la carta - Pure Noi

LA CARTA
Programma di formazione per lavoratori interessati
al settore cartaceo
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1. Materie prime fibrose
pag. 2
2. Produzione della Pasta meccanica fibrosa pag. 5
3. Sostanze non fibrose
pag. 6
4. Produzione della carta
pag. 7
5. Tipi di carta e loro usi
pag. 10
6. Proprietà della carta
pag. 16
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Programma di formazione per lavoratori interessati
al settore cartaceo
Definizione:
la carta è un preparato composto essenzialmente da fibre di cellulosa di origine
naturale, fra loro feltrate e intrecciate.
Per la fabbricazione di carta vengono utilizzati due tipi di materie prime:
• Materie prime fibrose
• Materie prime non fibrose
1. Materie prime fibrose
Le materie prime usate per ottenere fibre derivano principalmente da legni di
varia specie. I composti principali delle fibre naturali sono la cellulosa (presente
soprattutto nel cotone) e le sostanze cellulosiche.
Fibre usate per la fabbricazione di carta
•
•
•
•
•
•
Fibre di legno dolce
Fibre di legno duro
Stracci
Canna da zucchero
Bambù
Paglia
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Fibre di legno dolce
Affinché la fibra possa essere utilizzata per produrre
carta, essa deve essere isolata dalla struttura
legnosa o mediante rimozione chimica dei
costituenti estranei, o con la distruzione
meccanizzata della struttura della pianta.
La materia prima principale per produrre
carta è rappresentata dalle fibre del legno dolce,
situate nella zona del tronco detta cambio.
Ogni fibra è costituita da quattro strati. Le fibre di
legno dolce sono relativamente uniformi e ordinate al loro interno
Fibre di legno duro
Le fibre di legno duro hanno una struttura meno
ordinata rispetto a quelle di legno dolce, sono più
differenziate e contengono al loro interno grandi
cellule vasali a parete sottile per il trasporto
dell’acqua.
L’acqua, penetrando nella struttura della fibra,
produce un suo rigonfiamento, rendendola così più
adatta a unirsi alle altre fibre.
Stracci
Con questo termine. Si intendono scarti tessili di
cotone o lino, provenienti dall’industria tessile e
dell’abbigliamento.
Le fibre vengono cotte in lisciviatori rotanti con
una soluzione di calce, soda o soda caustica; in
seguito vengono lavate e decolorate con ipocloriti.
Gli stracci vengono utilizzati per la produzione di
carta di alta qualità.
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Canna da zucchero
La canna da zucchero è lo scarto di fabbricazione
dello zucchero e contiene il 65 % di materia
fibrosa.
Le fibre sono relativamente lunghe ed esili e
sono usate per la fabbricazione di carta di alta
qualità.
E’ essenziale, prima della cottura, staccare il
midollo della canna, presente all’interno di essa.
Bambù
Il bambù viene usato largamente nei paesi
dell’Asia sud-orientale.
E’ una pianta che cresce rapidamente e,
tramite il procedimento di bollitura Kraft, produce
una pasta a fibre lunghe
Paglia
La paglia viene usata nei paesi dove sono
abbondanti gli scarti agricoli.
Viene utilizzata sia per la produzione di carta
greggia da involucri che come additivo alla carta
da stampa
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2. Produzione della Pasta meccanica fibrosa
Prima di iniziare il ciclo di produzione della carta, le fibre devono essere prima
unite in una pasta meccanica, dalla quale in seguito si produrrà il foglio
propriamente detto.
Esistono due metodi per preparare la pasta fibrosa:
•
•
Metodo tradizionale o Keller
Metodo di raffinazione a dischi
Metodo Keller
Questo metodo consiste nel frantumare i tronchi di legno premendoli contro una
pietra cilindrica rotante. I granuli della pietra provocano il distacco delle fibre
dalla superficie del legno. L’intero ciclo si svolge in presenza di acqua che,
raggiungendo un’alta temperatura grazie alla trasformazione dell’energia
meccanica in energia termica, ammorbidisce il legno e favorisce l’isolamento
delle fibre.
