Materias primas y aditivos para la producción de papel

Proceso de fabricación de papel

El proceso de producción de papel consta de varias etapas. En la primera, se fragmenta y purifica la pulpa, que puede ser de origen primario (madera) o secundario (papel usado). La principal fuente de fibras de celulosa es la madera obtenida en aserraderos en diversas formas, como troncos, astillas o aserrín.

En la siguiente etapa, el material fibroso se somete a un procesamiento adicional, donde se convierte en pulpa, que posteriormente se procesa para fabricar papel. La producción de pulpa puede realizarse mediante métodos mecánicos o químicos. En el proceso de pulpa química, se suele utilizar álcali (p. ej., hidróxido de sodio en forma de lejía o sosa cáustica ) para eliminar la lignina que une las fibras.

El uso de antiespumantes en cada etapa de la producción de papel también es crucial. Las sustancias antiespumantes se utilizan en el proceso de fabricación de todo tipo de productos de papel. La espuma se crea mezclando gases con pulpa de celulosa y se retiene en ella gracias a la presencia de surfactantes. Los productos del Grupo PCC pueden utilizarse con éxito para eliminar la espuma producida en las siguientes etapas de la producción de papel. Estos incluyen copolímeros de bloque EO/PO ( ROKAmer ) y una serie de alcoholes grasos alcoxilados ( ROKAnol LP ). Su alta eficacia en la eliminación de espuma y en la prevención de su formación permite mejorar la eficiencia de las etapas tecnológicas posteriores.

Métodos químicos de despulpado

Los procesos de pulpa química consisten principalmente en el uso de diversos reactivos químicos, así como calor, para ablandar la lignina. Como resultado, esta se disuelve y luego se refina mecánicamente para separar las fibras. En la práctica, se utilizan dos procesos diferentes de pulpa química.

El primero de ellos es el proceso de pulpa kraft , también conocido como proceso de sulfato. Actualmente, es la tecnología dominante: aproximadamente el 80 %de la producción mundial de pulpa se procesa mediante este método. El proceso de pulpa kraft se ha convertido en el más utilizado debido a varios factores. Las fibras procesadas con sulfato presentan mayor durabilidad en comparación con las obtenidas mediante otras tecnologías disponibles. Además, se puede utilizar para todo tipo de madera y el propio proceso permite una recuperación eficaz de las materias primas químicas utilizadas.

El proceso kraft consiste en combinar virutas de madera con licor blanco (una solución acuosa de hidróxido de sodio y sulfuro de sodio). A presión y temperatura elevadas, esta solución disuelve la lignina, liberando fibras celulósicas. Tras la reacción de digestión, se obtiene licor negro y pulpa de celulosa. Este licor contiene sustancias orgánicas disueltas que se recuperan y pueden reutilizarse en el proceso químico. La lignina se elimina de la masa mediante la deslignificación con oxígeno (en presencia de oxígeno e hidróxido de sodio). El material así obtenido se blanquea para lograr un rendimiento óptimo, como resistencia, brillo y pureza en el producto final.

El segundo proceso de digestión química es el proceso al sulfito . Consiste en utilizar una solución acuosa de dióxido de azufre en presencia de álcalis (p. ej., calcio, magnesio, sodio y amonio). Los productos obtenidos en este proceso son más ligeros y fáciles de blanquear; sin embargo, tienen una resistencia mucho menor en comparación con la pulpa al sulfato, que se utiliza con más frecuencia. El proceso al sulfito también requiere una selección cuidadosa de la materia prima de madera; este método es intolerante, por ejemplo, para la madera de pino. El proceso al sulfito, en comparación con la pulpa kraft, es más eficiente, produce menos gases desagradables y también permite obtener una pulpa muy ligera, que se lixivia fácilmente. Desafortunadamente, debido a la menor calidad de la fibra, el mayor consumo de energía y la baja recuperabilidad de las materias primas químicas utilizadas en el proceso, la tecnología del sulfito ha sido reemplazada por el proceso kraft.

Métodos mecánicos de despulpado

El despulpado mecánico proporciona un alto rendimiento de pulpa de madera. Los principales procesos utilizados a escala industrial son el despulpado por trituración de piedra (SGW), el despulpado termomecánico (TMP) y el despulpado quimiotermomecánico (CTMP).

La pulpa de madera molida se obtiene mediante el proceso de abrasión de la madera sobre piedra a presión atmosférica. La madera (previamente descortezada) se despulpa utilizando piedra y luego se lava con agua. La masa preparada se seca en hidrociclones, desde donde se transporta a la compactadora. En la siguiente etapa, la masa densa de madera se transporta a la cuba y el agua circulante (filtrado) se recicla de vuelta a la planta de pulpa. Durante la producción de pulpa a partir de madera procesada, se liberan sustancias resinosas que se aglomeran fácilmente y forman sedimentos en el molino o en las paredes internas de las tuberías. A menudo, estas sustancias causan incrustaciones en la superficie de la piedra, lo que empeora sus propiedades abrasivas. Para eliminar estos llamados "problemas de resina", se utilizan diversos agentes químicos. Los más utilizados para este fin son los dispersantes, diseñados para dispersar los depósitos formados, facilitando su posterior eliminación. Los productos de las series ROKAcet y ROKAfenol son excelentes dispersantes para la industria de la pulpa y el papel. Además de su capacidad dispersante, estos productos pueden actuar como agentes de limpieza, emulsionantes y antielectrostáticos. Los ROKAfenoles son ideales para los procesos de emulsificación y eliminación de manchas de pulpa de papel y celulosa. Por su parte, ROKAcet R40W es un producto con propiedades suavizantes que puede utilizarse en la industria textil, del cuero y del papel.

