페이퍼 엔지니어링

Paper engineering
국제 논문: 크래프트 제지 공장

종이공학은 원료를 유용한 종이제품과 공동제품으로 변환하는 데 적용되는 수학과 연계하여 물리과학(화학, 물리학)과 생명과학(생물학, 생화학)의 활용을 다루는 공학의 한 분야다.[1] 이 분야는 종이, 화학 물질, 에너지 및 관련 물질의 제조에 공정 엔지니어링 및 단위 작업의 다양한 원칙을 적용한다. 다음 연대표는 화학 및 바이오프로세서 공학 과학의 발전에 있어 몇 가지 주요 단계를 보여준다.[2]

유산의 관점에서, 이 분야는 펄프 및 종이 제조에 채용된 광범위한 열, 화학, 생화학적 단위 작업의 설계와 분석을 포괄하며, 이러한 작업의 펄핑 공정, 화학 및 기계적 전처리를 통해 나무나 기타 천연자원에서의 원재료 조성을 다룬다. 유체 서스펜션의 회복된 생물폴리머(예를 들어, 주로 셀룰로오스 기반) 섬유, 비파괴 웹의 고속 형성 및 초기 탈수, 에너지 및 대량 전달 작동을 통한 벌크 시트 특성 개발, 코팅, 캘린더링 및 기타 화학 물질로 시트의 사후 처리공법 [1]및 기계 공정

적용들

오늘날 종이와 화학공학 분야는 다양한 제품의 제조에 적용되고 있다. 임업 및 생물학, 화학 과학, (바이오)화학 산업 범위는 유기화학과 농화학(페르틸라이저, 살충제, 제초제), 올레로케미칼, 향료와 향료, 식품, 사료, 제약, 신약, 화학, 중합체, 생물 물질로부터 나오는 힘을 생산한다.

종이, 판지, 그리고 다양한 종이 파생상품을 포함한 종이공학의 결과물들은 일상 생활에서 널리 사용되고 있다. 종이공학 분야는 화학공학의 하위집합일 뿐만 아니라 삼림관리, 제품재활용, 종이 기반 미디어의 대량생산과 밀접하게 연관되어 있다.

방법들

기계 펄핑

기계적 펄핑 과정에서 펄프를 만드는 데 사용되는 두 가지 주요 방법은 '그라인딩'과 '리프닝'이다. 그라인딩은 회전석에 통나무와 칩을 눌러 섬유를 생산하는 방법이다. 정제 펄핑은 목재 칩을 화학 물질이나 열로 처리한 다음 두 개의 원반 사이에 있는 물체를 으스러뜨리는 것인데, 둘 중 하나 또는 둘 다 회전하고 있다. 정제 펄핑은 크게 4가지 종류가 있는데, 정제기계펄핑, 열기계펄핑, 체미기계펄핑, 화학기계펄핑 등이 있다.[3] 각 프로세스에 대한 자세한 설명은 이 링크에 포함되어 있다.[4] 기계적 펄핑은 화학적 펄핑에 비해 상대적으로 저렴하고 펄프 수율(85~95%)이 높다. 그러나, 만들어진 종이는 리닌을 보유하기 때문에 일반적으로 약하다.[1]

화학 펄핑

화학적 펄핑의 과정은 과정을 진행 중인 물질의 세포벽에서 발견된 리진을 화학적으로 분해하는 데 사용된다. 셀룰로오스 섬유가 리그닌으로부터 분리된 후, 펄프가 생성되어, 그 후 처리되어 내구성이 강한 종이, 상자, 골판지를 만들 수 있다. 화학적 펄핑은 황산염(크래프트 공정) 펄핑과 황산염 펄핑의 두 가지 주요 방법으로 특징지어질 수 있으며, 이 두 가지 방법은 장점이 서로 다르다. 황산염의 펄핑은 다양한 나무 품종에서 수행될 수 있으며, 강한 종류의 종이가 생성된다. 반대로, 황산염 펄핑은 더 많은 양의 펄프를 만들어 표백과 처리가 더 쉽다. 그러나 황산염 펄핑은 제품의 내구성이 뛰어나고 그 과정에서 사용된 화학물질을 회수할 수 있어 환경오염을 최소화할 수 있어 더욱 널리 사용되고 있다.[5]

추가 펄프 가공

주요기사 : 페이퍼머신

그리고 나서 펄프는 섬유질의 망사처럼 펄프를 렌더링하는 기구를 통해 가공된다. 그런 다음 이 섬유망을 눌러 모든 수분 함량을 제거하며, 이후 종이는 건조되어 습기의 흔적을 모두 제거한다.

마무리

주요기사 : 용지

위와 같은 공정이 완료된 후, 결과 종이에 미세한 도자질 점토나 탄산칼슘을 입혀 표면을 수정한 후 용도에 따라 용지의 크기를 재조정한다.

제품재활용

주요기사 : 종이재활용

일반적으로 재활용될 물질은 먼저 펄프 형태로 만들기 위해 기계 또는 화학적 펄핑을 거친다. 그 결과 발생하는 펄프는 일반 펄프가 가공되는 것과 같은 방식으로 가공되지만, 제품의 품질과 외관을 향상시키기 위해 원래의 섬유질을 첨가하는 경우도 있다.

관련 필드 및 주제

오늘날 종이와 바이오프로세싱 공학 분야는 생명공학, 나노기술에서부터 발전까지 다양한 분야를 아우르고 있다.

제지 엔지니어가 플랜트 설계, 시공 및 운영
셀룰로오스는 천연 바이오폴리머다.

대학

일반적으로 화학 공학 내에서 전문화로서 제공됨:[6]

참고 항목

주요 기사: 화학공학의 개요

참조

  1. ^ a b c "Siemens AG. Pulp and Paper Technologies". Siemens AG. Archived from the original on November 6, 2010. Retrieved November 23, 2010.
  2. ^ 화학 공학의 역사 – 노스캐롤라이나 주립 대학교 (일반적으로)
  3. ^ R. Gustafson (n.d.). "Pulping and Bleaching". University of Washington. Archived from the original on January 14, 2011. Retrieved November 23, 2010.
  4. ^ "Archived copy". Archived from the original on January 14, 2011. Retrieved November 24, 2010.CS1 maint: 제목으로 보관된 복사본(링크)
  5. ^ Washington State Department of Ecology (n.d.). "Chemical Pulp Mills" (PDF). Retrieved November 23, 2010.
  6. ^ "Archived copy". Archived from the original on June 9, 2010. Retrieved April 21, 2010.CS1 maint: 제목으로 보관된 복사본(링크):
  7. ^ "Australian Pulp and Paper Institute (APPI)". Monash University. Retrieved July 29, 2010.