el papel(tecnologia de materiales)
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El papelEl papel es un material compuesto por celulosa que se transforma en pasta en
procesos mecánicos o químicos. Dependiendo del proceso a que se someta, se da
origen a distintos tipos de papel, como por ejemplo para escribir, dibujar, imprimir
y envolver, entre otros.
Proceso productivo del papel
La fabricación del papel se realiza en una máquina papelera, la que está
constituida por una tela sin fin que gira a gran velocidad, accionada por un
conjunto de rodillos mecánicos. Sobre esta tela cae una mezcla de fibras que
forman una capa que pasa por rodillos que la succionan y la secan, dando forma al
papel. Luego éste se rebobina y almacena.
Todo comienza haciendo la pasta de celulosa
Preparación de la madera (Etapas I, II y III)
Etapa I
La madera es obtenida en forma sustentable de los bosques cultivados del país y
trasladados en camiones a la fábrica de celulosa, donde se depositan en el sector
industrial para su elaboración posterior.
Etapa II
Los trozos de madera que provienen de los bosques cosechados, entran a la
fábrica para sacarles la cáscara y la corteza.
Etapa III
Luego es picada en pequeñas partes o astillas por una máquina llamada chipiadora
y se acumula en grandes pilas a la espera de ser utilizadas.
Cocción (Etapa IV)
Etapa IV)
Las astillas son sumergidas a alta temperatura (130 y 179 grados celsius) en un
licor compuesto de agua y otros productos químicos, sulfitos y soda cáustica para
separar las fibras de la madera y obtener pasta de celulosa.
Aquí también se obtienen lignina y hemicelulosa, sustancias que se reciclan y se
aprovechan en otras partes del proceso.
Blanqueo (Etapa V)
Etapa V
La pasta de celulosa es depositada en otros tambores donde se agregan productos
químicos para blanquearlas, tales como dióxido de cloro, oxígeno, peróxido, y soda
cáustica. Esto permitirá tener un papel más blanco, según el tipo de producto que
quiera el fabricante.
Secado y embalado (Etapa VI y VII)
Etapa VI
La celulosa blanqueada es pasada por una cinta transportadora que pasa por unos
rodillos con calor para secarlas.
Etapa VII
Una vez seca, la celulosa es almacenada en paquetes para su posterior transporte
a las fábricas de papel.
...y ahora a la fabrica de papel
Etapa I
La celulosa es traída desde su lugar de fabricación a través de camiones para
luego transformarla en papel.
Etapa II
La pasta de celulosa que contiene las fibras cae sobre una tela móvil donde se
produce la formación de la hoja por el entrecruzamiento de las fibras.
Etapa III
El exceso de agua de la pasta de celulosa pasa a través de la tela donde se elimina
en un recipiente.
Etapa IV
La hoja de papel pasa por prensas que por presión y succión eliminan parte del
agua.
Etapa V
La hoja de papel húmeda pasa por distintos grupos de cilindros secadores que le
aplican calor y la secan.
Etapa VI
Un cilindro de gran diámetro aplasta la hoja de papel, para producir un papel liso y
brillante
Etapa VII
El papel recibe un baño de almidón con el cual se sella su superficie.
Etapa VIII
El papel pasa a través de unos rodillos de acero para proporcionarle tersura y un
espesor homogéneo.
Etapa IX
El papel se enrolla para luego ser bobinado y/o cortado a las medidas requeridas.
Fabricación del papel
Cuando se habla de papel, la mayoría de las personas piensa en árboles. Pero sólo recientemente en la historia del papel los árboles han llegado a ser la fuente principal de pulpa para su producción.
El papel se puede hacer de varios tipos de plantas, porque la celulosa es la base de todos los tipos de material vegetal.
Para hacer el papel, la celulosa es separada en fibras y luego es batida y mezclada en agua. Cuando se escurre el agua, queda una lámina de fibras entretejidas. Por trescientos millones de años ciertas especies de avispas han masticado materia vegetal o la celulosa para hacer papel, hasta que se forma una pulpa y ellas fabrican las colmenas de esta materia.
Según la tradición, se empezó a fabricar papel en China, hacia el 105 antes de Cristo, de trapos, redes de pescar, corteza de árboles, zacate y otras plantas.