La pasta fibrosa risultante contiene tutti i costituenti del legno.
A causa del loro trattamento disordinato, le fibre hanno forme molto varie,
hanno una bassa capacità legante e dunque, la carta da esse prodotta risulta
poco resistente, molto porosa ed opaca.
Metodo di raffinazione a dischi
Il metodo di raffinazione a dischi consta di una fase preliminare, consistente nel
ridurre il tronco dell’albero a scaglie di legno. Queste, impregnate d’acqua,
vengono poste tra i dischi che, per mezzo dell’azione meccanica del raffinatore,
frantumano e sminuzzano le scaglie finché le fibre non si separano l’una
dall’altra.
Questa tecnica ammorbidisce notevolmente con il calore le scaglie di legno ma
impiega un’energia maggiore rispetto al procedimento tradizionale. Il suo
vantaggio però è quello di poter impiegare anche legni di piccolo diametro e
rami, inadeguati per il metodo keller.
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3. Sostanze non fibrose
Oltre alle materie prime fibrose, l’industria utilizza per la fabbricazione della
carta, forti quantitativi di prodotti non fibrosi.
Gli additivi sono impiegati per quattro scopi principali:
• Aumentare la resistenza della carta, in base alla quale vengono usati vari
•
•
•
amidi o carboidrati del tipo mannogalattanico
Modificarne le capacità ottiche(brillantezza, opacità), per cui vengono
aggiunti pigmenti con un alto indice di rifrazione come il caolino, il talco o
il carbonato di calcio
Produrre un determinato effetto sulle proprietà assorbenti, per cui si
usano resine urea-formaldeide e melammina-formaldeide,che formano
un sistema di coesione meno sensibile all’acqua
Eliminare alcuni problemi che si incontrano nella fabbricazione della
carta, per risolvere i quali occorrono diversi agenti di ritenzione, di
flocculazione o di prosciugamento
Questi additivi possono essere aggiunti in tre modi:
• Aggiungere i vari ingredienti alla pasta fibrosa prima di farla passare alla
fase successiva (metodo più usato)
• Utilizzare una pressa per collatura (pressa collante) per applicare una
soluzione di additivi su entrambe le facce del foglio
• Aggiungere le sostanze non fibrose in procedimento separato, cioè per
patinatura, impregnazione, laminazione ecc.
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4. Produzione della carta
Il ciclo di produzione della carta è articolato in tre fasi:
•
Preparazione della sospensione fibrosa
•
Lavorazione alla macchina continua(drenaggio, pressatura, essiccazione)
•
Trattamento del foglio(finitura della superficie, taglio, arrotolamento)
Preparazione della sospensione fibrosa
Le fibre della pasta prodotta chimicamente, non hanno ancora esplicato del tutto
la loro capacità di formare legami idrogeno, dunque non possono essere
utilizzate subito.
La pasta viene disgregata in acqua e sottoposta a un processo di raffinazione
che rende le fibre adatte alla produzione di una certa qualità di carta. Quando la
pasta passa tra le barre dei raffinatori continui, viene sottoposta a forti tagli che
causano delle variazioni nello stato fisico della fibra: infatti avviene un
rigonfiamento e un rilassamento della struttura della parete fibrosa.
Avendo ora un’ampia superficie esterna, le fibre sono in grado di aderire l’una
all’altra tramite legami a idrogeno.
Lavorazione alla macchina continua
La sospensione(o pasta) fibrosa entra nella macchina continua tramite la cassa
di afflusso che la distribuisce uniformemente sulla tela metallica, livellando le
irregolarità e facendola scorrere alla velocità necessaria
Drenaggio(dewatering)
Prima di tutto, la sospensione passa sui cilindri sgocciolatori, che fanno
sgocciolare l’acqua da questa, lasciando un impasto fibroso umido; in seguito si
porta sulle casse aspiranti di essiccazione che, utilizzando una forza di
aspirazione di 10-30 KPa circa, ne aumentano la seccatura.
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Infine il foglio raggiunge il cilindro aspirante, dove viene praticato un vuoto di 4080 KPa, acquistando la resistenza necessaria per scorrere sotto le presse.
