エネルギーと化学物質の使用を抑えながら、どのようにして高いパルプ収量と強力な繊維の品質を達成できますか？半化学パルプは、機械的パルプと化学パルプの完璧なバランスを提供し、製紙業界で不可欠なプロセスとなっています。
この方法では、リグニンを柔らかくするための軽度の化学処理が含まれ、その後、繊維を効率的に分離するための機械的精製が続きます。中程度と包装材料の波形に広く使用されており、化学的パルプよりも高い収量と機械的パルプよりも強い繊維を提供します。
この記事では、そのプロセス、利点、方法、および業界の比較を検討し、それが費用対効果が高く持続可能な選択のままである理由を明らかにします。
セミ化学的パルプは、化学と機械の両方のパルプの側面を組み合わせたハイブリッドパルプ法です。このプロセスでは、軽度の化学処理を使用してウッドチップのリグニンを部分的に分解し、その後、繊維を分離するための機械的精製が含まれます。このアプローチは、完全な化学的パルプの方法と比較して比較的高い収量を維持しながら、繊維の品質を向上させます。
半化学パルプの収量は通常、 65％から85％の範囲で、クラフトパルプ（40％〜55％）よりも有意に高くなりますが、純粋に機械的なパルプ（90％〜95％）よりも低くなっています。正確な収量は、次のような要因に依存します。
化学濃度と種類： 化学的使用量が少ないと、収率が高くなりますが、パルプの品質に影響を与える可能性があります。
調理時間と温度： これらのパラメーターを最適化すると、過度の繊維分解なしに効果的なリグニン軟化が保証されます。
木材種： 針葉樹と広葉樹の動作は異なり、全体的な収量と繊維の特性に影響を与えます。
セミ化学的パルプは、繊維の強度、生産効率、環境への影響のバランスを提供することにより、製紙業界で重要な役割を果たします。これは、高強度と剛性が不可欠な段ボールパッケージ用の波形媒体の製造に広く使用されています。
機械的パルプと比較して、より強い繊維を生成し、化学パルプと比較して、収率が高く（65％〜85％）、費用対効果が高くなります。さらに、化学物質が少なく、エネルギーが少なくなり、運用コストと環境汚染が削減されます。その適応性により、ミルはカスタマイズされた紙のプロパティのために他のパルプとブレンドすることができ、さまざまなアプリケーションで多用途の選択肢になります。
セメ化学的パルプは、軽度の化学処理と機械的精製を組み合わせて、繊維強度が改善された高収量パルプを生成する2段階のプロセスです。このプロセスには、原材料の慎重な選択、リグニンを柔らかくするための化学的前処理、繊維を分離するための機械的精製、およびその後の洗浄とスクリーニングが清潔で均一なパルプを得ることが含まれます。
原材料の選択は、半化体パルプの効率と品質に大きな影響を与えます。このプロセスは汎用性が高く、木材と非材料の両方を使用できます。
広葉樹（例えば、オーク、カバノキ、ユーカリ）： 最終紙製品の剛性と表面特性を高める短い繊維のために、半化体パルプの方が一般的に好まれます。
針葉樹（例えば、松、スプルース、FIR）： 特に中程度のアプリケーションで強度と耐久性を向上させるために長い繊維が必要な場合に使用されます。
従来の木材源に加えて、セミ化学的パルプは、 非木材繊維を利用して 、持続可能性とコスト効率を高めることができます。
バガス（サトウキビ残留物）： 板紙生産に強力な繊維を提供する実行可能な代替品。
農業残基（例：小麦のわら、コーンストーキ、竹）： シリカ含有量が多いため、追加の前処理が必要ですが、環境に優しいオプションを提供します。
化学前処理は、メカニカルな精製を促進するためにリグニンとヘミセルロースを部分的に除去するため、半化体パルプの重要なステップです。
特定のプロセスと望ましいパルプ特性に応じて、いくつかの化学物質を事前調理段階に使用できます。
亜硫酸ナトリウム（Na₂So₃）： 最も一般的な選択肢は、繊維の収量を維持しながら効果的なリグニン軟化を提供します。
アルカリ亜硫酸塩： より良い強度特性を提供する修正バージョン。
硫酸アンモニウム： 化学物質の回復を改善し、環境への影響を減らすために時々使用されます。
