La carta ha fatto molta strada prima di iniziare a essere prodotta nella forma in cui la conosciamo ora. Inventato in Cina, fin dall'inizio era un importante mezzo di informazione, allora nella sua produzione utilizzati fibre di seta e lino.
Processo di fabbricazione della carta
Il processo di produzione della carta si compone di più fasi. Nella prima fase avviene la frammentazione e la purificazione della polpa, che può essere di origine primaria (legno) o secondaria (carta straccia). La principale fonte di fibre di cellulosa è il legno ottenuto nelle segherie sotto diverse forme, ad esempio come tronchi, trucioli di legno o segatura. Nella fase successiva, il materiale fibroso subisce un’ulteriore lavorazione, dove viene convertito in polpa, che successivamente viene trasformata in carta. La produzione di pasta può essere mantenuta con metodi meccanici o chimici. Nel processo di spappolamento chimico, gli alcali (p. Es., Idrossido di sodio sotto forma di liscivia o soda caustica ) vengono utilizzati per rimuovere la lignina che lega le fiber. Anche l’uso di antischiuma in ogni fase della produzione della carta è fondamentale. Le sostanze antischiuma sono utilizzate nel processo di fabbricazione di tutti i tipi di prodotti di carta. La schiuma viene creata mescolando gas con polpa di cellulosa e trattenuta in essa a causa della presenza di tensioattivi. I prodotti dell’offerta del Gruppo PCC possono essere utilizzati con successo per la rimozione della schiuma prodotta nelle fasi successive della produzione della carta. Questi includono copolimeri a blocchi EO / PO ( ROKAmer ) e una serie di alcoli grassi alcossilati ( ROKAnol LP ). La loro elevata efficacia nell’eliminazione della schiuma e nella prevenzione della sua formazione consente un miglioramento dell’efficienza dei successivi passaggi tecnologici.
Metodi chimici di spappolamento
I processi di spappolamento chimico consistono principalmente nell’uso di vari reagenti chimici e del calore per ammorbidire la lignina. Di conseguenza, viene sciolto e quindi raffinato meccanicamente per separare le fiber. In pratica vengono utilizzati due diversi processi chimici di spappolamento. Il primo di questi è il processo di spappolamento kraft , noto anche come processo di solfato. Attualmente è la tecnologia dominante: circa l’80 %della produzione mondiale di pasta di legno viene elaborata utilizzando questo metodo. La pasta Kraft è diventata il metodo più usato a causa di diversi fattori. Le fibre lavorate al solfato hanno una durata migliore rispetto a quelle ottenute come risultato di altre tecnologie disponibili. Inoltre, può essere utilizzato per tutti i tipi di legno e il processo stesso consente un efficace recupero delle materie prime utilizzate. Il processo kraft consiste nella combinazione di trucioli di legno con liquore bianco (è una soluzione acquosa di idrossido di sodio e solfuro di sodio). In condizioni di pressione e temperatura elevate, questa soluzione scioglie la lignina, rilasciando fiber cellulosiche. Dopo aver completato la reazione di digestione, si ottiene un liquore nero e una polpa di cellulosa. Il liquore contiene sostanze organiche disciolte che vengono recuperate e possono essere riutilizzate nel processo chimico. La lignina viene rimossa dalla massa nel processo di delignificazione dell’ossigeno (in presenza di ossigeno e idrossido di sodio). Il materiale così ottenuto viene sbiancato al fine di ottenere prestazioni adeguate, quali resistenza, brillantezza e purezza del prodotto finale. Il secondo processo di digestione chimica è il processo del solfito . Consiste nell’utilizzo di una soluzione acquosa di anidride solforosa in presenza di alcali (es. Calcio, magnesio, sodio e ammonio). I prodotti ottenuti in questo processo sono più leggeri e più facili da sbiancare, tuttavia hanno una resistenza molto inferiore rispetto alla pasta al solfato più frequentemente utilizzata. Il processo al solfito richiede anche un’attenta selezione della materia prima del legno: questo metodo è intollerante, ad esempio per il legno di pino. Il processo al solfito rispetto alla pasta kraft è più efficiente, produce gas meno sgradevoli e permette anche di ottenere una pasta molto leggera, che è facilmente lisciviata. Sfortunatamente, a causa della minore qualità della fibra, del maggiore consumo energetico e della bassa recuperabilità delle materie prime utilizzate nel processo, la tecnologia dei solfiti è stata sostituita dal processo kraft.
