La carta ha fatto molta strada prima di iniziare a essere prodotta nella forma in cui la conosciamo oggi. Inventata in Cina, fin dall'inizio è stata un importante mezzo di informazione, all'epoca per la sua produzione si utilizzavano fibre di seta e lino.
Processo di fabbricazione della carta
Il processo di produzione della carta è costituito da diverse fasi. Nella prima fase, hanno luogo la frammentazione e la purificazione della polpa, che può essere di origine primaria (legno) o secondaria (carta da macero). La fonte principale di fibre di cellulosa è il legno ottenuto nelle segherie sotto diverse forme, ad esempio tronchi, trucioli o segatura.
Nella fase successiva, il materiale fibroso subisce un’ulteriore lavorazione, dove viene convertito in polpa, che viene poi trasformata in carta. La produzione di polpa può essere effettuata con metodi meccanici o chimici. Nel processo di polpaggio chimico, di solito si usa un alcali (ad esempio, idrossido di sodio sotto forma di liscivia o soda caustica ) per rimuovere la lignina che lega le fibre.
Anche l’uso di antischiuma in ogni fase della produzione della carta è fondamentale. Le sostanze antischiuma vengono utilizzate nel processo di fabbricazione di tutti i tipi di prodotti di carta. La schiuma viene creata mescolando gas con polpa di cellulosa e viene trattenuta in essa a causa della presenza di tensioattivi. I prodotti offerti dal Gruppo PCC possono essere utilizzati con successo per la rimozione della schiuma prodotta nelle fasi successive della produzione della carta. Tra questi rientrano i 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 delle fasi tecnologiche successive.
Metodi chimici di polpaggio
I processi di polpaggio chimico consistono principalmente nell’uso di vari reagenti chimici e calore per ammorbidire la lignina. Di conseguenza, viene sciolta e poi raffinata meccanicamente per separare le fibre. In pratica, vengono utilizzati due diversi processi di polpaggio chimico.
Il primo di questi è il processo di polpaggio kraft , noto anche come processo al solfato. Attualmente, è la tecnologia dominante: circa l’80 %della produzione mondiale di polpa viene elaborata utilizzando questo metodo. La polpaggio kraft è diventato il metodo più comunemente utilizzato a causa di diversi fattori. Le fibre lavorate al solfato hanno una migliore durata 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 recupero efficace delle materie prime chimiche 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 dissolve la lignina, rilasciando fibre 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 nuovamente utilizzate 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 ottenuto in questo modo viene sbiancato per ottenere prestazioni appropriate, come resistenza, brillantezza e purezza del prodotto finale.
Il secondo processo di digestione chimica è il processo al solfito . Consiste nell’utilizzare una soluzione acquosa di anidride solforosa in presenza di alcali (ad esempio 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 polpa al solfato utilizzata più frequentemente. Il processo al solfito richiede anche un’attenta selezione della materia prima di legno: questo metodo è intollerante, ad esempio per il legno di pino. Il processo al solfito rispetto alla polpa kraft è più efficiente, produce meno gas sgradevoli e consente anche di ottenere una polpa molto leggera, che viene facilmente lisciviata. Sfortunatamente, a causa della minore qualità delle fibre, del maggiore consumo energetico e della bassa recuperabilità delle materie prime chimiche utilizzate nel processo, la tecnologia al solfito è stata sostituita dal processo kraft.
Metodi meccanici di polpaggio
La polpatura meccanica fornisce una resa molto elevata di polpa dal legno. I principali processi utilizzati su scala industriale sono il processo di polpatura del legno macinato a pietra (SGW), il processo di polpatura termomeccanica (TMP) e il processo di polpatura chemo-termomeccanica (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 precedentemente rimossa la corteccia) viene ridotto in polpa utilizzando la pietra e quindi 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 di nuovo alla cartiera. Durante la produzione di polpa dal legno lavorato, vengono rilasciate sostanze resinose, che si agglomeratono facilmente e creano sedimenti sul macinatore o sulle pareti interne delle condutture. Spesso causano l’incrostazione della superficie della pietra, il che peggiora le sue proprietà abrasive. Per rimuovere questi cosiddetti "problemi di resina" vengono utilizzati vari agenti chimici. L’agente più comunemente utilizzato a questo scopo sono i disperdenti, che sono progettati per disperdere i depositi che si formano, facilitandone la successiva rimozione. I prodotti delle serie ROKAcet e ROKAfenol sono eccellenti disperdenti dedicati all’industria della cellulosa e della carta. Oltre alle loro capacità disperdenti, questi prodotti possono agire come agenti pulenti, emulsionanti e agenti antielettrostatici. I ROKAfenol sono perfetti per i processi di emulsificazione e rimozione delle macchie di cellulosa e polpa di carta. 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 polpa termomeccanica (TMP). Nel processo TMP, i trucioli di legno vengono inizialmente lavati per rimuovere sabbia, pietre e altre impurità dure, quindi riscaldati a vapore a pressione aumentata e ulteriormente ridotti in poltiglia 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, viene indirizzata al serbatoio di stoccaggio. Per ridurre la quantità di resine nocive formate nel processo TMP, vengono utilizzate 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 quindi impregnati. A seconda del tipo di legno, vengono utilizzate soluzioni chimiche appropriate. Il solfato di sodio viene solitamente utilizzato per il legno tenero, mentre i perossidi alcalini vengono solitamente selezionati per il legno duro. Dopo il completamento del processo di impregnazione, i trucioli vengono riscaldati e miscelati con acqua, che allenta i legami della lignina e rilascia le fibre. Il processo CTMP consente di ottenere una polpa pulita con sufficiente resistenza e appropriate proprietà ottiche. Il CTMP viene utilizzato principalmente per la produzione di componenti fibrosi della polpa di carta, che possono essere utilizzati per la produzione di carta da stampa e igienica.