El papel puede ser considerado uno de los primeros productos hechos de desechos reciclados.
El papel más antiguo conservado se fabricó con trapos alrededor del año 150. Durante unos 500 años, el arte de la fabricación de papel estuvo limitado a China; en el año 610 se introdujo en Japón, y alrededor del 750 en Asia central. El papel apareció en Egipto alrededor del 800, pero no se fabricó allí hasta el 900. Los egipcios usaban un zacate para hacer el papel de papira.
El empleo del papel fue introducido en Europa por los árabes, y la primera fábrica de papel en Europa fue construida en 1151 en España. Esta fábrica usaba trapos viejos y lino.
En el transcurso de los siglos siguientes, la técnica se extendió a la mayoría de los países europeos. La introducción de la imprenta de tipos móviles a mediados del siglo XV abarató enormemente la impresión de libros y supuso un gran estímulo para la fabricación de papel.
Cuando la demanda de papel empezó a crecer en la segunda mitad del siglo XVIII, los trapos se hicieron escasos y la gente buscaba otras fuentes de fibra para hacer el papel.
Inventores probaron varios tipos de fibras, incluyendo la pulpa de madera que salió mejor. La fibra de madera fue la materia más disponible para hacer el papel y por eso a finales del siglo XIX la mayoría de las fábricas de papel empezaron a hacer papel de árboles.
Al mismo tiempo se trató de reducir el costo del papel mediante el desarrollo de una máquina que reemplazara el proceso de moldeado a mano en la fabricación del papel.
La primera máquina eficiente en dicha labor fue construida en 1798 por el francés Nicolas Louis Robert. La máquina de Robert fue mejorada por dos papeleros británicos, los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier, quienes en 1803 crearon la primera de las máquinas que llevan su nombre. El problema de la fabricación de papel a partir de una materia prima barata se resolvió con la introducción del proceso de trituración de madera para fabricar pulpa, alrededor de 1840, y del primer proceso químico para producir pulpa, unos diez años después.
Estados Unidos y Canadá son los mayores productores mundiales de papel, pulpa y productos papeleros. Finlandia, Japón, la antigua Unión Soviética y Suecia también producen cantidades significativas de pulpa de madera y papel de diarios.
El proceso básico de la fabricación de papel no ha cambiado a lo largo de más de 2.000 años, e implica dos etapas:
1.- Trocear (desmenuzar) la materia prima en agua para formar una suspensión de fibras individuales y
2.- Formar láminas de fibras entrelazadas extendiendo dicha suspensión sobre una superficie porosa adecuada que pueda filtrar el agua sobrante.
En la fabricación manual de papel, la materia prima (paja, hojas, corteza, trapos u otros materiales fibrosos) se coloca en una tina o batea y se golpea con un mazo pesado para separar las fibras.
Durante la primera parte de la operación, el material se lava con agua limpia para eliminar las impurezas, pero cuando las fibras se han troceado lo suficiente se mantienen en suspensión sin cambiar el agua de la tina. En ese momento, el material líquido, llamado pasta primaria, está listo para fabricar el papel.
La principal herramienta del papelero es el molde, una tela metálica reforzada con mallas cuadradas o rectangulares. El dibujo de las mallas puede apreciarse en la hoja de papel terminada si no se le da un acabado especial.
El molde se coloca en un bastidor móvil de madera, y el papelero sumerge el molde y el bastidor en una tina llena de esta pasta. Cuando los saca, la superficie del molde queda cubierta por una delgada película de pasta primaria.
El molde se agita en todos los sentidos, lo que produce dos efectos: distribuye de forma uniforme la mezcla sobre su superficie y hace que las fibras adyacentes se entrelacen, lo que proporciona resistencia a la hoja. Mientras se agita el molde, gran parte del agua de la mezcla se filtra a través de la tela metálica.
A continuación se deja descansar el molde, con la hoja de papel mojado, hasta que ésta tiene suficiente cohesión para poder retirar el bastidor.
Una vez retirado el bastidor del molde, se da la vuelta a este último y se deposita con suavidad la hoja de papel sobre una capa de fieltro. Después se coloca otro fieltro sobre la hoja, se vuelve a poner una hoja encima y así, sucesivamente.