Pressatura
Il processo della pressatura viene svolto da due o più presse, che possono
essere aspiranti, piane o dotate di un profilo per facilitare il drenaggio
dell’acqua.
Il foglio viene trasportato nel cilindro, dove l’acqua scorre via da esso, mentre le
fibre vengono pressate, per consolidarle maggiormente tra loro, creando le
condizioni adatte per far avvenire legami a idrogeno.
Essiccazione
Nel processo dell’essiccazione il nastro umido viene prosciugato su cilindri
riscaldati a vapore; l’acqua evaporata viene a sua volta essiccata da altri
dispositivi di essiccazione.
La sezione di essiccazione può contenere fino a ottanta cilindri, suddivisi in
diversi gruppi. Ogni gruppo ha una sua temperatura di superficie, per evitare
un’evaporazione troppo rapida del nastro, che causerebbe contrazioni e
sollecitazioni al foglio.
La seccheria inoltre può avere dispositivi(calandre) per rendere liscio e compatto
il foglio.
Nella fase finale della macchina continua il foglio passa attraverso una serie di
cilindri in acciaio che compiono la lisciatura della carta;
Infine il nastro viene avvolto su una bobina.
Trattamento del foglio
La carta così ultimata non è sempre un prodotto finito e in alcuni casi deve
subire diversi trattamenti.
Certe carte da stampa, che richiedono un grado di levigatezza e di lucentezza
maggiori, vengono sottoposte a un’ulteriore calandratura in una satinatrice: in
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essa la carta inumidita è sottoposta a pressione e ad un trattamento di frizione.
La patina o colore di ricoprimento è una miscela formata da un pigmento
minerale bianco(il caolino soprattutto) e da un legante a base d’acqua costituito
da adesivi solubili di tipo emulsione(caseina).
La patinatura è realizzata in una macchina, con diversi tipi di cilindri spalmatori
che distribuiscono una quantità dosata di patina su ciascun lato del foglio(la
quantità di patina può arrivare fino a 10 g/m2)
Una gran quantità di carta e cartone è trattata con cera o con paraffina per
renderla resistente all’acqua(idrorepellente).
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5. Tipi di carta e loro usi
Esistono molte qualità di carta, ognuna con dei propri requisiti per il suo utilizzo
specifico:
•
•
•
•
•
•
•
Carta da stampa
Carta da scrivere
Carta da involti o da imballaggio
Carta velina
Carte tecniche
Cartoni
Carte sintetiche
Carta da stampa
Prerogativa essenziale di questa carta è l’uniformità delle sue caratteristiche.
La carta Manifold(MF), usata per giornali di largo consumo, è composta per l’80
% da pasta meccanica e per il 20 % da pasta chimica non sbiancata.
La sua grammatura è di 52 g/m2.
I suoi requisiti sono:
• Levigatezza della superficie
• Compressibilità
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•
•
•
Assorbimento dell’inchiostro
Opacità
Resistenza sufficiente a scorrere su macchine da stampa
Essa viene usata per la stampa di giornali in caratteri tipografici, in offset e in
rotocalco.
Per la stampa di pubblicazioni pregiate sono usate carte cellulosiche sbiancate
Carta da scrivere
Carta di altissima qualità impiegata in dattilografia, nelle macchine commerciali,
per macchina da scrivere, per biglietti di banca e per registri.
E’ importante che essa abbia una stabilità dimensionale e una superficie
levigata.
La sua grammatura varia dai 17 ai 25 g/m2.
Carta da involti o da imballaggio
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Sono presenti numerosi tipi di carta da involti
La carta Kraft, usata per sacchi di cemento, di mangimi e sacchi per rifiuti viene
preparata con pasta al solfato in grammature dai 70 ai 90 g/m2. E’ molto
resistente e porosa.
Nell’imballaggio sono usate carte filate, gommate, intrecciate e metallizzate.
Le carte usate per avvolgere grassi sono rese resistenti all’untuosità attraverso
la raffinazione estensiva della pasta al solfito(ricca in emicellulose).
Carta velina
La carta velina è un foglio sottile, morbido e assorbente.
