาณลิกนินที่ ต่ำกว่า ลิกนินซึ่งมีอยู่ในวัสดุจากพืชเกือบทั้งหมด มีส่วนทำให้เกิดความเป็นกรดและการสลายตัวของผลิตภัณฑ์กระดาษในที่สุด ซึ่งมักมีลักษณะเป็นสีน้ำตาลและเปราะของกระดาษที่มีปริมาณลิกนินสูง เช่นกระดาษหนังสือพิมพ์[ 28 ] [ 29 ]เยื่อกระดาษฝ้าย 100% หรือส่วนผสมของฝ้ายและลินินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเอกสารที่ใช้ในระยะยาว เช่น ใบรับรอง สกุลเงิน และหนังสือเดินทาง[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]

ปัจจุบัน กลุ่มต่างๆ บางกลุ่มสนับสนุนการใช้เส้นใยจากพืชไร่หรือเศษเหลือทางการเกษตรแทนเส้นใยไม้ เพื่อเป็นวิธีการผลิตที่ยั่งยืน กว่า

มีฟาง เพียงพอ สำหรับความต้องการกระดาษหนังสือ นิตยสาร แคตตาล็อก และกระดาษถ่ายเอกสารส่วนใหญ่ของอเมริกาเหนือกระดาษที่ผลิตจากวัสดุทางการเกษตรไม่ได้มาจากฟาร์มปลูกต้นไม้เยื่อกระดาษจากเศษเหลือทางการเกษตรบางชนิดใช้เวลาในการต้มน้อยกว่าเยื่อกระดาษจากไม้ นั่นหมายความว่ากระดาษที่ผลิตจากวัสดุทางการเกษตรใช้พลังงาน น้ำ และสารเคมีน้อยกว่า เยื่อกระดาษที่ทำจากฟางข้าวสาลีและฟางปอมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าเยื่อกระดาษที่ทำจากป่าถึงครึ่งหนึ่ง[ 33 ]

กระดาษจากใยป่านอาจเป็นวัสดุทดแทนได้ แต่เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานในการแปรรูป ต้นทุนในการจัดเก็บ และอัตราการนำกลับมาใช้ใหม่ของพืชอยู่ในระดับต่ำ จึงยังไม่สามารถใช้เป็นวัสดุทดแทนได้ทันที

อย่างไรก็ตาม ไม้ยังเป็นทรัพยากรหมุนเวียน โดยประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของเยื่อกระดาษมาจากสวนป่าหรือพื้นที่ปลูกป่าใหม่[ 21 ]แหล่งเส้นใยที่ไม่ใช่ไม้คิดเป็นประมาณ 5–10 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตเยื่อกระดาษทั่วโลก ด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงความพร้อมใช้งานตามฤดูกาล ปัญหาในการกู้คืนทางเคมี ความสว่างของเยื่อกระดาษ เป็นต้น[ 16 ] [ 34 ]ในประเทศจีน ณ ปี 2552 สัดส่วนที่สูงขึ้นของการแปรรูปเยื่อกระดาษที่ไม่ใช่ไม้ทำให้มีการใช้น้ำและพลังงานเพิ่มขึ้น[ 35 ]

วัสดุไม่ทอสามารถใช้เป็นทางเลือกแทนกระดาษที่ทำจากเยื่อไม้ได้ในบางการใช้งาน เช่นกระดาษกรองหรือถุงชา

การเปรียบเทียบวัตถุดิบทั่วไปที่ใช้ในการผลิตเยื่อกระดาษ[ 36 ]
ส่วนประกอบไม้นอนวูด
คาร์โบไฮเดรต65–80%50–80%
– เซลลูโลส
40–45%30–45%
– เฮมิเซลลูโลส
23–35%20–35%
ลิกนิน20–30%10–25%
เหมืองแร่2–5%5–15%
โปรตีน<0.5%5–10%
สารอนินทรีย์0.1–1%0.5–10%
<0.1%0.5–7%