Cuando se han colocado unas cuantas hojas de papel alternadas con fieltros, la pila de hojas se sitúa en una prensa hidráulica y se somete a una gran presión, con lo que se expulsa la mayor parte del agua que queda en el papel. A continuación, las hojas de papel se separan de los fieltros, se apilan y se prensan. El proceso de prensado se repite varias veces, variando el orden y la posición relativa de las hojas. Este proceso se denomina intercambio, y su repetición mejora la superficie del papel terminado.
La etapa final de la fabricación del papel es el secado. El papel se cuelga de una cuerda en grupos de cuatro o cinco hojas en un secadero especial hasta que la humedad se evapora casi por completo.
Fabricación mecanizada de papel
Aunque los procedimientos esenciales de la fabricación mecanizada de papel son los mismos que los de la fabricación manual, el proceso mecánico es bastante más complicado.En la actualidad, más del 95% del papel se fabrica con celulosa de madera. Para los papeles más baratos, como el papel de diarios, se utiliza sólo pulpa de madera triturada; para productos de más calidad se emplea pulpa de madera química, o una mezcla de pulpa y fibra.
La primera etapa es la preparación de la materia prima. Los materiales más usados hoy día son los trapos de algodón o lino y la pulpa de madera.
La preparación de la madera para la fabricación de papel se efectúa de dos formas diferentes.
En el proceso de trituración, los bloques de madera se aprietan contra una muela abrasiva giratoria que va arrancando fibras. Las fibras obtenidas son cortas y sólo se emplean para producir papel prensa barato o para mezclarlas con otro tipo de fibras de madera en la fabricación de papel de alta calidad.
En los procesos de tipo químico, las astillas de madera se tratan con disolventes que eliminan la materia resinosa y la lignina y dejan fibras puras de celulosa.
Los papeles especiales se someten a tratamientos adicionales. El papel supersatinado es sometido a un proceso posterior de satinado a alta presión entre rodillos metálicos y otros rodillos cubiertos de papel. El papel estucado, como el empleado para la reproducción fototipográfica de calidad, se apresta con arcilla o cola y se satina.
TIPOS DE PAPEL
La cantidad de tipos de papel que se fabrica es muy variada y depende de la
utilización a que se destine. Desde el punto de vista puramente técnico se suelen
clasificar en: papeles finos, de pasta de trapos, a la que también se le pueden
añadir celulosa; papeles semifinos, preferentemente a base de celulosa y papeles
ordinarios, en los que prevalece la pasta de madera mecánica. Estos tipos pueden
ir sin encolar, semiencolados y a toda cola.
Veamos algunos tipos de papel, características y usos
1.-Papel Kraft
Es muy resistente, por lo que se utiliza para la elaboración de papel tissue, papel
para bolsas, sacos multicapas y papel para envolturas, asimismo, es base de
laminaciones con aluminio, plástico y otros materiales.
2.- Papel pergamino vegetal
Resistente a la humedad así como a las grasas y a los aceites. Es utilizado para
envolver mantequilla, margarina, carnes, quesos, etcétera. Así como para envasar
aves y pescados. También se utiliza para envolver plata y metales pulidos.
3.-Papel resistente a grasas y papel glassine
Estos papeles son muy densos y tienen un alto grado de resistencia al paso de las
grasas y los aceites. Este papel es translúcido y calandrado logrando una superficie
con acabado plano; puede hacerse opaco adicionando pigmentos, también puede
encerarse laquearse y laminarse con otros materiales. Son muy utilizados para
envolturas, sobres, materiales de barrera y sellos de garantía en tapas. En la
industria alimenticia se utilizan con frecuencia. De igual manera, se emplean para
envasar grasas y aceites, tintas para impresión, productos para pintar y partes
metálicas.
4.- Papel tissue
Este es un tipo de papel cuyas características de suavidad, elasticidad y absorción
responden a las necesidades provenientes del uso doméstico y sanitario. Son
fabricados en base a fibra virgen o a fibra de papel reciclado -o a una mezcla de
ambos-, y se utilizan en productos de higiene personal (papel higiénico, pañales,
pañuelos), en el ámbito doméstico (rollos de papel de cocina, servilletas, toallas de
papel para limpieza) y como material sanitario y de limpieza industrial. El papel
tissue es también uno de los insumos principales para la fabricación de toallas
higiénicas femeninas, protectores diarios y pañales en general.