Metodi meccanici di spappolamento
La polpa meccanica fornisce una resa molto elevata di polpa di legno. I principali processi utilizzati su scala industriale sono il processo di pasta di legno macinata a pietra (SGW), la pasta termomeccanica (TMP) e il processo chemio termomeccanico (CTMP).
La polpa di legno macinato si ottiene nel processo di abrasione del legno sulla pietra a pressione atmosferica. Il legno (da cui è stata preventivamente rimossa la corteccia) viene spappolato con pietra e successivamente lavato con acqua. La massa preparata viene essiccata in idrocicloni, da dove viene trasportata al compattatore. Nella fase successiva, la massa di legno densa viene trasportata alla vasca e l’acqua circolante (filtrato) viene riciclata nuovamente al mulino. Durante la produzione di polpa da legno lavorato, vengono rilasciate sostanze resinose che si agglomerano facilmente e creano sedimenti sulla smerigliatrice o sulle pareti interne delle condutture. Spesso provocano incrostazioni sulla superficie della pietra, che peggiorano le sue proprietà abrasive. Per rimuovere questi cosiddetti "problemi di resina" vengono utilizzati vari agenti chimici. Gli agenti più usati a questo scopo sono i disperdenti, che hanno lo scopo di disperdere i depositi che si intendono, facilitando la loro successiva rimozione. I prodotti delle serie ROKAcet e ROKAfenol sono ottimi disperdenti dedicati all’industria della cellulosa e della carta. Oltre alle loro capacità disperdenti, questi prodotti possono agire come detergenti, emulsionanti e agenti antielettrostatici. I ROKAfenoli sono perfetti per i processi di emulsificazione e rimozione delle macchie di pasta di carta e cellulosa. Mentre ROKAcet R40W è un prodotto con proprietà ammorbidenti che può essere utilizzato nell’industria tessile, della pelle e della carta. Il miglioramento del metodo SGW è la pasta termomeccanica (TMP). Nel processo TMP, i trucioli di legno vengono inizialmente lavati per rimuovere sabbia, pietre e altre impurità dure, quindi riscaldati dal vapore sotto pressione maggiore e ulteriormente polverizzati in un mulino a dischi. Nella fase successiva, la massa viene trasportata nella vasca, dove avviene il raddrizzamento e l’eliminazione della deformazione delle fibre. Infine, è diretto al serbatoio di stoccaggio. Per ridurre la quantità di resine nocive che si trovano nel processo TMP, vengono sostanze chimiche simili a quelle del processo SGW. La massa creata in questo modo viene spesso utilizzata per la produzione di carta da giornale. Il processo CTMP combina il processo TMP con l’impregnazione chimica dei trucioli. Nella prima fase vengono lavati e setacciati e poi impregnati. A seconda del tipo di legno, vengono utilizzate soluzioni chimiche appropriate. Il solfato di sodio viene utilizzato per il legno tenero, mentre i perossidi alcalini sono selezionati per il legno duro. Al termine del processo di impregnazione, i trucioli vengono riscaldati e mescolati con acqua, che allenta i legami di lignina e rilascia le fibre. Il processo CTMP consente di ottenere pasta pulita con resistenza sufficiente e proprietà ottiche appropriate. Il CTMP viene utilizzato principalmente per la produzione di componenti fibrosi della pasta di carta, che possono essere utilizzati per la produzione di carte da stampa e per l’igiene.
