UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DE LA CONSERVACION DE LA NATURALEZA

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1 UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FORESTALES Y DE LA CONSERVACION DE LA NATURALEZA RESUMEN DE CONSIDERACIONES RELACIONADAS CON LA FIBRA PARA EVALUAR LOS PROCESOS PAPELEROS Javier González Molina 1 Ing. Forestal, Ing. Industrias Papeleras, Dr. INP, Grenoble Santiago, Chile, 22 diciembre Miembro de la red RICARCOR DEL CYTED.

2 1. La formación papelera: El papel es un sistema anisotrópico de tres dimensiones y, x, z. Siendo x, la dimensión sentido máquina, y, la dimensión transversal y z la correspondiente al espesor. En general, las propiedades de resistencia, salvo el rasgado, son mayores en sentido longitudinal y este último es mayor en sentido transversal. Las propiedades ópticas dependen en gran medida de la superficie que difunde el papel, principalmente de reflexión, que son mejores cuando el papel posee, mayor porosidad, que se puede considerar como superficie libre. Por lo anteriormente expuesto, longitud de ruptura, explosión, doble pliegue serán mayores cuando hay más unión entre fibras, es decir un menor volumen específico y las propiedades ópticas disminuyen en la medida que el volumnes específico baja ( o la densidad de la hoja aumenta, ya que el volumen específico, cm3/g, es el inverso de la densidad del papel. Un papel muy blanco forzosamente tiene Ve alto. 2. Repaso de las fibras: Existe una gran variedad de fibras para fabricar el papel, pero en general, se dividen entre latifoliadas, maderas duras ó fibras cortas (ej, abedul, sauce, álamo) y coníferas, maderas blandas ó fibras largas (ej. Pino, picea abies). Tabla 1. Diferencias entre latifoliadas y coníferas Especie Coníferas Latifoliadas Largo mm 2.8 a a 1.2 Diámetro Um 28 a a 20 Diámetro lumen Um 18 a 20 8 a 12 Espesor de pared Um 10 a 28 4 a 10 Celulosa % Hemicelulosa % Lignina % Extraíbles % 2 1 Cenizas o inorgánicos % Sobre el total de peso Influencia en pulpaje y tipos de pulpajes: Se consideran los pulpajes: - Mecánicos (97% de Rendimiento) PM

3 - Termomecánicos (95% de R) PTM - Químico-termomecánico (75% de R) PCTM - Químicos, los más conocidos Kraft y a la soda (49% en coníferas y 56% en latifoliadas. Si son blanqueadas bajan a 46 y 54 respectivamente Las PM, PTM y PCTM, poseen (por rendimiento) un gran % de lignina, son difíciles de prensar y comprimir, volúmenes específicos entre 1.8 y 2.1, véanse papeles de periódicos, sanitarios, en general son poco resistentes y absorbentes, por una mayor porosidad. Sólo las PCTM, pueden fabricarse eventualmente con latifoliadas, por el gasto de energía, kwh/t. La materia prima es preferentemente de coníferas, que por su menor densidad, consumen menso energía (entre 680 y 1150 kwh/t), las latifoliadas (también llamadas frondosas, pueden llegar a 2800 y 3000 kwh/t) Para pulpaje químico se usan tanto latifoliadas como coníferas, por el bajo contenido de lignina, entre 1,4 y 1.8 %, son fibras más flexibles y fáciles de comprimir en prensado. Cabe hacer notar que por la relación espesor de pared, comparado con diámetro de fibra, las frondosas a igualdad de SRº o CSF ( Grados Schopper y Canadian Estándar Freeness, respectivamente), poseen mayor Ve o menor densidad de hoja. También las coníferas, por su mayor largo, tiene mayor probabilidad de establecer enlaces y dan papeles más densos o sea más resistentes. Los embalajes en general se fabrican con pasta cruda de coníferas Y reciclaje, que tocaremos aparte), las cuales pueden tener diferentes grados Kappas finales, el grado Kappa, determina la cantidad de lignina residual (1.2 a 1.8 %), a mayor Kappa, mayor resistencia de la fibra (porque se afecta menos su grado de polimerización (celulosa), pero en general a mayor Kappa también, el Ve es levemente mayor, hay que recordar que la lignina hace a las fibras un poco más rígidas y más hidrofóbicas). También puede, como hemos establecido anteriormente, presentarse el caso del reciclaje, que según clasificación, puede tener o no, otro tipo de fibra que no sea sólo conífera cruda. Mientras mayor sea el uso de reciclaje, mayores serán los VE, ya que el paso de la fibra por la máquina papelera, soporta grandes temperaturas y disminuye la capacidad de enlace de las fibras, al igual que hacerlas más rígidas, eventualmente ello puede recuperarse con un leve refino (aumentar SRº o diminuir CSF). Cabe hacer notar que en la máquina papelera también las latifoliadas son más difíciles de drenar por su mayor % de hemicelulosa). 4. Variables de la Máquina Papelera:

4 Las fibras se orientan en sentido máquina, ya sea por la menor resistencia que ponen al flujo, a la salida del cajón de entrada, sea por una diferencia de velocidades, chorro tela, sea por el roce de la fibra al tocar la tela al caer, desde el cajón de entrada, ello marca la primera anisotropía, sentido máquina y sentido transversal, pero los órganos de goteo, también juegan un papel o rol, ya que quitan finos de la parte inferior del papel, lado tela y se deja más guarnecido el lado paño, ello hace que el lado tela sea distinto al lado paño, ello se refleja, en un mayor Cobb, para el lado tela, absorbe más agua. El espesor definitivo del papel lo determina el prensado, es decir el Ve, ya que el Ve= e (um)/ gramaje (g/m2), el cual se expresa finalmente en cm3/g, debido a los cambios de magnitud de las medidas um y m2. En el sacado el papel tiende a contraerse más sentido transversal (ST) que SM, lo cual es natural porque si observamos lo que ocurre en la madera, la contracción tangencia es mayor que la radial, en el secado y el papel es la suma de fibras que antes era madera (esto se llama memoria de la fibra ), la contracción lateral, que puede ser de hasta 9%, se puede disminuir, considerablemente aumentando la tensión de los paños de secadores, lo cual ayuda a evitar la contracción, pero difícilmente se anula, ello trae consecuencias en la estabilidad dimensional de la hoja de papel, ya que al rehumectar y cesar se manifiestan nuevamente los fenómenos citados, esto adquiere especial relevancia en la impresión de cajas de embalaje. 5. Variables para el embalaje: Tenemos celulosa noble o de primer uso, que no causa problemas y después el reciclaje, que podemos controlar en: 1. Ve, cm3/g, mientras mayor sea, más poroso es el papel y más reciclaje contendrá o más fibra corta. O lo que es peor presencia de PM, PTM o PCTM. 2. El índice Cobb, nos dará el panorama general o una mayor diferenciación de lado paño y lado tela. Aquí vale la pena, hacer un paréntesis. En un fourdrinier normal o mesa de formación tradicional, existe un lado paño (más cerrado) y un lado tela, (más abierto y poroso). Pero una formación doble tela, por ejemplo Bel-Bai, tiene dos lados tela, es decir es un conjunto abierto a ambos lados, un eje z, de alta porosidad, concentrándose la mayor porosidad en ambas caras, diferentes estudios apuntan al hecho que el 45% de la porosidad total del papel está en sus caras. 3. Mientras más obscuro sea el embalaje debiera tener más fibra de primer uso, más claro, mayor porcentaje de reciclaje.

5 4. A mayor anisotropía del papel en dimensión x/y, es decir LRSm/LRST, mayor será la posibilidad de encontrar problemas de estabilidad dimensional, impresión con más de un color. 5. Lo ideal, es clasificar las bobinas según origen y almacenarlas, bajo las condiciones lo más estables posibles de humedad y temperatura. 6. Existe una prueba, llamada Indice de Cohesión Interna, que aunque no está homologada, sirve para tener una idea de la resistencia interna del papel en el sentido z (espesor), se trata de colocar en contacto, una superficie dada de una cinta adhesiva, por ejemplo 4 cm2 y lo mismo para la serie de papeles, que se desean testear (obviamente siempre todos lado paño o lado tela), con una regla de pega, la punta del papel adhesivo y se procede a desgarrar, todos los papeles al mismo tiempo, se pesan los 4 cm2 incialmente adheridos, que lleva restos del papel testeado, el de mayor valor es el de menor cohesión, interna, ya que ha dejado partir, más fibra. 7. En cuanto al almidón, hay que estudiar, temperatura, diferencias de temperatura, al aplicar, viscosidad, origen, no todos los maíces son iguales, si son catiónicos o no, humedad del papel, velocidad de la máquina y por lo tanto de aplicación, superficie de aplicación (deformabilidad), variaciones de auxiliares de solubilidad para acelerar polimerización o curado, entre otros