Post on 10-Jan-2016
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Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
José María CarbajoLaboratorio de Celulosa y Papel
CIFOR-INIA
chema@inia.es
_________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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
Aditivos de proceso
Biocidas
Dispersantes
Agentes de drenado
Antiespumantes
Agentes de retención
Productos anti-pitch
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Caolín Talco Carbonato cálcico
Cargas
Fuente: Papermaking Science and Technology
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Colorantes y Pigmentos
Fuente: Papermaking Science and Technology
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Agentes de resistencia en seco
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Agentes de resistencia en seco
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)
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Productos de encolado
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
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ADITIVOS FUNCIONALES
Principales ácidos resínicos presentes en la colofonia
Productos de encolado
Fuente: Papermaking Science and Technology
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Al+
Al+
Al+
Al+
Al+
Al+
Colofonia
Alumbre
Fibras celulósicas
Productos de encolado
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ADITIVOS FUNCIONALES
NO MOJAMOJA
Hidrófilo Hidrófobo
Productos de encolado
Fuente: Papermaking Science and Technology
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Productos de estucado
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ADITIVOS FUNCIONALES
Productos de estucado
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
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ADITIVOS FUNCIONALES
Productos de estucado
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
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ADITIVOS FUNCIONALES
Productos de estucado
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
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ADITIVOS FUNCIONALES
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 y aditivos en la fabricación del papel
TRATAMIENTOS
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
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
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
Se puede realizarEn masa
En superficie
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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
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ENCOLADO EN SUPERFICIE
Size pressFilm press (optisizer)
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ESTUCADO
¿Porqué estucamos?
Antes Después
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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
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ESTUCADO
En maquina de papel
Fuera de maquina
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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
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ESTUCADO
Cuchilla
Cuchilla invertida
Rodillo
Varilla
Labio soplador
Diferentes maneras de controlar la aplicación
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
ESTUCADO
_________Tratamientos y aditivos en la fabricación del papel
¿Preguntas? ¿Dudas?
MUCHAS GRACIAS