Fabricación de Papel

Publicado el 11-14-2013 por el Admón

Hay dos pasos fundamentales en la fabricación de papel. Primero, la materia prima fibrosa, o celulosa, proveniente de madera para pasta, fibras no leñosas o papeles reciclados, se convierte en pulpa, una masa de fibras adecuada para la fabricación de papel. Segundo, la pulpa se entrelaza y se une en una estructura conocida como papel. La obtención de pulpa permite separar las fibras para la fabricación de papel.

Los tres tipos principales de pulpa son la pulpa mecánica, la pulpa termomecánica (TMP) y la pulpa química. Cada tipo de pulpa resulta en diferentes grados de calidad de papel.

La madera en sí misma está compuesta tanto por fibras de celulosa como por lignina, una sustancia pegajosa que mantiene unidas las fibras. En general, cuanto más lignina se elimine de la madera, mejor será la calidad del papel. La lignina tiende a decolorar el papel con el tiempo. La pulpa química elimina la lignina de la pulpa, mientras que la pulpa mecánica y termomecánica no lo hacen.

Pulpa mecánica. Los tipos principales de pulpa mecánica son la molienda en piedra, producida al presionar la madera contra una piedra abrasiva en movimiento; y la pulpa mecánica refinada (RMP), producida al pasar astillas de madera a través de un refinador de discos en lugar de presionar la madera contra la piedra de molienda.

Pulpa termomecánica. La pulpa termomecánica (TMP) se obtiene al cocinar astillas de madera o aserrín a presión con vapor, ablandando la lignina. Las astillas ablandadas se muelen en pulpa al pasar por un refinador de discos y se blanquean para obtener blancura. El calor generado por el refinado en discos y el precalentamiento de las astillas de madera ablanda la lignina que mantiene unidas las fibras, lo que permite separar las fibras con poco daño. Estos papeles tienden a ser más blancos y brillantes que los papeles de pulpa mecánica y tienen buena opacidad para la impresión a dos caras. Muchos periódicos de alta calidad se imprimen en pulpa termomecánica.

Pulpa química. La pulpa química es el método de obtención de pulpa más costoso, lo que resulta en papeles de la más alta calidad. En este proceso, las astillas de madera se cocinan a presión en un licor de cocción diseñado para descomponer y eliminar la lignina de la pulpa. La pulpa se limpia y se blanquea, obteniendo así un papel blanco brillante con gran permanencia. La pulpa química libera las fibras de celulosa de la lignina que las une.

Durante la pulpa química, los productos químicos disuelven la lignina y la hemicelulosa de la madera para liberar las fibras de celulosa. El blanqueo de la pulpa química elimina la lignina residual y la hemicelulosa. La pulpa química tiene un rendimiento del 45% al 55%, en comparación con el rendimiento del 90% o más común en los métodos de pulpa mecánica. Los procesos de pulpa química utilizan ácidos, como el ácido sulfuroso, y álcalis, como la lejía (sosa cáustica).

Las pulpas semiquímicas se producen primero cocinando suavemente astillas de madera con productos químicos, comúnmente sulfito de sodio o una pequeña cantidad de una sal alcalina, como carbonato de sodio, bicarbonato o hidróxido de sodio. La cocción elimina parcialmente y ablanda la lignina, debilitando la unión entre las fibras. Después de la cocción, las astillas se pasan por uno o dos pasos de refinado con discos para desfibramiento. Un lavado elimina los productos químicos. La pulpa semiquímica retiene una cantidad considerable de lignina y, en consecuencia, los rendimientos suelen ser del 60% al 80%. El blanqueo reduce el rendimiento, como ocurre con cualquier método de pulpa.

Blanqueo de la pulpa. La pulpa de madera sin blanquear varía de color desde crema hasta marrón oscuro; una bolsa de papel marrón está hecha de pulpa sin blanquear. El blanqueo elimina la lignina residual en la pulpa sin causar un daño químico severo a las fibras de celulosa. El blanqueo de una pulpa hace que el papel resultante sea más blanco, lo que mejora el contraste de impresión. Las pulpas más blancas producen papeles de colores más brillantes.