Flottazione e sbiancamento
La fase successiva della lavorazione della polpa è la disinchiostrazione combinata con la rimozione meccanica delle impurità. Nella produzione della carta il parametro più importante è il colore (il bianco – nel caso della carta da stampa). Per questo motivo, la carta riciclata deve essere pulita dall’inchiostro di stampa. La condizione fondamentale per la rimozione è il rilascio di particelle di vernice dalle fibre e il loro mantenimento in uno stato disperso. Le particelle di inchiostro finemente suddivise vengono quindi separate dalla fibra. Questo di solito viene fatto sulla base delle differenze nelle proprietà fisiche dei materiali, come il peso specifico delle sostanze indesiderabili rispetto alle fibre e all’acqua. A causa del fatto che le impurità più grandi, come le parti metalliche (graffette), pietre e sabbia, vengono rimosse già nella fase di sfibratura, i processi di flottazione sono molto spesso utilizzati in relazione alle impurità fini.
Un processo aggiuntivo frequente è lo sbiancamento e viene utilizzato nei prodotti che richiedono un’elevata purezza, dove l’ingiallimento non è desiderabile (ad es. Carte per scrivere e stampare). L’ipoclorito di sodio è una sostanza molto popolare utilizzata per lo sbiancamento. Può essere utilizzato anche per la produzione di carbossimetilcellulosa (CMC) da segatura. In questo processo vengono utilizzati anche la soluzione di idrossido di sodio e l’acido cloroacetico (MCAA) . Lo sbiancamento prevede l’uso di sostanze chimiche appropriate che vengono aggiunte direttamente al disperdente per aumentare il bianco della massa. Il tipo di fibra utilizzata e le proprietà finali desiderate del prodotto hanno una grande influenza sul grado di sbiancamento della polpa. Le masse contenenti materiali ad alta densità sono difficili da candeggiare e richiedono alte dosi di prodotti chimici. Le acque reflue degli impianti di sbiancamento prima del riciclaggio richiedono una serie di agenti chimici che hanno lo scopo di ridurre la loro formazione di schiuma, corrosività o ridurre la capacità di formare incrostazioni. I prodotti del gruppo PCC, come ROKAmers , sono perfetti per l’uso in processi in cui si verifica la formazione di schiuma di acque reflue e acque tecnologiche. I prodotti ROKAmer sono copolimeri a blocchi di ossido di etilene e propilene. Questi prodotti riducono la tensione superficiale tra liquido e aria, migliorando nel contempo il "drenaggio" della schiuma, che di fatto ne provoca la riduzione.
Lavorazione finale della pasta di carta
Dopo i processi di dissoluzione, flottazione e sbiancamento, la polpa di cellulosa finita viene trasformata in pasta di carta, che viene quindi utilizzata per la produzione di carta. Questo processo prevede diverse fasi:
- miscelazione della polpa di cellulosa,
- formazione di dispersione della polpa in acqua,
- raffinazione,
- introduzione delle necessarie integrazioni.
Gli additivi vengono utilizzati per produrre prodotti di carta con proprietà speciali (le cosiddette carte speciali) o per migliorare il processo della carta. Le aggiunte più popolari sono:
- resine e cere per l’idrofobizzazione,
- riempitivi, come ad esempio argille, talco e silice,
- coloranti inorganici e organici,
- composti inorganici che migliorano la struttura, la densità, la luminosità e la qualità della stampa (ad esempio biossido di titanio, solfato di calcio e solfuro di zinco),
- e) emulsionanti e detergenti. Il gruppo PCC offre la serie di prodotti ROKAcet in grado di svolgere entrambe le funzioni. Grazie alla loro struttura possono essere utilizzati anche nell’industria cartaria come agenti poco schiumogeni e ammorbidenti.
Nella fase finale, la massa viene trasformata in un prodotto di carta utilizzando macchine speciali. Al termine del processo, la carta viene arrotolata per proteggerla da danni e sporco. Il laminato di carta PE è il più usato per il confezionamento della carta. Tale imballaggio fornisce una buona protezione contro i danni meccanici, polvere e umidità. Il grande vantaggio di questo tipo di imballaggio è anche che è completamente riciclabile.
