MPAG4. PREPARACION DE LA MADERA. PASTA

[11/06/2009]

MPAG

TEMA 4. PREPARACIÓN DE LA MADERA PASTA

Ciclo formativo de Preimpresión en “Artes Gráficas” Centro “Ponce de León” M. P.A.G

Mª Isabel Muñoz Martín-Albo BIBLIOGRAFÍA:Fernández Zapico, J.M. El papel y otros soportes de impresión.

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TEMA 4- PREPARACION DE LA MADERA. PASTAS Mª ISABEL MUÑOZ MARTÍN-ALBO

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TEMA 4-PREPARACION DE LA MADERA.PASTAS 4.1. Preparación de la madera 4.1.1. Composición química de la madera 4.1.1.1. Los carbohidratos 4.1.1.2. La lignina 4.1.1.3. Otros compuestos 4.1.2. Criterios para el corte del árbol 4.1.3. Descortezado 4.1.4. Almacenado de la madera 4.1.5. Astillado 4.2. Tipos de pastas papeleras 4.2.1. Pasta mecánica 4.2.1.1. Mecánica clásica (de muelas) 4.2.1.2. Pasta de astillas o de refinos 4.2.1.3. Pasta termomecánica 4.2.1.4. Pasta semiquímica 4.2.2. Pasta química 4.2.2.2. Pasta al bisulfito

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4.2.2.3. Sistema al sulfato

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4.1 PREPARACIÓN DE LA MADERA 4.1.1.-COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA MADERA La madera está compuesta por: -

Carbohidratos Lignina Otro compuestos. Resina.

4.1.1.1.Carbohidratos : están compuestos por dos productos básicos: •

Celulosa: es un hidrato de carbono compuesto básicamente por carbono (C), oxígeno(O) e hidrógeno(H). Es un polisacárido (azúcar) Su formula química es ( C6.H10.O5)n.

Es hidrofílica( atrae el agua), lo cual es importante para la fabricación ya que la fibras absorben agua con gran facilidad y se dispersan en suspensiones acuosas sin ningún problema.

•

Hemicelulosa: es un polímero formado no solo por glucosa, sino por 5 azúcares distintos más.

Se degradan difícilmente durante la cocción de la madera por lo que su proporción en el papel es mucho menor que en la madera original, teniendo importancia en el refinado de la pasta.

CELULOSA+HEMICELULOSA=HOLOCELULOSA

4.1.1.2 Lignina: Es amorfa de color oscuro y se une fuertemente a las fibras de los árboles, por lo que es necesario separarla para individualizar las fibras. Además en papeles blancos hay que eliminarla totalmente para conseguir la blancura exigida.

Produce envejecimiento prematuro del papel, es decir, color amarillento. Ej; papel de periódico.

4.1.1.3 Otros compuestos: Son resinas, aceites, etc., que están en muy poca proporción, pero deben ser tratados para evitar problemas de manchas sobre papel.

4.1.2.-CRITERIOS DE CORTE DEL ÁRBOL La edad de corte de un árbol para ser transformado en pasta varía de una madera a otra. Existen dos criterios a tener en cuenta que son: a) Longitud de fibra: la longitud de la fibra aumenta a medida que el árbol crece, hasta llegar a una cierta edad, en la cual se estabiliza.

grosores.

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Cuando el árbol se ha de trocear en astillas, no es conveniente sobrepasar estos

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b) Diámetro del tronco: existe un diámetro de tronco optimo para su manipulación.(15-30cm)

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Una vez que he cortado el árbol se proceden a las operaciones de: • •

Desmoche: eliminación de la copa (parte superior del árbol).

Cortado en rollizos. De 2 a 2,5m.

4.1.2.1 Descortezado: Es necesario eliminar la corteza por: • • •

No tener carácter fibroso.

Consume energía y reactivos Ensucia la pasta.

En el eucalipto se descorteza a mano, nada mas cortarlo, ya que si no sería difícil hacer este proceso.

Normalmente se hace de manera química o mecánica (la más corriente).

El descortezado mecánico se realiza mediante un tambor descortezador que gira eliminando la corteza por fricción (roce) entre troncos.

El tambor tiene unas rendijas por las que sale la corteza, esta corteza es quemada para obtener energía en la fabricación de pasta.

4.1.2.2 Almacenado: Como máximo se pueden almacenar: -

Resinosas: 1año Frondosas : de 2 a 6 meses

Se tienen que almacenar: -

Lugar seco y aireado Suelo seco y limpio Buen drenaje del suelo (que no acumule agua) Madera bien descortezada.

4.1.2.3 Astillado Fabricación de los chips. Es la reducción del tronco a astillas, la astilladora mas corriente es un volante que consiste en una rueda de grandes dimensiones, sobre la cual se montan unas cuchillas en forma radial.