緑色の酒： 費用対効果の高い持続可能な化学的代替品として使用されるクラフトパルプの副産物。
温度： 通常、 140°Cから180°Cの範囲です。原材料と化学組成に応じて、
時間： 適度な調理時間（10〜30分）を使用して、繊維の損傷を最小限に抑えながら、十分なリグニン軟化を確保します。
pH制御： プロセスは、繊維品質を最適化するためにアルカリ性または中性条件（pH 7〜10 ）で維持されます。
圧力： 調理は、化学的浸透と均一性を高めるために、制御された圧力条件（4〜8 bar）の下で行われます。
リグニンがほぼ完全に除去されている化学パルプとは異なり、セミ化学的パルプは、 部分的な脱色（通常20％〜40％）を達成します。 繊維強度を維持するためにヘミセルロースも部分的に除去され、収量を維持しながら繊維結合と柔軟性を向上させます。
木材チップが化学処理によって柔らかくなると、繊維を分離するために機械的精製を受けます。
ディスクリファイナー： 効率的に繊維を粉砕および分離する回転ディスクで構成される最も一般的に使用される機器。
円錐および円筒形の精製業者： パルプの特性とミルのセットアップに応じて使用される代替精製方法。
エネルギー消費： 機械的精製には、中程度のエネルギー入力（パルプのトンあたり200〜500 kWh）が必要であり、純粋に機械的なパルプよりも大幅に低いが、化学パルプよりも高い。
繊維分離： 軟化したチップはせん断されて線維化され、最小限の損傷を伴う 長くて無傷の繊維が生成され 、紙の強度が向上します。
精製後、パルプは洗浄とスクリーニングを受けて、不要な材料を除去し、品質を向上させます。
洗浄段階： 過剰な化学物質、溶解したリグニン、およびヘミセルロースの断片は、水または弱い酒を使用して除去されます。このステップは、よりクリーンパルプを確保し、ダウンストリーム処理を改善するために不可欠です。
ろ過と堆積： パルプスクリーニングの前に微粒子と化学残留物を分離するために使用されます。
振動するスクリーンと遠心洗剤： 特大または未発達の繊維を除去し、一貫性を確保するのに役立ちます。
最終パルプ精製： 一部のプロセスには、繊維の均一性と結合特性をさらに強化するための二次精製段階が含まれます。
半化学的パルピング方法は、治療前に使用される化学物質の種類によって異なります。すべての方法には部分的な掘削に続く機械的精製が含まれますが、異なる化学システムはパルプ特性、エネルギー消費、環境への影響に影響します。最も広く使用されているプロセスは、 中性亜硫酸塩半ゼミカル（NSSC）パルピングですが、などの代替方法 アルカリ亜硫酸塩、ビスル酸塩、アンモニウムベース、および緑色の液体半化体パルプ も特定の用途で使用されています。
NSSCパルピングは、 最も一般的なセメ化学パルピング方法であり、特に段ボールおよび包装材料で使用される波形媒体を生産するために好まれます。パルプ強度、コスト効率、収量の間の最適なバランスを提供します。
NSSCパルプは、主に 亜硫酸ナトリウム（Na₂So₃）を 活性化学剤として使用します。これは、繊維の完全性を保持しながらリグニンとヘミセルロースを部分的に溶解します。
Na₂So₃ およびNahco₃バッファーシステムは 中立近くのpH（ pH 7–9 ）を維持するために使用され、過度の繊維分解を防ぎ、紙の強度を改善します。、調理プロセス中に
反応は主にリグニンスルホン化を標的とし、リグニンが過度の繊維分解なしに水により溶けやすくなります。
いくつかのパラメーターは、NSSCパルピングの有効性に影響します。
化学組成： 硫酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムの濃度は、リグニン除去と繊維の柔軟性の程度に影響します。
温度： 調理は通常、 160〜180°Cで発生し、過度の繊維を弱めることなく十分なリグニン軟化を保証します。
調理期間： このプロセスは 10〜30分続きます。、木材種と希望のパルプ特性に応じて、
NSSCパルプは、 波形媒体に非常に適しています。 高強度、剛性、柔軟性の組み合わせにより、