เยื่อกระดาษในตลาด

เยื่อกระดาษสำหรับจำหน่าย หมายถึง เยื่อกระดาษชนิดใดก็ได้ที่ผลิตในสถานที่หนึ่ง นำไปอบแห้ง และขนส่งไปยังอีกสถานที่หนึ่งเพื่อนำไปแปรรูปต่อไป[ 37 ]พารามิเตอร์คุณภาพที่สำคัญสำหรับเยื่อกระดาษที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับเส้นใย ได้แก่ความสว่าง ระดับสิ่งสกปรก ความหนืด และปริมาณเถ้า ในปี 2547 มี เยื่อกระดาษสำหรับจำหน่ายประมาณ 55 ล้านเมตริกตัน[ 37 ]

เยื่อกระดาษแห้งเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดในการจำหน่ายเยื่อกระดาษ เยื่อกระดาษชนิดนี้จะถูกทำให้แห้งจนมีความชื้นประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ โดยปกติจะจัดส่งเป็นแผ่นอัดก้อนขนาด 250  กิโลกรัม เหตุผลที่ต้องคงความชื้นไว้ที่ 10 เปอร์เซ็นต์ในเยื่อกระดาษก็คือเพื่อลดการยึดเกาะระหว่างเส้นใยและทำให้กระจายเยื่อกระดาษในน้ำได้ง่ายขึ้นสำหรับการแปรรูปเป็นกระดาษ ต่อ ไป[ 37 ]

เยื่อกระดาษแบบม้วนหรือเยื่อกระดาษแบบรีลเป็นรูปแบบการจัดส่งเยื่อกระดาษที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับตลาดเยื่อกระดาษที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมเยื่อกระดาษฟลัฟมักจะจัดส่งในรูปแบบม้วน (รีล) เยื่อกระดาษนี้จะถูกทำให้แห้งจนมีความชื้น 5–6 เปอร์เซ็นต์ เมื่อถึงมือลูกค้า เยื่อกระดาษนี้จะผ่านกระบวนการบดเพื่อเตรียมสำหรับการแปรรูปต่อไป[ 37 ]

เยื่อกระดาษบางส่วนถูกทำให้แห้งอย่างรวดเร็ว โดยจะทำการอัดเยื่อกระดาษให้มีความชื้นประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ แล้วปล่อยให้ตกลงมาผ่านไซโลที่มีความสูง 15–17 เมตร แหล่งความร้อนปกติคืออากาศร้อนที่เผาไหม้ด้วยแก๊ส อุณหภูมิจะสูงกว่าจุดเผาไหม้ของเซลลูโลสมาก แต่ความชื้นจำนวนมากในผนังเส้นใยและช่องว่างภายในเส้นใยจะป้องกันไม่ให้เส้นใยถูกเผาไหม้ มักจะไม่ทำให้แห้งจนเหลือความชื้นเพียง 10 เปอร์เซ็นต์ (แห้งด้วยอากาศ) ก้อนเยื่อกระดาษที่ได้จะไม่อัดแน่นเท่ากับเยื่อกระดาษที่แห้งด้วยอากาศ[ 37 ]

ข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม

ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญของการผลิตเยื่อไม้ มาจากผลกระทบต่อแหล่งป่าไม้และของเสียที่เกิดขึ้นจากกระบวนการผลิต

