Matérias-primas e aditivos para a produção de papel

Processo de fabricação de papel

O processo de produção de papel consiste em várias etapas. Na primeira, ocorre a fragmentação e a purificação da celulose, que pode ser de origem primária (madeira) ou secundária (papel usado). A principal fonte de fibras de celulose é a madeira obtida em serrarias sob diversas formas, como toras, cavacos ou serragem.

Na etapa seguinte, o material fibroso passa por um processamento adicional, onde é convertido em celulose, que por sua vez é processada em papel. A produção de celulose pode ser realizada por métodos mecânicos ou químicos. No processo de polpação química, geralmente é utilizado álcali (por exemplo, hidróxido de sódio na forma de soda cáustica ou soda cáustica ) para remover a lignina que liga as fibras.

O uso de antiespumantes em todas as etapas da produção de papel também é crucial. Substâncias antiespumantes são utilizadas no processo de fabricação de todos os tipos de produtos de papel. A espuma é criada pela mistura de gases com polpa de celulose e é retida nela devido à presença de surfactantes. Os produtos da oferta do Grupo PCC podem ser utilizados com sucesso para a remoção da espuma produzida nas etapas seguintes da produção de papel. Estes incluem copolímeros em bloco EO/PO ( ROKAmer ) e uma série de álcoois graxos alcoxilados ( ROKAnol LP ). Sua alta eficácia na eliminação da espuma e na prevenção de sua formação permite uma melhoria na eficiência das etapas tecnológicas subsequentes.

Métodos químicos de polpação

Os processos de polpação química consistem principalmente no uso de diversos reagentes químicos, além de calor, para amolecer a lignina. Como resultado, ela é dissolvida e, em seguida, refinada mecanicamente para separar as fibras. Na prática, são utilizados dois processos diferentes de polpação química.

O primeiro deles é o processo de polpação kraft , também conhecido como processo de sulfato. Atualmente, é a tecnologia dominante – cerca de 80 %da produção mundial de celulose é processada por esse método. A polpação kraft tornou-se o método mais utilizado devido a vários fatores. As fibras processadas com sulfato apresentam maior durabilidade em comparação com as obtidas por outras tecnologias disponíveis. Além disso, pode ser utilizada para todos os tipos de madeira, e o próprio processo permite a recuperação eficaz das matérias-primas químicas utilizadas.

O processo kraft consiste na combinação de cavacos de madeira com licor branco (uma solução aquosa de hidróxido de sódio e sulfeto de sódio). Sob condições de pressão e temperatura elevadas, essa solução dissolve a lignina, liberando fibras celulósicas. Após a conclusão da reação de digestão, obtém-se um licor preto e polpa de celulose. O licor contém substâncias orgânicas dissolvidas que são recuperadas e podem ser reutilizadas no processo químico. A lignina é removida da massa no processo de deslignificação com oxigênio (na presença de oxigênio e hidróxido de sódio). O material obtido dessa forma é branqueado para atingir desempenhos adequados, como resistência, brilho e pureza do produto final.

O segundo processo de digestão química é o processo de sulfito . Consiste em usar uma solução aquosa de dióxido de enxofre na presença de álcalis (por exemplo, cálcio, magnésio, sódio e amônio). Os produtos obtidos neste processo são mais leves e mais fáceis de branquear, no entanto, eles têm resistência muito menor em comparação com a polpação de sulfato mais frequentemente usada. O processo de sulfito também requer uma seleção cuidadosa da matéria-prima da madeira – este método é intolerante, por exemplo, para madeira de pinho. O processo de sulfito em comparação com a polpação kraft é mais eficiente, produz menos gases desagradáveis ​​e também permite obter uma polpa muito leve, que é facilmente lixiviada. Infelizmente, devido à menor qualidade da fibra, maior consumo de energia e baixa recuperabilidade das matérias-primas químicas usadas no processo, a tecnologia de sulfito foi substituída pelo processo kraft.

Métodos mecânicos de polpação

A polpação mecânica proporciona um rendimento muito alto de polpa de madeira. Os principais processos utilizados em escala industrial são o processo de polpação de madeira moída em pedra (SGW), a polpação termomecânica (TMP) e a polpação quimiotermomecânica (CTMP).

A polpa de madeira moída é obtida no processo de abrasão da madeira sobre a pedra à pressão atmosférica. A madeira (da qual a casca foi previamente removida) é despolpada usando pedra e depois lavada com água. A massa preparada é seca em hidrociclones, de onde é transportada para o compactador. Na etapa seguinte, a massa densa de madeira é transportada para o tanque e a água circulante (filtrado) é reciclada de volta para a fábrica de celulose. Durante a produção de celulose a partir da madeira processada, substâncias resinosas são liberadas, que facilmente se aglomeram e criam sedimentos no triturador ou nas paredes internas das tubulações. Elas frequentemente causam incrustações na superfície da pedra, o que piora suas propriedades abrasivas. Para remover esses chamados "problemas de resina", vários agentes químicos são usados. O agente mais comumente usado para essa finalidade são os dispersantes, que são projetados para dispersar os depósitos formados, facilitando sua remoção subsequente. Os produtos das séries ROKAcet e ROKAfenol são excelentes dispersantes dedicados à indústria de celulose e papel. Além de suas propriedades dispersantes, esses produtos podem atuar como agentes de limpeza, emulsificantes e antieletrostáticos. Os ROKAfenols são perfeitos para os processos de emulsificação e remoção de manchas em polpa de papel e celulose. Já o ROKAcet R40W é um produto com propriedades amaciantes que pode ser utilizado nas indústrias têxtil, de couro e papel.