このプロセスは、繊維結合を強化するヘミセルロースのかなりの部分を保持し、最終製品の圧縮強度を改善します。
完全な化学的パルプと比較して、NSSCは より高い収量（65％〜85％）を提供し、パッケージングアプリケーションにより費用対効果が高くなります。
NSSCパルピングに加えて、それぞれに明確な特性とアプリケーションを備えたいくつかの代替の半化体パルプ方法が存在します。
を使用します。 硫酸ナトリウム（na₂So₃）と水酸化ナトリウム（NaOH） アルカリ環境を作成するために、
NSSCパルプよりを生成し も強くて柔軟な繊維 、紙の強度を改善する必要があるアプリケーションに適しています。
アルカリ性の状態は、より良いリグニン除去を促進し、ヘミセルロースを維持しながら繊維分離を促進します。
使用しています。 亜硫酸水素ナトリウム（Nahso₃）または亜硫酸塩（Ca（hso₃）₂）を 酸性またはほぼ中立のpH条件で、
通常 針葉樹パルプに適用されます。、制御されたリグニン除去が繊維特性を高める
を備えたパルプを生成し より良い輝度と表面特性、特殊なパッケージングおよび印刷アプリケーションに適しています。
を使用します。 硫酸アンモニウム（nh₄）₂so₃ または 亜硫酸水素（nh₄hso₃） 化学物質として
硫黄の排出量を削減し、化学物質の回復を容易にすることにより、環境への影響を軽減します。
を提供します。 中程度の繊維強度環境への懸念が優先事項であるニッチアプリケーションでよく使用される
を利用しています 緑色の酒で構成されるクラフトパルプの副産物である 炭酸ナトリウム（Na₂co₃）と硫化ナトリウム（Na₂）.
を提供します。 費用対効果の高い持続可能な代替品 Kraft Millsの廃棄物化学物質を再利用することにより、
を備えたパルプを生成します。 強度特性プロセス統合の課題により、その採用は制限されていますが、
各セメ化学的パルピング方法は明確な利点を提供し、さまざまな最終用途アプリケーションに適しています。 NSSCパルプは、その効率と費用対効果のために 最も広く使用されています が、代替方法は、繊維強度、環境の持続可能性、化学回復の改善など、特定の業界のニーズに対応しています。
化学パルプよりも高いリグニン含有量。
高いバルクの強い硬い繊維。
アプリケーション：
段ボールと包装材料。
NEWSPRINTおよびSPECIALTY PAPERS（透明な紙、グリーズプルーフペーパー）。
食品包装と紙幣。
半化学パルプは、機械的および化学的パルプの利点のバランスをとる広く使用されているパルプ方法です。高い繊維収量、中程度の化学消費、および強力なパルプ特性を提供し、パッケージングや波形のボード生産に最適です。ただし、特にリグニン保持、化学的回復、環境への影響に関しては、いくつかの制限もあります。
半化体パルプは 、原材料の65％〜85％を保持しますが、クラフトと亜硫酸パルプははるかに低い収量（ 40％〜55％ ）を持っています。
ヘミセルロースの部分的な保持は、 より高い繊維結合強度とバルクに寄与し、紙の特性を改善します。
高収量は原材料のコストを削減し、 持続可能な林業慣行をサポートします。 、繊維利用を最大化することにより、
機械的パルプは、かなりの量のエネルギー（パルプ1トンあたり800〜1,200 kWh）を消費しますが、セメ化学的パルプは大幅に少ない（1トンあたり200〜500 kWh）必要です。
化学物質処理 は繊維を柔らかくし、精製エネルギー要件を減らします。
エネルギー消費量の低下は、コスト削減に貢献し、 二酸化炭素排出量の削減に貢献します。 パルプと紙の生産の
リグニンの部分的な除去は、 繊維の柔軟性と結合強度を改善し、純粋に機械的なパルプと比較してパルプが強くなります。
繊維の剛性が高いとのに半化学パルプが理想的になります。 中程度やその他の包装アプリケーションを波打つ 、強度が重要な
バランス リグニン保持と繊維の完全性の により、半化体パルプが耐久性を維持しながら、費用対効果を維持します。
主に 媒体の波形に使用されていますが、にアプリケーションも見つかります マルチレイヤーペーパー、複合板、いくつかの印刷用紙.