ทรัพยากรป่าไม้

ผลกระทบของการตัดไม้เพื่อจัดหาวัตถุดิบสำหรับเยื่อไม้เป็นประเด็นที่มีการถกเถียงกันอย่างมาก การปฏิบัติการ ตัดไม้ สมัยใหม่ โดยใช้การจัดการป่าไม้พยายามที่จะจัดหาแหล่งวัตถุดิบที่เชื่อถือได้และหมุนเวียนได้สำหรับโรงงานผลิตเยื่อกระดาษการตัดไม้แบบเหมาหมดเป็นประเด็นที่ละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ เนื่องจากเป็นผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนมากของการตัดไม้การปลูกป่าใหม่ซึ่งเป็นการปลูกต้นกล้าในพื้นที่ที่ถูกตัดไม้ ก็ถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าทำให้ความหลากหลายทางชีวภาพ ลดลง เนื่องจากพื้นที่ที่ปลูกป่าใหม่เป็นป่าปลูกพืชชนิดเดียวการตัดไม้ในป่าเก่าแก่คิดเป็นสัดส่วนน้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ของเยื่อไม้[ 21 ]แต่เป็นหนึ่งในประเด็นที่มีการถกเถียงกันมากที่สุด

น้ำเสียจากโรงงานผลิตเยื่อกระดาษ

น้ำเสียจากกระบวนการจะได้รับการบำบัดในโรงบำบัดน้ำเสีย ทางชีวภาพ ซึ่งรับประกันได้ว่าน้ำเสียจะไม่เป็นพิษในพื้นที่รับน้ำเสีย

การผลิต เยื่อกระดาษเชิงกลไม่ได้ก่อให้เกิดความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมมากนัก เนื่องจากสารอินทรีย์ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในเยื่อกระดาษ และสารเคมีที่ใช้ ( ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และโซเดียมไดไทโอไนต์ ) จะก่อให้เกิดผลพลอยได้ที่ไม่เป็นอันตราย (น้ำและโซเดียมซัลเฟต (ในขั้นตอนสุดท้าย) ตามลำดับ)

โรงงานผลิตเยื่อกระดาษเคมี โดยเฉพาะโรงงานคราฟต์ สามารถพึ่งพาพลังงานได้เองและมีวงจรการผลิตสารเคมีอนินทรีย์ที่เกือบสมบูรณ์แบบ

การฟอกขาว ด้วยคลอรีนก่อให้เกิดสารประกอบ ออร์กาโนคลอรีนจำนวนมากรวมถึงโพลีคลอริเนเต็ดไดเบนโซ-พี-ไดออกซิน และโพลีคลอริเนเต็ดไดเบนโซฟิวแรน (PCDD/Fs) [ 38 ] [ 39 ]โรงงานหลายแห่งได้นำสารฟอกขาวทางเลือกอื่นมาใช้แทนสารฟอกขาวที่มีคลอรีน ซึ่งช่วยลดการปล่อยมลพิษออร์กาโนคลอรีน[ 40 ]

ปัญหาเรื่องกลิ่น

ปฏิกิริยาการผลิตเยื่อกระดาษคราฟต์โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะปล่อยสารประกอบที่มีกลิ่นเหม็นออกมา สารรีเอเจนต์ซัลไฟด์ที่ย่อยสลายโครงสร้างลิกนินยังทำให้เกิดการกำจัดหมู่เมทิลบางส่วน ส่งผลให้เกิดเมทานีไท ออล ไดเมทิลซัลไฟด์และไดเมทิลไดซัลไฟด์[ 41 ]สารประกอบเหล่านี้ถูกปล่อยออกมาในระหว่างการย่อยสลายของจุลินทรีย์หลายรูปแบบ รวมถึงการทำงานของจุลินทรีย์ภายในชีสคาเมมเบิร์ตแม้ว่ากระบวนการคราฟต์จะเป็นกระบวนการทางเคมีและไม่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายของจุลินทรีย์ใดๆ สารประกอบเหล่านี้มีเกณฑ์การรับกลิ่นที่ต่ำมากและมีกลิ่นไม่พึงประสงค์

แอปพลิเคชัน

การใช้งานหลักของเยื่อกระดาษคือ การผลิต กระดาษและกระดาษแข็งปริมาณของเยื่อกระดาษที่ใช้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของกระดาษสำเร็จรูป พารามิเตอร์คุณภาพที่สำคัญ ได้แก่ปริมาณเนื้อไม้ความสว่างความหนืด สารสกัด ปริมาณสิ่งสกปรก และความแข็งแรง

