Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel José María Carbajo Laboratorio de Celulosa y...

Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel

José María CarbajoLaboratorio de Celulosa y Papel

CIFOR-INIA

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_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel

Materias primas no fibrosas

Aditivos

En la fabricación del papel

Fibras: (componente mayoritario)

Materias primas no fibrosas

Aditivos

Funcionales modifican las propiedades del papel

De proceso Son importantes en la fabricación, no para el producto final


Aditivos funcionales

Cargas (minerales)

Agentes de resistencia en seco

Agentes de resistencia en húmedo

Productos de encolado

Colorantes y pigmentos

Aditivos especiales

Productos de estucado


Aditivos de proceso

Biocidas

Dispersantes

Agentes de drenado

Antiespumantes

Agentes de retención

Productos anti-pitch


ADITIVOS FUNCIONALES

Cargas

Las mas empleadas

Caolín

Carbonato de Calcio

Sulfato de Calcio

Dioxido de Titanio

Talco

Minerales de pequeño tamaño (en relación a las fibras)

Insolubles en agua

Químicamente inertes

Bajo precio

Baja abrasividad

Alta blancura



Cargas

Incrementan

Lisura

Blancura

Opacidad

Propiedades de impresión

Abaratan el coste del papel (son mas baratas que las fibras)

Disminuyen resistencia

Dan problemas de desprendimiento de polvo y abrasión

Se usan sobre todo en papeles destinados a la impresión



Caolín Talco Carbonato cálcico

Cargas

Fuente: Papermaking Science and Technology



Colorantes y Pigmentos

Pigmentos: insolubles

Colorantes: Solubles

Ácidos

Básicos

Directos

Blancos cargas

Coloreadosinorgánicos

orgánicos

Pasta no blanqueada (afinidad por la lignina)

Necesitan mordientes

Afinidad por la celulosa



Colorantes y Pigmentos





Esta cualidad se desarrolla con el refino. En ocasiones interesa desarrollarlo por encima de lo que permite el refino o con un refino menor

Las sustancias sintéticas mas empleadas son las acrilamidas y poliacrialmidas

También se usan poliamidas, manogalactanos, carboximetilcelulosa

Los agentes de resistencia en húmedo también dan resistencia en seco

Se emplea el almidón tanto en masa como en “size press”. Los almidones suelen ser modificados según el uso concreto




Permiten el uso de fibras de menor calidad o aumentar el porcentaje de cargas

Al refinar menos no se pierde la resistencia al rasgado

Al refinar menos se ahorra energía

Aumentan la tracción y el estallido con menos refino

Al refinar menos hay menos finos lo que provoca facilidad de drenado (mejora de la formación y aumento de la producción)



Agentes de resistencia en húmedo

La resistencia en húmedo es importante en papeles que se expondrán a la intemperie y papeles que se usarán en húmedo (tisúes, embalajes, bolsas de te…)

Los productos mas empleados son resinas sintéticas (urea-formaldehído, melamina-formaldehído) que curan con calor (durante el secado del papel) y látex sintéticos.

Las fibras son hidrofílicas y las uniones inter-fibra desarrolladas durante el secado se pierden si el papel se humedece

Un papel se considera resistente en húmedo si conserva al menos el 15% de su resistencia en seco




El encolado tradicional se realiza con colas de colofonia a pH 4-5 (encolado ácido)

El encolado con colofonia necesita de alumbre como ligante

Encolado: proceso por el cual se hidrofobiza el papel para impedir el mojado

Las colas sintéticas mas empleadas son los dímeros de alquil ceteno (AKD) y el anhídrido alquenil succinico (ASA), que se pueden emplear a pH neutro o ligeramente alcalino

El almidón se utiliza como encolante en muchos papeles de impresión



Principales ácidos resínicos presentes en la colofonia





Al+

Al+

Al+

Al+

Al+

Al+

Colofonia

Alumbre

Fibras celulósicas




NO MOJAMOJA

Hidrófilo Hidrófobo






Estucado: Recubrimiento de la superficie del papel con una capa de minerales para mejorar sus propiedades superficiales, ópticas y de impresión

Junto al mineral es necesario añadir ligantes para lograr la unión y otros productos de proceso (antiespumantes, espesantes…)

Hay una gran variedad de productos y de modos de aplicar la salsa de estuco en función del producto que se desea obtener




Importancia del papel soporte

No nos vale cualquier papel.

Según el producto final pueden ser papeles muy variados, pero siempre prestando especial atención a sus propiedades superficiales

Minerales

Los mismos que se emplean como cargasCarbonato cálcico

Caolín

Diferente granulometría (partículas de menor tamaño)

Importancia de blancura y brillo




Ligantes

Se encargan de unir los pigmentos al soporte

Naturales

Hidratos de carbono

Proteicos

Almidones (modificados)

Gelatina animal

Proteína de soja

Caseína

Sintéticos

Alcohol polivinilico

Látex

Carboximetilcelulosa




Otros componentes de las salsas de estuco

Dispersantes: para que el pigmento no se agregue

Antiespumantes: capaces de impedir la formación de espumas o que las destruyen una vez formadas

Blanqueantes ópticos: absorben luz en el ultravioleta y la emiten en el visible



Aditivos especiales

Humectantes: Para papeles absorbentes

Suavizantes: Como glicerol, sorbitol, etc. Se suelen aplicar superficialmente

Inifugantes: Retardan/dificultan que el papel arda

Favorecedores de refino, para ahorrar energía

Agentes anti-pitch, que pueden fijarlo o dispersarlo

ADITIVOS DE PROCESO (específicos)


TRATAMIENTOS


Muchos productos se aplican en la tina de mezcla de la entrada a máquina

Otros se pueden aplicar superficialmente: size press

El estucado se puede realizar en size press o como una operación independiente de la maquina de papel

Las dosis, tiempos, pHs, modos de aplicación de los aditivos son muy variados pues dependen de

Aditivo concreto: variedad, casa comercial

Papel a fabricar y fibras de partida

Maquina de papel

ENCOLADO


Se puede realizarEn masa

En superficie


ENCOLADO

En masa En superficie

Retención de agente de encolado

Efecto sobre las propiedades superficiales

Energía para eliminar agua

Interferencia con la parte húmeda

Disminución de la opacidad

Efecto sobre las propiedades de resistencia

ENCOLADO DUAL


ENCOLADO EN SUPERFICIE

Size pressFilm press (optisizer)


ESTUCADO

¿Porqué estucamos?

Antes Después


ESTUCADO

Estucado ligero 5-10 g/m2 por cara

Estucado sencillo 8-16 g/m2 por cara

Estucado doble 14-26 g/m2 por cara

Estucado triple 24-40 g/m2 por cara


ESTUCADO

En maquina de papel

Fuera de maquina


ESTUCADO

En maquina de papel Fuera de maquina

Afecta a la MP y es afectado por la MP

Roturas del papel

Consumo energético

Facilidad para fijar y modificar parámetros

Mano de obra

Inversión necesaria


ESTUCADO

Cuchilla

Cuchilla invertida

Rodillo

Varilla

Labio soplador

Diferentes maneras de controlar la aplicación


ESTUCADO


¿Preguntas? ¿Dudas?

MUCHAS GRACIAS

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