Essa viene preparata con miscele di paste chimiche sbiancate di legno duro e di
legno dolce, cotto a bassa resa.
Sono utilizzate a uno o più strati per la produzione di asciugamani, carta igienica,
fazzoletti, tovaglioli e veline per togliere il trucco.
Carte tecniche
Esistono diverse carte speciali.
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La velina per condensatori è una carta molto sottile, a struttura compatta,
prodotta da pasta pregiata al solfato non sbiancata ad alto grado di purezza. La
sua grammatura varia dai 4 ai 6 g/m2.
La carta Kraft assorbente, impregnata di resine melamminiche e fenoliche, viene
usata per la laminazione e la modellatura sotto l’effetto del calore e della
pressione.
Inoltre esistono le carte pure, usate come supporto alle carte fotografiche, e la
carta per sigarette, preparata da stracci, o da mescola di pastastraccio e pasta
chimica che viene usata largamente per la produzione di sigarette.
Cartone
Trattasi di una carta di grammatura elevata.
E’ costituito da parecchi strati accoppiati o incollati assieme.
Suoi requisiti essenziali sono la rigidezza e il notevole spessore.
Come principale materiale di imballaggio viene usato il cartone ondulato che è
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formato dall’onda, uno strato ondulato costituito da carta di grossa grammatura
fatta passare attraverso un ondulatore(dispositivo dotato di due cilindri
riscaldati) che conferisce alla carta la giusta scanalatura, e dalla copertina, uno
strato di rivestimento prodotto da pasta vergine al solfato, molto resistente.
Carte sintetiche
Le carte sintetiche sono materiali simili alla carta, ma più solidi e resistenti agli
agenti atmosferici, usati per produrre cartelli stradali e carte nautiche, e si
distinguono in:
•
Carta prodotta con fibre sintetiche
•
Pellicola di un polimero sintetico
Carta di fibre sintetiche
Essa è fabbricata con un procedimento simile a quello della carta naturale a
parte il fatto che non può instaurarsi il legame idrogeno, a causa della natura
delle fibre.
Per la fabbricazione dunque, si usano leganti sintetici insieme a fibre
termoplastiche fusibili
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Questa fibre impartiscono al prodotto finale una resistenza alla lacerazione e alle
piegature.
Pellicola di polimero sintetico
Questa pellicola non è considerata una vera e propria carta ma il suo impiego è
simile.
Di per sé sono fogli trasparenti, dunque devono essere opacizzati con l’aggiunta
di cariche.
Rispetto alle carte naturali sono meno rigide.
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6. Proprietà della carta
La carta non può presentare le costanti di un materiale ben definito sia per la
proprietà igroscopica delle fibre cellulosiche, sia per il carattere di viscoelasticità
del materiale.
Inoltre la distribuzione della massa non è uniforme, perciò i risultati delle prove
condotte in laboratorio possono variare tra loro fino al 30-40 %.
Queste proprietà sono divise in:
•
Proprietà fisiche
•
Proprietà chimiche
Proprietà fisiche
La caratteristica principale del foglio di carta è la grammatura, espressa in
grammi su metro quadro (g/m2).
Lo spessore e la densità del foglio dipendono dalla pressione, in quanto
rappresentano rispettivamente la distanza tra due lastre separate da un foglio di
carta e il rapporto tra la grammatura della carta e il suo spessore.
La resistenza è caratterizzata da quattro valori: resistenza alla trazione, allo
scoppio, alla lacerazione e alla piegatura.
La porosità della carta è valutata misurando la permeabilità all’aria, comparando
cioè la velocità di flusso di quest’ultima tra una superficie di riferimento e la
superficie del foglio.
Le misurazioni ottiche quali la brillantezza e la luminescenza sono effettuate con
riflettometri.
Proprietà chimiche
Esse riguardano la composizione della carta, le sue componenti fibrose, il
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contenuto in cariche minerali e la quantità dei vari additivi usati nella
fabbricazione.
Per le misurazioni di questi, vengono usati i metodi analitici della chimica, a parte
per l’analisi delle fibre, svolta con metodi microscopici.
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