Fig. 1 Chips

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Las astillas pasan por la malla filtradora (cedazo) porque es importante que las astillas tengan un tamaño homogéneo, las más grandes pasan de nuevo por el filtro.

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4.2.-PASTAS PAPELERAS 4.2.1 PASTA MECÁNICA 4.2.1.1 PASTA MECÁNICA DE MUELAS O MECÁNICA CLÁSICA -

-

Se obtiene generalmente a partir de troncos de resinosas (fibra larga).

Para ello se utiliza una muela cilíndrica de superficie abrasiva que se humedece constantemente. Está dotada por un movimiento de rotación y los troncos situados paralelamente al eje, son presionados sobre la superficie.

El frote produce diminutas astillas de tamaño aproximado al de las fibras.

El calor ayuda a la separación de la lignina de las fibras (Tª 170Cº) El proceso, se realiza en húmedo, para que el agua pueda absorber gran cantidad del calor producido y evitar que la madera se queme.

Existen dos tipos de desfibradoras: -

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-

Discontinuas.- tienen variación continua de la presión. La alimentación de troncos no es continua Continuas.- tienen alimentación continua de la madera

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-Ventajas e inconvenientes de la pasta mecánica: VENTAJAS

INCOVENIENTES

-Rendimiento elevado.

–Usos comunes (prensas, cartoncillo) -Instalación reducida.

-Opacidad del papel buena -Propiedades físicas bajas -Difícil de depurar -Difícil blanqueo (blancura <80%)

4.2.1.2.-PASTA MECÁNICA DE ASTILLAS O DE REFINADO El método anterior puede dañar la pared de la fibra, y es difícilmente aplicable a especies frondosas (fibra corta), cuyos vasos son de paredes más finas.

-Posibilidad de utilizar madera de rechazo de serrerías.

-Posibilidad de utilizar frondosas (fibra corta).

-Escasa mano de obra.

-Mejores características físicas del papel.

-Pasta de calidad uniforme.

-Control de calidad sencillo.

-Posibilidad de realizar un tratamiento químico suave para obtener pastas semiquímicas.

INOVENIENTES

-Mayor inversión.

-Aumento del consumo de energía.

-Aumento del coste del mantenimiento.

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VENTAJAS

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Por ello aparece un nuevo proceso mecánico de separación de las fibras de la madera por medio de desfibradores de discos alimentados con astillas de madera.

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4.2.1.3.- PASTA TERMOMECÁNICA - Se introduce vapor a temperatura elevada para calentar las astillas antes de introducirla en el refino de los discos. La operación de refinado se realiza a presión.

- Este tratamiento previo con vapor provoca el reblandecimiento de la lignina a alta temperatura, dando como resultado una pasta con mayor contenido en fibra larga, menor cantidad de astillas y mejores características de resistencia.

- La separación de las fibras se realiza mediante refino en doble disco.

- Su uso fundamental es el papel de periódico y el cartoncillo.

- El rendimiento es elevado (95%) - El envejecimiento del papel dependerá del tanto por ciento de contenido de pasta mecánica.

- La pasta ofrece papeles de gran opacidad que es adecuada para papeles de bajo gramaje, dando un papel de espesor superior, por tanto un papel con pasta mecánica será más grueso que un papel fabricado con pasta química - Tendrá más volumen específico.

4.2.1.4.-PASTA QUÍMICO TERMOMECÁNICA - Este tipo de pasta recibe también el nombre de semiquímica (CTMP) - Los chips pasan por unas cuchillas donde su tamaño es reducido a la dimensión aproximada de una cerilla de madera.

- Estas pequeñas astillas son introducidas en unos digestores donde hay sosa a 60º-80ºC, por tanto la sosa realiza una impregnación que reblandece las astillas, durante unas 3 horas.

- Posteriormente, estas astillas pasaran por sucesivos refinos de discos que extraerán las fibras de la madera, es decir, hago un tratamiento químico de la madera, pero antes del refinado.

4.2.2.-PASTA QUÍMICA La pasta química se consigue tratando químicamente la madera lo cual conduce a la eliminación prácticamente total de la lignina. Existen dos variedades:

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Pasta al bisulfito Pasta al sulfato o Kraft

El grado de eliminación de la lignina será mayor cuanto más enérgico sea el tratamiento (cocción de la madera).

Existen dos grados de cocción:

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Discontinuo: El principio de cocción en discontinuo se fundamenta en la introducción de madera troceada en el digestor junto con los reactivos, la sometemos a un tiempo de cocción, vaciamos el tanque (digestor), y lavamos la pasta.

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Continuo: El principio de cocción continuo, consistirá en ir introduciendo la madera continuamente e ir extrayendo la pasta.

