Loading article…
製紙工学は、物理科学（化学や物理学など）と生命科学（生物学や生化学など）を数学と組み合わせて使用し、原材料を有用な紙製品や副産物に変換することを扱う工学の一分野です。 [1]この分野では、プロセス工学とユニット操作のさまざまな原理を紙、化学薬品、エネルギー、および関連材料の製造に適用します。次のタイムラインは、化学およびバイオプロセス工学の科学の発展におけるいくつかの重要なステップを示しています。[2]
遺産の観点から見ると、この分野はパルプや紙の製造に用いられる多種多様な熱、化学、生化学の単位操作の設計と分析を網羅しており、パルプ化プロセスによる樹木やその他の天然資源からの原材料の準備、液体懸濁液中の回収されたバイオポリマー（例えば、主にセルロース系であるが、それだけではない）繊維の化学的および機械的前処理、不織布ウェブの高速形成と初期脱水、エネルギーおよび物質移動操作の制御によるバルクシート特性の開発、ならびにコーティング、カレンダー加工、その他の化学的および機械的プロセスによるシートの後処理を扱っています。[1]
アプリケーション
今日、製紙および化学工学の分野は、多種多様な製品の製造に応用されています。林業および生物学、化学科学、（バイオ）化学産業の範囲では、有機化学品および農薬（肥料、殺虫剤、除草剤）、油脂化学品、香料および風味剤、食品、飼料、医薬品、栄養補助食品、化学薬品、ポリマー、生物材料からの電力が製造されています。
紙、ボール紙、さまざまな紙の派生品など、紙工学の成果物は日常生活で広く使用されています。紙工学の分野は化学工学のサブセットであることに加えて、森林管理、製品のリサイクル、紙ベースのメディアの大量生産と密接に関連しています。
方法
機械パルプ化
機械パルプ化のプロセスでは、「粉砕」と「精製」がパルプを作るために使用される 2 つの主な方法です。粉砕は、丸太やチップを回転石に押し付けて繊維を作る方法です。精製パルプ化は、木材チップを化学薬品または熱で処理し、2 つのディスク (1 つまたは両方が回転) の間で物体を粉砕します。精製パルプ化には、精製機械パルプ化、熱機械パルプ化、化学機械パルプ化、化学熱機械パルプ化の 4 つの主な種類があります。[3]各プロセスの詳細な説明は、このリンクにあります。[4] 機械パルプ化は、化学パルプ化と比較すると、比較的安価で、パルプ収率が高い (85～95%) です。ただし、作成される紙は、リグニンが残っているため、一般的に弱いです。[1]
化学パルプ化
化学パルプ化のプロセスは、処理を受ける材料の細胞壁に含まれるリグニンを化学的に分解するために使用されます。セルロース繊維がリグニンから分離された後、パルプが作成され、これを処理して耐久性のある紙、箱、段ボールを作成することができます。化学パルプ化は、硫酸塩（クラフトプロセス）パルプ化と亜硫酸塩パルプ化の2つの主な方法で特徴付けられ、これら2つの方法には異なる利点があります。硫酸塩パルプ化は、さまざまな樹種で実行でき、強力なタイプの紙を作成できます。逆に、亜硫酸塩パルプ化では、漂白と処理が容易なパルプの量が多くなります。ただし、製品の耐久性が高く、プロセスで使用される化学物質を回収できるため、環境汚染が最小限に抑えられるため、硫酸塩パルプ化の方が広く使用されています。[5]
さらなるパルプ加工
次に、パルプを繊維の網目状にする装置で処理し、この繊維網目から水分をすべて取り除き、その後紙を乾燥させて水分の痕跡をすべて取り除きます。
仕上げ
上記の工程を終えた紙は、表面を改質するために微量の陶土や炭酸カルシウムでコーティングされ、その後、用途に応じてサイズ調整されます。
製品のリサイクル
通常、リサイクルされる材料は、まず機械的または化学的パルプ化処理を受けてパルプ状に加工されます。その後、得られたパルプは通常のパルプと同じ方法で加工されますが、製品の品質と外観を向上させるために元の繊維が加えられることもあります。
関連分野とトピック
今日、製紙およびバイオプロセス工学の分野は、バイオテクノロジー、ナノテクノロジーから発電まで多岐にわたります。
大学
一般的に化学工学の専門分野として提供されるもの：[6]
- アメリカ合衆国
- カナダ
- ヨーロッパ
- カタルーニャ工科大学、スペイン
- ダルムシュタット工科大学、ドイツ
- ドレスデン工科大学、ドイツ
- グルノーブルINP、フランス
- ヘルシンキ工科大学、フィンランド
- ルンド工科大学、スウェーデン
- タンペレ工科大学、フィンランド
- グラーツ工科大学、オーストリア
- サンクトペテルブルク国立植物ポリマー技術大学、ロシア
- ウッチ工科大学、ポーランド
- マンチェスター大学、英国
- オーボ・アカデミ大学、フィンランド
- アジア太平洋
- アカデミ テクノロジー パルプ ダン ケルタス
- モナッシュ大学[7]
- インド工科大学、ルールキー校
- 華南理工大学
参照
- 折り紙
- 化学エンジニア
- 著名な化学技術者のリスト
- 化学工学協会一覧
- アメリカ化学工学協会(AIChE)
- 化学と工学
- 化学工学と高分子科学
- 化学技術者協会(IChemE)
- 食品およびバイオプロセス技術
- 現代の食品工学
- 化学技術者のための教育
- イギリスの工学単位
- プロセス設計（化学工学）
- 化学プロセスシミュレーター一覧
- 動的プロセスシミュレーターのリスト
参考文献
- ^ abc 「Siemens AG. Pulp and Paper Technologies」。Siemens AG。2010年11月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年11月23日閲覧。
- ^ 化学工学の歴史 – ノースカロライナ州立大学（および一般）
- ^ R. Gustafson (nd). 「パルプ化と漂白」ワシントン大学。2011年1月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年11月23日閲覧。
- ^ 「アーカイブコピー」。2011年1月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年11月24日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) - ^ ワシントン州環境局 (nd). 「化学パルプ工場」(PDF) . 2010年11月23日閲覧。
- ^ 「Paper Science & Engineering Degrees」。2010年6月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年4月21日閲覧。:
- ^ 「オーストラリアパルプ・製紙協会（APPI）」モナッシュ大学。 2010年7月29日閲覧。