A melhoria do método SGW é a polpação termomecânica (TMP). No processo TMP, os cavacos de madeira são inicialmente lavados para remover areia, pedras e outras impurezas duras, depois aquecidos por vapor sob pressão elevada e posteriormente despolpados em um moinho de discos. Na etapa seguinte, a massa é transportada para o tanque, onde ocorre o endireitamento e a eliminação da deformação das fibras. Por fim, é direcionada para o tanque de armazenamento. Para reduzir a quantidade de resinas nocivas formadas no processo TMP, são utilizados produtos químicos semelhantes aos do processo SGW. A massa criada dessa maneira é mais frequentemente utilizada para a produção de papel de jornal.

O processo CTMP combina o processo TMP com a impregnação química dos cavacos. Na primeira fase, eles são lavados, peneirados e, em seguida, impregnados. Dependendo do tipo de madeira, são utilizadas soluções químicas apropriadas. O sulfato de sódio é geralmente usado para madeira macia, enquanto os peróxidos alcalinos são geralmente selecionados para madeira dura. Após a conclusão do processo de impregnação, os cavacos são aquecidos e misturados com água, o que afrouxa as ligações de lignina e libera as fibras. O processo CTMP permite a obtenção de polpa limpa com resistência suficiente e propriedades ópticas adequadas. O CTMP é usado principalmente para a produção de componentes fibrosos de polpa de papel, que podem ser utilizados na produção de papéis de impressão e higiênicos.

Flotação e branqueamento

A próxima etapa do processamento da celulose é a destintagem combinada com a remoção mecânica de impurezas. Na produção de papel, o parâmetro mais importante é a cor (a brancura – no caso do papel de impressão). Por esse motivo, o papel reciclado deve ser completamente limpo da tinta de impressão. A condição básica para sua remoção é a liberação de partículas de tinta das fibras e sua manutenção em um estado disperso. As partículas de tinta finamente divididas são então separadas da suspensão de fibras. Isso geralmente é feito com base nas diferenças nas propriedades físicas dos materiais, como o peso específico de substâncias indesejáveis ​​em comparação com fibras e água. Devido ao fato de que impurezas maiores, como peças metálicas (grampos), pedras e areia, já são removidas na etapa de desfibração, os processos de flotação são muito frequentemente utilizados em relação às impurezas finas.

Um processo adicional frequente é o branqueamento e é usado em produtos que exigem alta pureza, onde o amarelamento não é desejável (por exemplo, papéis para escrita e impressão). O hipoclorito de sódio é uma substância muito popular usada para branqueamento. Também pode ser usado para a produção de carboximetilcelulose (CMC) a partir de serragem. Solução de hidróxido de sódio eácido cloroacético (MCAA) também são usados ​​neste processo. O branqueamento envolve o uso de produtos químicos apropriados que são adicionados diretamente ao dispersante para aumentar a brancura da massa. O tipo de fibras usadas e as propriedades finais desejadas do produto têm uma grande influência no grau de branqueamento da celulose. As massas contendo materiais de alta densidade são difíceis de branquear e requerem altas doses de produtos químicos. O esgoto de instalações de branqueamento antes da reciclagem requer uma série de agentes químicos que se destinam a reduzir sua formação de espuma, corrosividade ou reduzir a capacidade de formar incrustações. Os produtos do Grupo PCC, como os ROKAmers , são perfeitos para uso em processos onde ocorre a formação de espuma de esgoto e águas tecnológicas. Os produtos ROKAmer são copolímeros em bloco de óxido de etileno e propileno. Esses produtos reduzem a tensão superficial entre o líquido e o ar, melhorando simultaneamente a "drenagem" da espuma, o que, na prática, causa sua redução.

Processamento final de polpa de papel

Após os processos de dissolução, flotação e branqueamento, a polpa de celulose finalizada é processada em polpa de papel, que é então utilizada na produção de papel. Esse processo envolve várias etapas:

1. mistura da polpa de celulose,
2. formação de dispersão de polpa em água,
3. refino,
4. introdução dos acréscimos necessários.

Aditivos são usados ​​para produzir produtos de papel com propriedades especiais (os chamados papéis especiais) ou para melhorar o processo de fabricação do papel. As adições mais populares são:

1. resinas e ceras para hidrofobização,
2. cargas, como por exemplo argilas, talco e sílica,
3. corantes inorgânicos e orgânicos,
4. compostos inorgânicos que melhoram a estrutura, densidade, brilho e qualidade da impressão (por exemplo, dióxido de titânio, sulfato de cálcio e sulfeto de zinco),
5. e) emulsificantes e agentes de limpeza. O Grupo PCC oferece a série de produtos ROKAcet que podem desempenhar ambas as funções. Graças à sua estrutura, também podem ser utilizados na indústria papeleira como agentes de baixa formação de espuma e amaciantes.

Na etapa final, a massa é processada em um produto de papel usando máquinas especiais. Após a conclusão do processo, o papel é enrolado para protegê-lo de danos e sujeira. O laminado de papel PE é o mais comumente usado para embalar o papel. Essa embalagem oferece boa proteção contra danos mecânicos, poeira e umidade. A grande vantagem desse tipo de embalagem também é que ela é totalmente reciclável.