Lo más normal es utilizar un proceso continuo, y el sistema de cocción es tipo Kraft.

4.2.2.1 Sistema bisulfito -

El licor de cocción es un bisulfito, con base cálcica, magnésica o amónica.

-

La temperatura de cocción oscila entre 130ºC y 140ºC, y el tiempo de cocción puede oscilar entre 6 y 8 horas.

-

Es importante no excederse en el tiempo de cocción porque podría dañar las fibras.

4.2.2.2 Sistema sulfato o Kraft -

Recibe también el nombre de proceso alcalino o a la sosa.

-

Este tipo de pasta después de la cocción de la madera queda un color muy oscuro, aunque mediante unas correctas secuencias de blanqueo se puede llegar a blancuras similares a las que se obtienen con pasta al bisulfito.

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En la figura se puede ver el principio de cocción. Los chips pasan a la tolva de la zona “A” y son impregnados con vapor para facilitar la entrada posterior del reactivo, mediante el dosificador “D”.

-

Las astillas se mezclan y son arrastradas por el licor de cocción mediante la bomba “E” y conducidas a la parte superior del digestor (zona I).

-

La zona “I” es utilizada para dar presión, y elevación gradual de la temperatura, hasta unos 170ºC.

-

Después la mezcla pasa a la zona “II”, donde se realiza la cocción propiamente dicha.

-

En la zona III, se efectúa el lavado de la pasta mediante agua que entra a contracorriente.

-

La temperatura de cocción intercambiadores de calor.

-

Cuando las astillas llegan al soplador “b” explotan al volver a presión normal, y ya se obtiene la pasta cruda que pasa a un segundo lavado por difusión.

-

Finalmente la pasta pasará a fase de blanqueo.

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constante

mediante

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mantiene

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se

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Algunas de las ventajas de la pasta Kraft, son la elevada recuperación de productos químicos, la generación de energía calorífica y eléctrica, no solo para la fabricación de pasta sino incluso para cederla a la fábrica de papel, si es que la fábrica de papel está integrada.

-

Si la fábrica es sólo de pasta, puedo llegar a vender la energía eléctrica.

-

El proceso de recuperación de reactivos se realiza de la forma siguiente: • Del digestor salen los llamados licores negros que están formados por materia orgánica, materia mineral y agua, siendo su concentración de un 18%-20%; para elevar la concentración al 60% evaporo el agua.

• Este licor negro (lejías negras). Lo quemo, produciendo calor, así como energía eléctrica mediante turbina.

• Las cenizas están formadas por carbonato sódico (Na2 CO3) y sulfato sódico (Na2 SO4).

• Una vez obtenido este carbonato pasamos a la fase de caustificación (recuperación de sosa), partiendo de carbonato sódico( Na2 CO3) mediante reacción con cal viva (Ca O).

1º Ca O + H2OCa (OH)2 +Calor Ca (OH)2+ Na2 CO3 2Na OH + Ca CO3 2º Obtengo de nuevo cal viva.

CaCO3 + Calor  CaO+ /CO2 (Horno de cal) Sí no se dispone de horno de cal, podemos tratar el CaCO3, llevándolo a un vertedero inerte.

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Rendimiento 40-50%.

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EJERCICIOS

1.

La principal misión de la fibra larga en el papel es dar …………….

2.

Si tenemos un papel de 250g/m la composición más correcta

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………

3.

La misión fundamental de la fibra corta será aportar ……………..

4.

Las cargas y los pigmentos se utilizan en general ……………

5.

Si un pigmento tiene un 90% de partículas iguales a 25 micras ¿Cómo será el papel, o qué problemas me puedo encontrar?......

6.

¿Qué es más caro una carga o un pigmento?.......

7.

¿Para qué sirven los ligantes de estucado? ………

8.

El pigmento más usado en el estucado es el ……….

9.

El pigmento más usado en los papeles mates es el ………..

10.

¿Cuál es el origen de cargas y pigmentos? ……….

11.

La opacidad del papel ira relacionada con ………..

12.

¿Cómo influyen las cargas en las propiedades mecánicas de un papel? ……..

13.

El encolado del papel tiene como objetivo……..

14.

¿Cuándo es imprescindible encolar el papel? ……….

15.

La lignina es:………

16.

Definimos la holocelulosa como: ….

17.

Para cortar la madera se siguen los criterios de: …

18.

Es importante que las astillas sean regulares…..

19.

La principal característica de la pasta Kraft es que…….

20.

La cocción Kraft es válida ¿Para qué tipo de madera? ……

21.

La temperatura de cocción de la pasta Kraft es:

22.

La pasta Kraft de momento es ¿más o menos importante que la

El sistema de cocción Kraft es ¿un sistema continuo o discontinuo?.......

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bisulfito? ……..