Flottazione e sbiancamento
La fase successiva della lavorazione della polpa è la deinchiostrazione combinata con la rimozione meccanica delle impurità. Nella produzione della carta il parametro più importante è il colore (il grado di bianco, nel caso della carta da stampa). Per questo motivo, la carta riciclata deve essere accuratamente pulita dall’inchiostro da stampa. La condizione di base per la sua rimozione è il rilascio delle particelle di vernice dalle fibre e il loro mantenimento in uno stato disperso. Le particelle di inchiostro finemente suddivise vengono quindi separate dalla sospensione di fibre. Ciò viene solitamente fatto sulla base delle differenze nelle proprietà fisiche dei materiali, come il peso specifico delle sostanze indesiderate rispetto alle fibre e all’acqua. Poiché le impurità più grandi, come parti metalliche (graffette), pietre e sabbia, vengono già rimosse nella fase di sfibratura, i processi di flottazione vengono molto spesso utilizzati in relazione alle impurità fini.
Un processo aggiuntivo frequente è lo sbiancamento e viene utilizzato in prodotti che richiedono elevata purezza, dove l’ingiallimento non è desiderabile (ad esempio carte per scrittura e stampa). L’ipoclorito di sodio è una sostanza molto popolare utilizzata per lo sbiancamento. Può anche essere utilizzato per la produzione di carbossimetilcellulosa (CMC) dalla segatura. In questo processo vengono utilizzati anche la soluzione di idrossido di sodio el’acido cloroacetico (MCAA) . Lo sbiancamento comporta l’uso di sostanze chimiche appropriate che vengono aggiunte direttamente al disperdente per aumentare la bianchezza della massa. Il tipo di fibre utilizzate 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 sbiancare e richiedono dosi elevate di sostanze chimiche. Le acque reflue provenienti dagli impianti di sbiancamento prima del riciclaggio richiedono una serie di agenti chimici che sono destinati a 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 nelle acque reflue e 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 allo stesso tempo il "drenaggio" della schiuma, che di fatto ne causa la riduzione.
Lavorazione finale della pasta di carta
Dopo i processi di dissoluzione, flottazione e sbiancamento, la polpa di cellulosa finita viene trasformata in polpa di carta, che viene poi utilizzata per la produzione di carta. Questo processo prevede diverse fasi:
- miscelazione della polpa di cellulosa,
- formazione di dispersione di polpa in acqua,
- raffinazione,
- introduzione delle aggiunte necessarie.
Gli additivi vengono utilizzati per produrre prodotti di carta con proprietà speciali (le cosiddette carte speciali) o per migliorare il processo di produzione della carta. Le aggiunte più diffuse sono:
- resine e cere per idrofobizzazione,
- riempitivi, come ad esempio argille, talco e silice,
- coloranti inorganici e organici,
- composti inorganici che migliorano la struttura, la densità, la brillantezza 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 che possono svolgere entrambe le funzioni. Grazie alla loro struttura, possono essere utilizzati anche nell’industria della carta come agenti a bassa formazione di schiuma e ammorbidenti.
Durante la fase finale, la massa viene trasformata in un prodotto di carta utilizzando macchine speciali. Dopo che il processo è completato, la carta viene arrotolata per proteggerla da danni e sporcizia. Il laminato di carta PE è il più comunemente utilizzato per l’imballaggio della carta. Tale imballaggio fornisce una buona protezione contro danni meccanici, polvere e umidità. Il grande vantaggio di questo tipo di imballaggio è anche che è completamente riciclabile.