などの特定の特性を強化するために、他のパルプ（例えば、クラフトパルプ）とブレンドできます 印刷可能性や耐久性.
を処理するのに十分な用途が広い 広葉樹と針葉樹の両方、ならびに バガスや農業残留物などの代替繊維.
半化学パルプは、 クラフトや亜硫酸パルプよりも多くのリグニンを保持するため、結果として生じるパルプは 暗く 、 追加の漂白が必要です。 高輝度を必要とする用途に
リグニン含有量の増加は 印刷可能性にも影響し、細かい印刷用紙には適していません。
十分に確立されたを備えたクラフトプロセスとは異なり 化学回復システム、セミ化学的パルプは、 亜硫酸ナトリウムまたは他の化学物質の回復に課題をもたらします.
化学物質の回復の経済的実行可能性は、 工場の統合とプロセスの最適化に依存します。これは、小規模な運用では実行不可能な場合があります。
セミ化学的パルプは、 中間プロセスであり の間の 化学パルプ と 機械的パルプ、両方の側面を組み合わせて、繊維の強度、収量、生産効率のバランスをとることです。化学処理の程度は化学的パルプの程度よりも低く、機械的精製は機械的パルプよりも穏やかです。
| 特徴としています。 | 化学的パルプ （例、クラフト、硫酸塩） | 半化体パルプ （例えば、NSSC）の | 機械的パルプ （例えば、TMP、RMP））を |
|---|---|---|---|
| 化学的使用 | 高（広範囲のリグニン除去） | 中程度（部分リグニン除去） | 低（最小化学処理） |
| エネルギー消費 | 低い（化学隔離は精製エネルギーを減らす） | 中程度（化学エネルギーと機械的エネルギーの両方が必要です） | 高（集中的な機械的精製） |
| 収率 | 低い（40％〜55％） | 中程度（65％〜85％） | 高（85％〜95％） |
| 繊維強度 | 高（強い、長い繊維） | 中程度（剛性と耐久性のある繊維） | 低から中程度（弱い繊維） |
| 輝度 | 高（漂白後） | 中程度（リグニン保持による暗い） | 低い（リグニンの含有量が多い） |
| 化学回復 | 効率的でよく発達しています | 挑戦的で効率が低い | 適用できない |
| 典型的なアプリケーション | ファインペーパー、ティッシュ、高強度パッケージ | 中程度のマルチレイヤーボードを段ボールします | NEWSPRINT、雑誌用紙、低コストの印刷ペーパー |
化学パルプと比較して、半化体パルプは 収率が高くなります が、より多くの リグニンを保持しているため、明るくなり、わずかに弱くなります。ただし、が少なくなり 化学処理 、 包装材料に費用対効果の高い代替品が提供されます.
機械的なパルプと比較して、セメ化学的パルプは、 より強く、より耐久性のある繊維を生成します。より低い収量ではありますが、また、 より少ないエネルギーが必要であるため、あるアプリケーションのバランスの取れた選択肢になります。 強度と効率が 重要な要素で
このバランス特に半化したパルプが特に価値があります。 波形と包装ににより、強度が不可欠であるが完全な化学パルプが不要な
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