La mejora del método SGW es el despulpado termomecánico (TMP). En este proceso, las astillas de madera se lavan inicialmente para eliminar arena, piedras y otras impurezas duras, luego se calientan con vapor a alta presión y se despulpan en un molino de discos. En la siguiente etapa, la masa se transporta a la tina, donde se endereza y elimina la deformación de las fibras. Finalmente, se dirige al tanque de almacenamiento. Para reducir la cantidad de resinas nocivas que se forman en el proceso TMP, se utilizan productos químicos similares a los del proceso SGW. La masa así generada se utiliza con mayor frecuencia para la producción de papel prensa.

El proceso CTMP combina el proceso TMP con la impregnación química de las virutas. En una primera fase, se lavan y tamizan, y posteriormente se impregnan. Según el tipo de madera, se utilizan soluciones químicas adecuadas. El sulfato de sodio se utiliza habitualmente para la madera blanda, mientras que los peróxidos alcalinos se suelen seleccionar para la madera dura. Una vez finalizado el proceso de impregnación, las virutas se calientan y se mezclan con agua, lo que afloja los enlaces de lignina y libera las fibras. El proceso CTMP permite obtener pulpa limpia con suficiente resistencia y propiedades ópticas adecuadas. El CTMP se utiliza principalmente para la producción de componentes fibrosos de la pulpa de papel, que pueden emplearse en la producción de papeles de impresión e higiénicos.

Flotación y blanqueo

La siguiente etapa del procesamiento de la pulpa es el destintado, combinado con la eliminación mecánica de impurezas. En la producción de papel, el parámetro más importante es el color (la blancura, en el caso del papel de impresión). Por esta razón, el papel reciclado debe limpiarse a fondo de la tinta de impresión. La condición básica para su eliminación es la liberación de las partículas de pintura de las fibras y su mantenimiento en estado disperso. Las partículas de tinta finamente divididas se separan entonces de la suspensión de fibras. Esto suele realizarse en función de las diferencias en las propiedades físicas de los materiales, como el peso específico de las sustancias indeseables en comparación con las fibras y el agua. Debido a que las impurezas más grandes, como las piezas metálicas (grapas), las piedras y la arena, ya se eliminan en la etapa de desfibrado, los procesos de flotación se utilizan con mucha frecuencia para las impurezas finas.

Un proceso adicional frecuente es el blanqueo, que se utiliza en productos que requieren alta pureza y donde no se desea el amarilleo (p. ej., papel para escribir e imprimir). El hipoclorito de sodio es una sustancia muy popular para el blanqueo. También se puede utilizar para la producción de carboximetilcelulosa (CMC) a partir de aserrín. En este proceso también se utilizan solución de hidróxido de sodio yácido cloroacético (AACM) . El blanqueo implica el uso de productos químicos adecuados que se añaden directamente al dispersante para aumentar la blancura de la masa. El tipo de fibras utilizadas y las propiedades finales deseadas del producto influyen considerablemente en el grado de blanqueo de la pulpa. Las masas que contienen materiales de alta densidad son difíciles de blanquear y requieren altas dosis de productos químicos. Las aguas residuales de las plantas de blanqueo, antes de su reciclaje, requieren diversos agentes químicos para reducir la formación de espuma, la corrosividad o la formación de incrustaciones. Los productos del Grupo PCC, como ROKAmers , son ideales para procesos donde se produce la formación de espuma en aguas residuales y aguas industriales. Los productos ROKAmer son copolímeros en bloque de óxido de etileno y propileno. Estos productos reducen la tensión superficial entre el líquido y el aire, mejorando al mismo tiempo el drenaje de la espuma, lo que a su vez provoca su reducción.

Procesamiento final de la pulpa de papel

Tras los procesos de disolución, flotación y blanqueo, la pulpa de celulosa terminada se transforma en pulpa de papel, que posteriormente se utiliza para la producción de papel. Este proceso consta de varias etapas:

1. mezcla de la pulpa de celulosa,
2. Formación de dispersión de pulpa en agua,
3. refinación,
4. Introducción de los añadidos necesarios.

Los aditivos se utilizan para producir productos de papel con propiedades especiales (los llamados papeles especiales) o para mejorar el proceso de fabricación del papel. Los aditivos más comunes son:

1. resinas y ceras para hidrofobización,
2. cargas, como por ejemplo arcillas, talco y sílice,
3. colorantes inorgánicos y orgánicos,
4. compuestos inorgánicos que mejoran la estructura, la densidad, el brillo y la calidad de la impresión (por ejemplo, dióxido de titanio, sulfato de calcio y sulfuro de zinc),
5. e) Emulsionantes y agentes de limpieza. El Grupo PCC ofrece la serie de productos ROKAcet que cumplen ambas funciones. Gracias a su estructura, también se pueden utilizar en la industria papelera como agentes suavizantes y de baja formación de espuma.

Durante la etapa final, la masa se procesa para obtener un producto de papel mediante máquinas especiales. Una vez finalizado el proceso, el papel se enrolla para protegerlo de daños y suciedad. El laminado de papel PE es el más utilizado para el embalaje de papel. Este tipo de embalaje ofrece una buena protección contra daños mecánicos, polvo y humedad. La gran ventaja de este tipo de embalaje es que es completamente reciclable.