종이 제조
종이 제조는 두 가지 기본 단계로 이루어집니다. 첫째, 펄프재, 비목재 섬유 또는 재생지를 비롯한 섬유질 원료에서 얻은 셀룰로오스를 제지에 적합한 섬유 덩어리인 펄프로 변환합니다. 둘째, 이 펄프를 서로 얽히고 결합시켜 시트 구조로 만들어 종이를 형성합니다. 펄프화 공정은 목재에서 제지용 섬유를 분리합니다.
펄프의 세 가지 주요 유형은 기계 펄프, 열기계 펄프(TMP), 화학 펄프입니다. 각 유형은 뚜렷한 품질 특성을 지닌 종이를 생산합니다.
목재는 리그닌이라는 접착제 같은 물질로 결합된 셀룰로오스 섬유로 구성됩니다. 리그닌은 시간이 지나면 변색을 일으키므로, 리그닌을 제거할수록 종이 품질이 일반적으로 향상됩니다. 화학 펄프화는 리그닌을 제거하지만, 기계 및 열기계 방식은 제거하지 않습니다.
기계 펄프. 주요 유형은 펄프재를 회전하는 연마 숫돌에 밀어 넣어 생산하는 쇄목 펄프와 목재 칩을 디스크 리파이너에 통과시켜 만드는 리파이너 기계 펄프(RMP)입니다.
열기계 펄프. 열기계 펄프(TMP)는 목재 칩이나 톱밥을 증기와 함께 압력 하에서 가열하여 리그닌을 연화시켜 생산합니다. 연화된 칩은 디스크 리파이너로 분쇄하여 펄프로 만들고, 백색도를 위해 표백합니다. 이 공정은 양면 인쇄에 적합한 불투명도를 갖춘 더 희고 밝은 종이를 생산합니다. 많은 고품질 신문은 TMP를 사용합니다.
화학 펄프. 화학 펄프화는 가장 비용이 많이 드는 방법이며 최고 품질의 종이를 생산합니다. 목재 칩은 리그닌을 분해하고 제거하도록 설계된 화학 약액 속에서 압력 하에 가열됩니다. 생성된 펄프는 세척 및 표백되어 뛰어난 영속성을 지닌 밝은 흰색 종이를 생산합니다. 화학 펄프화는 셀룰로오스 섬유를 결합하고 있는 리그닌으로부터 섬유를 분리합니다.
화학 펄프화 중 화학 물질은 리그닌과 헤미셀룰로오스를 용해하여 셀룰로오스 섬유를 유리시킵니다. 표백은 잔류 리그닌과 헤미셀룰로오스를 제거합니다. 화학 펄프화의 수율은 45%에서 55%로, 기계 펄프화 방법의 90% 이상 수율보다 현저히 낮습니다. 공정에는 아황산과 같은 산과 잿물(가성 소다)과 같은 알칼리가 사용됩니다.
반화학 펄프. 반화학 펄프는 목재 칩을 화학 물질, 일반적으로 아황산나트륨 또는 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 수산화나트륨과 같은 알칼리성 염 소량으로 약하게 가열하여 생산합니다. 이 가열은 리그닌을 부분적으로 제거하고 연화시켜 섬유 간 결합을 약화시킵니다. 칩은 이후 디스크 리파이닝을 거쳐 섬유화되고 화학 세척이 이어집니다. 반화학 펄프화는 상당한 리그닌을 유지하여 60%에서 80%의 수율을 냅니다. 표백은 모든 펄프화 방법과 마찬가지로 수율을 감소시킵니다.
펄프의 표백. 표백하지 않은 목재 펄프는 크림색에서 짙은 갈색까지 색상이 다양합니다. 갈색 종이 가방은 표백하지 않은 펄프로 만듭니다. 표백은 셀룰로오스 섬유를 심하게 손상시키지 않으면서 잔류 리그닌을 제거하여, 인쇄 대비를 향상시키고 더 선명한 컬러 용지를 생산하는 더 흰 종이를 만듭니다.
지료 조성과 고해. 펄프화된 섬유는 고품질 종이를 초지하기 전에 지료 조성이라 불리는 추가 처리가 필요합니다. 이 공정은 섬유 고해와 섬유를 비섬유질 재료와 혼합하여 원하는 종이 물성을 얻는 작업을 포함합니다. 종이는 초지기에서 형성되지만, 많은 특성은 지료 조성 단계에서 결정됩니다.
고해는 비터, 원뿔형 리파이너(조던), 또는 디스크 리파이너를 사용하여 섬유에 브러싱, 절단, 풀림, 단축 작용을 가합니다. 이러한 작용은 섬유를 팽윤시키고 부드럽게 하며 미세한 표면 섬모를 발달시켜 결합을 촉진하고 더 강한 종이를 만듭니다.
지료 조성 과정에서 셀룰로오스 섬유는 충전제, 내부 사이징제, 염료, 착색 안료 및 종이에 특정 물성을 부여하는 기타 첨가제와 혼합됩니다.
종이 초지. 대부분의 인쇄용지는 발명가 헨리 포드리니어와 실리 포드리니어의 이름을 딴 포드리니어 초지기에서 생산됩니다. 펄프는 초지 단계 전에 다량의 물과 혼합되어 99%의 물 비율을 이룹니다. 펄프와 물의 이 혼합물은 지료라 불리며, 배수되고 압착되어 연속적인 종이 웹을 형성합니다.
지속가능성은 여전히 핵심 동력이며, 폐쇄 루프 용수 시스템과 에너지 효율적인 생산 방식에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 디지털 인쇄의 발전 또한 특정 성능 특성을 지닌 종이를 요구하며, 이는 펄프 선택과 후가공 처리에 영향을 미칩니다.
슈퍼캘린더링
. 슈퍼캘린더링 종이는 머신 피니시 종이를 슈퍼캘린더(그림 5-4)에 통과시켜 만듭니다. 이 기계는 교대로 배열된 광택 강철 롤러와 압축 종이 또는 면 롤러가 고압 하에서 함께 회전하는 구조입니다. 이는 종이를 압축하고 표면 평활도와 광택을 높입니다.
코팅지
. 인쇄 기사는 인쇄 후 종이에 바니시 코팅을 적용하기 위해 인쇄기를 사용하는 경우가 많으며, 주로 보호 또는 미관 목적입니다. 그러나 제지 회사도 최종 용도에 더 적합하도록 종이 표면에 코팅을 적용할 수 있습니다. 코팅지는 인쇄 적성과 외관을 개선하기 위해 일반적으로 점토인 광물 코팅을 입힌 원지입니다. 다양한 마감으로 제공됩니다. 코팅은 종이의 백색도, 내픽성, 내수성, 잉크 보유력, 불투명도, 광택 및 전반적인 인쇄 품질을 향상시킵니다. 일반적으로 종이는 양면에 코팅됩니다(C2S).