Papírenství - Paper engineering

International Paper : Kraft paper mill

Papírové inženýrství je obor inženýrství, který se zabývá využitím fyzikálních věd (např. Chemie a fyziky) a věd o životě (např. Biologie a biochemie ) ve spojení s matematikou , která se používá při přeměně surovin na užitečné papírové výrobky a vedlejší produkty . Obor aplikuje různé principy v procesním inženýrství a jednotkových operacích na výrobu papíru , chemikálií , energií a souvisejících materiálů. Následující časová osa ukazuje některé z klíčových kroků ve vývoji vědy o chemickém a bioprocesovém inženýrství:

Z hlediska dědictví toto pole zahrnuje návrh a analýzu široké škály operací tepelných, chemických a biochemických jednotek používaných při výrobě buničiny a papíru a řeší přípravu surovin ze stromů nebo jiných přírodních zdrojů pomocí buničiny proces, chemické a mechanické předběžné zpracování těchto regenerovaných biopolymerů (např. v zásadě, i když ne výhradně, na bázi celulózy ) vláken v tekuté suspenzi, vysokorychlostní tváření a počáteční odvodnění netkané textilie, vývoj vlastností hromadných archů prostřednictvím řízení operací přenosu energie a hmoty, jakož i následné zpracování plechu povrstvením, kalandrováním a dalšími chemickými a mechanickými procesy.

Aplikace

Dnes je oblast papíru a chemického inženýrství aplikována na výrobu široké škály produktů. Oblast lesnictví a biologie, chemie, (bio) chemického průmyslu vyrábí organické a agrochemické látky (hnojiva, insekticidy, herbicidy), oleochemikálie , vonné látky a příchutě, potraviny, krmiva , léčiva , nutraceutika , chemikálie , polymery a energii z biologických materiálů.

Výsledné produkty papírenského inženýrství včetně papíru, lepenky a různých papírových derivátů jsou široce používány v každodenním životě. Kromě toho, že je oblast papírenského inženýrství podmnožinou chemického inženýrství, je úzce spojena s lesním hospodářstvím , recyklací produktů a masovou výrobou médií na bázi papíru.

Metody

Mechanické rozvlákňování

V procesu mechanického rozvlákňování jsou „mletí“ a „rafinace“ dvě hlavní metody používané k výrobě buničiny. Broušení je metoda lisování kulatiny a třísek proti soustruženému kameni za vzniku vláken. Rafinérské rozvlákňování zpracovává dřevní štěpku chemikáliemi nebo teplem a poté drtí předměty mezi dvěma disky, z nichž jeden nebo oba rotují. Existují čtyři hlavní typy rafinérské buničiny, která zahrnuje rafinační mechanické rozvlákňování, termomechanické rozvlákňování, chemicko-mechanické rozvlákňování a chemithermomechanické rozvlákňování. Další popisy každého procesu jsou obsaženy v tomto odkazu: Mechanické rozvlákňování je ve srovnání s chemickým rozvlákňováním relativně levné a má vysoký výtěžek buničiny (85–95%). Vytvořený papír je však obecně slabý, protože zadržuje lignin.

Chemické rozvlákňování

Proces chemického rozvlákňování se používá k chemickému rozpuštění ligninu, který se nachází v buněčných stěnách materiálu, který prochází procesem. Poté, co jsou celulózová vlákna oddělena od ligninu, je vytvořena buničina, která může být následně zpracována na trvanlivý papír, krabice a vlnitou lepenku. Chemické rozvlákňování lze charakterizovat dvěma hlavními způsoby: rozvlákňování síranem ( Kraftův proces ) a rozvlákňování sulfitem a tyto dvě metody mají různé výhody. Sulfátové rozvlákňování lze provádět na široké škále odrůd stromů a výsledkem je vytvoření silného typu papíru. Naopak sulfitová buničina má za následek vyšší objem buničiny, který se snáze bělí a zpracovává. Sulfátová buničina se však používá v širším měřítku, protože produkt je trvanlivější a chemikálie použité v tomto procesu lze regenerovat, což má za následek minimální znečištění životního prostředí.

Další zpracování buničiny

Buničina je poté zpracována zařízením, které z ní činí buničinu jako síť vláken. Tato vláknová síť se poté lisuje, aby se odstranil veškerý obsah vody, a papír se následně suší, aby se odstranily všechny stopy vlhkosti.

Dokončování

Poté, co byly výše uvedené procesy dokončeny, je výsledný papír potažen nepatrným množstvím porcelánu nebo uhličitanu vápenatého, aby se upravil povrch, a papír se poté upraví v závislosti na zamýšleném účelu.

Recyklace produktů

Obecně se materiál, který má být recyklován, nejprve podrobí mechanickému nebo chemickému rozvlákňování, aby se vytvořil ve formě buničiny. Výsledná buničina je poté zpracována stejným způsobem jako normální buničina; někdy se však přidává originální vlákno, aby se zlepšila kvalita a vzhled produktu.

Související pole a témata

Dnes je oblast papírenského a bioprocesního inženýrství různorodá a pokrývá oblasti od biotechnologie a nanotechnologie po výrobu elektřiny .

Papírové inženýři navrhují, staví a provozují závody

Celulóza je přírodní biopolymer

Vysoké školy a univerzity

Obecně nabízeno jako specializace v rámci chemického inženýrství:

• Spojené státy
  • Auburnská univerzita
  • Georgia Institute of Technology
  • Miami University
  • Státní univerzita v Severní Karolíně
  • SUNY ESF
  • University of Maine
  • University of Minnesota
  • University of Washington
  • University of Wisconsin - Stevens Point
  • Západní Michiganská univerzita
• Kanada
  • École Polytechnique de Montréal
  • McGill University
  • McMaster University
  • University of British Columbia
  • University of New Brunswick
  • Université du Québec à Trois-Rivières
  • University of Toronto
• Evropa
  • Universitat Politècnica de Catalunya , Španělsko
  • Technická univerzita v Darmstadtu , Německo
  • Technická univerzita v Drážďanech , Německo
  • Grenoble INP , Francie
  • Helsinská technická univerzita , Finsko
  • Lund Institute of Technology , Švédsko
  • Technická univerzita v Tampere , Finsko
  • Technische Universitat Graz , Rakousko
  • Státní technologická univerzita rostlinných polymerů v Petrohradě , Rusko
  • Technická univerzita v Lodži , Polsko
  • University of Manchester , UK
  • Åbo Akademi University , Finsko
• Asie a Tichomoří
  • Akademi Teknologi Pulp dan Kertas
  • Univerzita Monash
  • Indický technologický institut, Roorkee
  • South China University of Technology

Viz také

Reference