Preparación de la pasta y refinado. Las fibras obtenidas mediante la obtención de pulpa deben recibir un tratamiento adicional antes de poder utilizarse para fabricar papel de alta calidad. Este tratamiento se denomina preparación de la pasta y comprende el refinado de las fibras y la mezcla de las fibras con materiales no fibrosos para producir un papel con las propiedades deseadas. El papel se forma en la máquina de fabricación de papel, pero muchas de las características del papel se determinan durante la preparación de la pasta.

Durante el refinado, se utilizan batidoras, refinadores cónicos (jordan) o refinadores de discos para someter las fibras a diferentes grados de cepillado, corte, deshilachado y acortamiento, según las propiedades deseadas en el papel. Como resultado, las fibras se hinchan y se ablandan, y sus superficies desarrollan finos pelos, todo lo cual favorece la unión para obtener un papel más resistente.

Durante la preparación de la pasta, las fibras de celulosa se mezclan con cargas, tamaño interno, tintes y pigmentos de color, y otros aditivos que confieren propiedades al papel.

Formación del papel. La mayoría de los papeles de impresión se fabrican en máquinas de fabricación de papel Fourdrinier, Figura 5-3, nombradas en honor a los hermanos Fourdrinier, Henry y Sealy. La pulpa se mezcla con grandes cantidades de agua antes de la etapa de formación, lo que resulta en una proporción de agua del 99%. La mezcla de pulpa y agua, llamada pasta, fluye hacia una fina pantalla en continuo ciclo a través de la cual el agua se drena, dejando las fibras en una delgada lámina o banda en su superficie. Las fibras se alinean con el alambre en movimiento, que forma la dirección de las fibras del papel. La banda se transfiere desde el alambre a una manta de fieltro continua que la lleva a cilindros secadores calentados con vapor.

En la sección húmeda o de formación de la máquina de papel, la pulpa diluida se forma en una estera de fibras, de la cual se elimina la mayor parte del agua por gravedad o vacío.

Las máquinas de papel también tienen una sección de prensa, donde se elimina la mayor cantidad de agua posible de la banda mediante prensado y succión, y una sección de secado, donde se elimina el agua restante, esta vez por evaporación causada por cilindros secadores calientes.

El papel que sale del secador tiene un nivel de humedad del 2% al 8%, según su uso final deseado.

El papel con tamaño en la superficie se produce al pasar la banda parcialmente seca entre un sistema de recubrimiento basado en rodillos que aplica el material de tamaño. La prensa de tamaño se encuentra en la sección de secado de la máquina. Después de secarse, la banda de papel se calandra entre rodillos de acero pulidos para darle la suavidad deseada, lo que lo convierte en papel de acabado de máquina (MF).

Supercalendrado. El papel supercalandrado se fabrica pasando el papel de acabado de máquina a través de la supercalandra, Figura 5-4, una máquina que consta de rodillos de acero pulidos alternos comprimidos que corren juntos bajo alta presión. Comprime el papel y aumenta la suavidad y el brillo de la superficie del papel.

Papeles recubiertos. El operador de la prensa a menudo utiliza la máquina de impresión para aplicar un recubrimiento de barniz al papel después de haber sido impreso, generalmente con fines de protección o estéticos. Sin embargo, el fabricante de papel también puede aplicar un recubrimiento en la superficie del papel para que sea más adecuado para su uso final. Los papeles recubiertos son aquellos que han recibido un recubrimiento mineral, generalmente de arcilla, para mejorar su aptitud para la impresión y su apariencia. Están disponibles en una variedad de acabados. Los recubrimientos mejoran la blancura del papel, la resistencia al desprendimiento, la resistencia al agua, la retención de tinta, la opacidad del papel, el brillo y la calidad general de impresión. Por lo general, el papel se recubre en ambos lados (C2S). Las etiquetas y algunos productos especializados solo se recubren en un lado (C1S). Consulte el esquema de una enorme máquina de fabricación de papel en la Figura 5-5.