เยื่อเคมีถูกนำมาใช้ในการผลิตนาโนเซลลูโลส

เยื่อกระดาษชนิดพิเศษมีประโยชน์ใช้สอยอีกมากมายเยื่อกระดาษละลายน้ำใช้ในการผลิตเซลลูโลสรีไซเคิลซึ่งใช้ใน การผลิต สิ่งทอและเซลลูโลสนอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตอนุพันธ์ของเซลลูโลส ด้วย เยื่อกระดาษเนื้อนุ่มใช้ในผ้าอ้อม ผลิตภัณฑ์ สุขอนามัยสำหรับสตรีและผ้าไม่ทอ

การผลิตกระดาษ

เครื่อง Fourdrinier เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตกระดาษ สมัยใหม่ส่วนใหญ่ [ 42 ] และถูกนำมาใช้ในรูปแบบต่างๆ นับตั้งแต่เริ่มคิดค้นขึ้นมา โดย เครื่อง นี้จะดำเนินการทุกขั้นตอนที่จำเป็นในการเปลี่ยนเยื่อกระดาษให้เป็น ผลิตภัณฑ์กระดาษขั้นสุดท้าย

เศรษฐศาสตร์

ในปี 2552 เยื่อกระดาษ NBSKขายได้ในราคา 650 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันในสหรัฐอเมริกา ราคาลดลงเนื่องจากความต้องการลดลงเมื่อหนังสือพิมพ์ลดขนาดลง ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากภาวะเศรษฐกิจถดถอย[ 43 ] ในปี 2567 ราคาได้ฟื้นตัวขึ้นเป็น 1,315 ดอลลาร์สหรัฐต่อตัน[ 44 ]

ดูเพิ่มเติม

บรรณานุกรม

  • " อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ" กระทรวง สิ่งแวดล้อมแคนาดารัฐบาลแคนาดา ปี 2014 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2559 เรียกดู เมื่อวันที่ 31 มีนาคม 2557
  • เชฟเฟอร์, เจค็อบ คริสเตียน (1765) Verasuche และ Muster โอ้ทั้งหมด Lumpen หรือ doch mit enem geringen Zusatze derselben Papier zu machen

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

เยื่อกระดาษ เป็น วัสดุ ลิกโนเซลลูโลสที่ มีเส้นใยซึ่งเตรียมโดยการแยก เส้นใยเซลลูโลส ของ ไม้ พืช เส้นใย กระดาษ เหลือใช้ หรือ เศษผ้า ด้วยวิธีการทางเคมี กึ่งเคมี...

ประวัติศาสตร์

ก่อนการประดิษฐ์ กระดาษ ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง โดย ไช่หลุน ในประเทศจีนราวปี ค.ศ.

เยื่อไม้

ทรัพยากร ไม้ ที่ใช้ทำเยื่อกระดาษเรียกว่า เยื่อไม้ [ 17 ] ใน ทางทฤษฎีแล้ว ต้นไม้ชนิดใดก็ได้สามารถใช้ทำเยื่อกระดาษได้ แต่ ต้นไม้ประเภทสน เป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากเส้นใยเซลลูโลสในเยื่อกระดาษของต้นไม้ประเภทนี้ยาวกว่า จึงทำให้กระดาษมีความแข็งแรงกว่า [ 18 ]...

การเก็บเกี่ยวต้นไม้

การผลิตเยื่อกระดาษเริ่มต้นด้วยการเก็บเกี่ยวไม้จากต้นไม้ และ การจัดการป่าไม้ เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการจัดหาอย่างต่อเนื่อง สวนป่าสำหรับ ผลิตเยื่อกระดาษ คิดเป็นร้อยละ 16 ของการผลิตเยื่อกระดาษทั่วโลก ป่าไม้ดั้งเดิม คิดเป็นร้อยละ 9 และป่าไม้รุ่นที่สอง...