製紙工程：原材料から完成品まで - 業界概要

紙は世界で最も大量に生産されている製品の一つです。幼少期から教科書、段ボール、新聞、紙箱など、紙とそのさまざまな製品に囲まれて暮らしてきました。

一日に一度は必ず紙で作られた何かを使います。消費量が莫大なため、生産も非常に大規模です。中国、アメリカ、日本が世界のトップ3紙生産国です。生産規模は巨大で、年間数十億ドルの売上を生み出しています。

製紙とその製造は、世界中で巨大な雇用を創出しています。機械、工場、労働者と技術者のプールが必要です。製紙工場を始めるのはそれほど難しくありませんが、多くの計画を必要とします。

詳細はこちら：製紙工場ビジネスプランサンプル

アメリカは紙製品の最大消費国の一つです。2016年には9,730万トンの紙を消費しました。2016年時点で、アメリカには450の製紙工場があり、総収益は680億ドルに達しました。

アメリカはまた、パルプ、紙、板紙工場製品の主要輸出国で、2019年には78億900万ドルの輸出額を記録しました。加工紙製品は2019年に62億9,900万ドル相当が輸出されました。

製紙は巨大な製紙サプライヤーが所有する大規模工場で大規模に行われます。ただし、供給と資本投資に応じて小規模でも行われます。多くの大手企業がさまざまな種類の紙を生産するためにさまざまな製造方法を使用していますが、ほぼすべての種類の紙で基本的な共通製法は同じです。

製紙工程の概要

ご存知の通り、紙は木材から抽出されるセルロースから生産されます。木材はパルプに加工され、さらなる工程を経て紙シートになります。正確には、以下のステップを経て使用可能な紙が生産されます。

• パルプ化工程
• 精製工程と希釈工程
• ワイヤー部（繊維形成）
• 加圧による材料密度の向上
• 乾燥工程
• 最終仕上げ工程

全体で6つのステップを経て紙が生産されます。一部の工程は場所によって異なりますが、基本プロセスは同じです。

原材料

ほとんどの製紙会社は、特に製紙用に収穫される木材を基本原材料として大きく依存しています。スプルース、松、モミ、ヘムロック、カラマツなどが製紙用原材料として一般的な樹木です。

木材以外にも、製材所から出る木材繊維、木材くず、リサイクル布、一部の野菜、リサイクル新聞などが紙の製造に使用されます。科学的発見の進歩と技術の向上により、現在ではほぼすべての種類の木材が製紙に使用可能です。木材以外の原材料として、竹、亜麻、サトウキビバガス、ジュート繊維、ヘンプなどが現在使用されています。

リネン雑巾と綿は、レターヘッド用の高品質紙の製造に使用されます。その他の材料として、染料、漂白剤、インク、糊料（ガム、デンプン、ロジン）、充填材（酸化チタン、粘土、チョーク）などが使用されます。

パルプ化工程

パルプは木材と古紙の両方から作られます。まず木材の場合、丸太をドラムで回転させて樹皮を除去します。次に丸太をグラインダーに送り、チップと呼ばれる小片にします。

次はチップからパルプを作る工程です。ここでは、木材チップを漂白剤、水酸化物、硫化ナトリウムなどの化学薬品で処理します。フィルターで不要物を除去します。化学プロセスでは、大きなボイラーのような容器で適切な圧力下で化学薬品を使って木材チップを調理します。

木材をボイラーで一定時間、特定温度で煮沸または調理してパルプを生産します。パルプには独自の不純物があり、精製後に除去されます。ここでの精製レベルは、生産したい紙の種類によります。

短時間の調理工程後、木材はパルプになり、製紙工程に送られる準備が整います。

リサイクル古紙の場合、方法は少し異なります。紙を非常に小さな片に切り、化学水と混ぜます。インク、紙上のその他の材料、その他の不純物がこのプロセスで除去されます。

パルプは徹底的に洗浄され、インク除去のために化学薬品が混ぜられます。パルプが適切に洗浄されたときのみ、次の工程に送られます。

精製と希釈工程

精製工程とは、木材材料を洗浄して製紙用のパルプ材料を作ることです。木材には固有の不純物や紙の品質に影響を与える他の材料が含まれるため、化学プロセスでそれらを除去します。

木材チップが調理される準備ができる間、いくつかの化学薬品を使用して不純物をろ過します。蒸気を使用して異物を除去します。これは数時間かかる継続的なプロセスです。

紙がインクを吸収しないようにする他の方法もあります。これはサイジングと呼ばれ、ロジンとガムを使用して紙がインクを吸収しないようにします。

一般的に紙はインクを吸収するため、印刷や筆記用には使用できません。このほか、チョーク、粘土、酸化チタンをフィルターとして使用し、パルプ混合物をさらに処理します。

ワイヤー部と繊維形成

生産されたパルプは、後に紙になる乾燥繊維を作るために処理されます。長いベルトの上にパルプを置きます。ローラーと乾燥機を使用してパルプを圧縮し、密度を高め、最大限の水分を除去します。

加圧と乾燥工程

ベルトは移動し続け、ローラードラム、真空装置、乾燥機を通過します。ベルトはワイヤー状になっており、パルプがその上で圧延されます。真空装置がパルプ中の水分を除去し、ローラードラムがパルプを平らにして密度を高めます。

乾燥機でさらに乾燥させ、薄くパリッとしたシートにします。パルプの圧搾により最大限の水分が除去され、パルプが密になり、繊維が絡み合い、密度が増します。

その後、最後の乾燥段階で、パルプまたは紙シートに含まれるほぼすべての水分が除去されます。130度の温度で紙を乾燥させ、85%の水分を除去します。

熱風蒸気がシートロールを通過させられ、乾燥させます。約70個のシリンダーを使用して紙を乾燥させます。紙は長いローラーにさまざまな層で巻き取られ、残りの水分を除去するために伸ばされます。

最終仕上げ工程

デンプンやその他の化学薬品を使用して、通常使用向けの紙に仕上げます。デンプンは紙の剛性を高め、結合力を増します。紙に価値を加えます。ローラーで紙の表面を滑らかにします。

その他多くの化学薬品が紙の品質向上に使用されます。品質向上のためのさまざまな機械も使用されます。最終的に紙はジャンボリールに巻き取られ、最大50トンまであります。

必要に応じて、紙はさまざまな用途向けのサイズにカットされます。

製紙業界の集塵機

製紙工場から発生する紙粉は、特に呼吸器系の健康に深刻な影響を及ぼします。製紙工場で発生する紙粉を集塵するマルチスタードコレクターが使用されています。

これらの製紙業界用集塵機は工場に設置され、製紙時に発生する粉塵を集塵します。紙粉による深刻な健康影響を軽減するのに役立ちます。

製紙事業を始める際に考慮すべき重要なポイント

• あなたが生産する紙は誰かに販売され、適切な目的で使用されることは明らかです。したがって、紙を供給する予め決まった顧客が必要です。
• 工場で特定の種類の紙を生産し、特定の種類の顧客に販売します。したがって、需要と供給の面からは徹底的に準備しておく必要があります。
• 製紙市場も分析する必要があります。特定の種類の紙には巨大な需要がある一方で、他の種類は需要と供給が少ない場合があります。
• 製紙を開始する工場が必要です。機械設置にはスペースと好条件が必要です。
• このような機械は大量の騒音、公害、紙粉、熱、排水、煙を発生させるため、工場設置に必要なすべての許可を取得する必要があります。
• 製紙機械から発生する紙粉公害を減らすため、集塵機も設置する必要があります。