5.- Papeles encerados
Brindan una buena protección a los líquidos y vapores . Se utilizan mucho para
envases de alimentos, especialmente repostería y cereales secos, también para la
industria de los congelados y para varios tipos de envases industriales.
6.- Cartón corrugado
El cartón corrugado es una estructura formada por un nervio central de papel
ondulado (papel onda), reforzado externamente por dos capas de papel pegadas
con adhesivo en las crestas de la onda. Es un material liviano, cuya resistencia se
basa en el trabajo conjunto y vertical de estas tres láminas de papel. Para obtener
su mayor resistencia, la onda del cartón corrugado tiene que trabajar en forma
vertical.
7.- Papeles de impresión y escritura
Como su nombre lo indica, son de uso diario en colegios y oficinas; su color
usualmente es blanco. El papel típico es el de tus cuadernos escolares.
8.- Cartulinas
Las cartulinas son papeles gruesos compuestas de una o varias capas de distintos
materiales obtenidos de la celulosa cruda o blanqueada, de la pulpa mecánica o
del papel reciclado. Por lo general son estucadas por una de sus superficies (caras)
para poder imprimir bien sobre ellas. Se emplean para fabricar los envases de
pasta dental, perfumes, detergentes, de los cereales para el desayuno, de la leche
líquida de larga vida, etc.
9.- Papel de diario
El papel de diario está presente en nuestra vida cotidiana doméstica, laboral y
cultural. Por sus propiedades de rigidez y absorción de la humedad, la hoja de
diario es también un recurso útil a la hora de limpiar, envolver, aislar y embalar. El
papel de diario, por tanto, no sólo es reusable sino también reciclable. Para los
papeles más económicos, como el papel de prensa empleado en los periódicos, se
utiliza sólo pulpa de madera desfibrada y fibras recicladas de papel.
10.- Papel reciclado
Se consigue utilizando desecho de papel como materia prima. Se tritura el papel
usado, se añade agua, se aplican los diferentes sistemas de depuración, se
blanquea (es necesario utilizar métodos mecánicos no agresivos, descartando el
blanqueo con productos químicos como el cloro), se escurre, se deposita en
rodillos, se seca y se corta.
El papel es un hoja delgada hecha con fibras de celulosa, sobrepuestas y prensadas a modo de fieltro, que se usa principalmente para escribir (a mano y a imprenta) y como material de embalaje. Las fibras empleadas se obtienen directamente de diversas especies de plantas o, indirectamente, de trapos.
La materia prima usada para la fabricación del papel está representada por fibras de celulosa, de longitud variable, contenidas en la madera y en los trapos de algodón, lino y cáñamo, de los que se obtiene mediante procedimientos químicos y mecánicos.
La celulosa se encuentra también en algunas plantas anuales, como es el esparto, en la paja, etc. Con el fin de adaptar el papel a los distintos usos a que más tarde se destinará, durante el proceso de fabricación se añaden a la celulosa otras sustancias denominadas cargas (caolín, talco, carbonatos) y encolados (resinas, colas animales, almidón), los cuales quedan fijos en las fibras por medio de soluciones de sulfato de aluminio.
Además de la pasta de celulosa y de la pasta de trapos, que dan un producto más fino, como materia fibrosa se usa también la pasta de madera, la cual se introdujo en la elaboración del papel solamente desde que se adoptaron en la técnica de fabricación los métodos modernos.
El proceso final es idéntico tanto para las pastas obtenidas de la celulosa de los trapos como para la lograda mediante la mezcla de éstas con la madera, y sólo existen diferencias en la primera parte de la elaboración.
La gama de tipos de papel que se fabrica es muy amplia y depende de la utilización a que se destine. Desde el punto de vista puramente técnico se suelen clasificar en:Papeles finos, de pasta de trapos, a la que también se le pueden añadir celulosa;Papeles semifinos, preferentemente a base de celulosa y Papeles ordinarios, en los que prevalece la pasta de madera mecánica.
Estos tipos pueden ir sin encolar, semiencolados y a toda cola. Según los diferentes usos a que se destina, El papel se clasifica en:
1) Papeles para escribir o de escritorio: son papeles bien encolados y resistentes, que deben tener una superficie fina, ser blancos y no deben volverse amarillentos con el tiempo. Pueden ser verjurados, gofrados, con marca de agua, etc., con amplio gramaje: de 60 a 150 gramos. En esta clasificación pueden incluirse al papel oficio, secante, vegetal, carbón, gofrado, etc.
2) Papeles de imprenta: generalmente no son muy finos; pueden contener cargas minerales y pasta de madera que den opacidad a las tintas de imprenta. Para los diarios, que emplean grandes cantidades de este papel, no son necesarias unas características especiales, ya que en este caso el papel se obtiene con porcentajes considerables de pasta de madera mecánica, que es la más económica. También pueden mencionarse los papeles pigmentados, tales como el papel lustre, papel de regalo, etc., que surgen como una mejora del papel offset, con un baño en size-press que contiene dependiendo del tipo, además del almidón, pigmentos (caolín, carbonato cálcico,etc.).
3) Papeles mecano-técnicos: cubren una amplia gama, desde los papeles de embalaje a los papeles higiénicos. Son papeles de producción elevada que se fabrican en máquinas de anchos superiores y gran velocidad. A veces son bastos, sin tratamiento de depuración de pastas y sin blanqueo, ni cola.
4) Papeles para embalar: Existen diferentes tipos que van desde el muy fino (papel seda) hasta el grueso y consistente papel café (papel kraft).
Existen también una gran variedad de papeles especiales, como el celofán, que se obtiene convirtiendo la celulosa en viscosa; el papel pergamino, para el que se emplea pasta de celulosa sin encolar (la cual se pasa por un baño de ácido sulfúrico) y que se usa para documentos, ediciones raras y encuadernación de libros; el papel secante (sin encolar y que por capilaridad absorbe los líquidos), etc.
RECICLAJE DE PAPEL
La importancia ambiental de todo el proceso de reciclaje es muy evidente, ya que
los papeles y cartones usados se aprovechan como materia prima en la industria
papelera.
De no ser así, se convertirían en desperdicios urbanos, lo que obligaría a construir
nuevos vertederos sanitarios en las ciudades. Por otra parte, el aprovechamiento
de los papeles y cartones usados para fabricar nuevos productos permite un
considerable ahorro de materia prima, aspecto que favorece los sistemas de
fabricación de productos de papel con fibra reciclada.
¿Cómo se recicla el papel?
El reciclaje de papeles se inicia con la recolección en zonas urbanas, de papeles y
cartones usados para transformarlos en nuevos papeles y bandejas de pulpa
moldeada. El material recolectado es destinado a las fábricas de papel, donde se le
separan las fibras vegetales de las impurezas.
Fases del proceso de reciclaje de papel
-Recolección: Empresas intermediarias compran el material a recolectores
individuales.
-Clasificación: Las empresas que recuperan los papeles los clasifican en distintas
categorías, principalmente blancos, cafés, cartulinas y papel de diarios. Los
papeles blancos se utilizan en la producción de papeles tissue; las cajas usadas de
cartón corrugado servirán para producir nuevos papeles para corrugar, etc.
-Enfardado: Los papeles de diferentes categorías son prensados en grandes
fardos; cada uno de estos fardos contendrá un tipo específico de papel usado.
-Almacenamiento: Los fardos son almacenados en las empresas clasificadoras, a
la espera de ser transportados a las fábricas de papel.
-Transporte: Los fardos son transportados en camiones a las fábricas de papel
que usan el papel reciclado como materia prima.
-Tratamiento: Las impurezas pesadas –metales, alambres- son separadas y
entregadas a otras industrias para ser reprocesadas.
En Chile, SOREPA, filial especializada de Empresas CMPC en el reciclaje de
papeles, efectúa las labores de compra, recolección, clasificación, enfardado y
transporte del papel que será reciclado.
Con el papel reciclado se producen en Chile 320 mil toneladas anuales de papeles
de embalaje, cuya materia prima son cajas de cartón corrugado usadas y diarios
viejos. También son fabricados con papel reciclado los papeles tissue, algunas
cartulinas, algunos papeles de impresión y escritura, y papeles de envolver.