Carbonato de Calcio natural como Carga en la fabricación de papel

Transcripción

1 Carbonato de Calcio natural como Carga en la fabricación de papel M. Laufmann, Omya Research & Technology Services, Baslerstrasse 42, CH 4665 Oftringen (Suiza) Traducción: E.Requena, Omya Clariana, Segmento Papel, Avda Paisos Catalans, 38, 0895 Esplugues, Barcelona (España) Omya es una corporación privada con las oficinas centrales en Oftringen (Suiza) y fundada en Oftringen es un importante nudo de comunicación Norte-Sur y Este-Oeste. Omya tiene más de empleados en más de 100 plantas productivas y oficinas en todo el mundo, dispone de recursos minerales propios para su explotación para los próximos 100 años y más. Las ventas consolidadas del grupo durante el pasado 2005 fueron superiores a los Mio. La mayoría de las plantas de Omya están o están en proceso de certificación ISO 9001 e ISO 14001, siendo una Empresa pionera en la certificación ISO de canteras. Presente en el mercado desde hace más de 120 años Omya está regida, en la actualidad, por la 4ª generación de propietarios. Omya es pionera en la fabricación de pigmentos de carbonato de calcio para la fabricación de papel y dispone de un Servicio de Asistencia Técnica para la Industria del Papel (ATS-PAP) con dos divisiones: Estucado (PC) y Fabricación de Papel (PM). La división de Fabricación de Papel realiza trabajos de asistencia técnica en general así como asistencia específica en conversiones de Ácido a Neutro en procesos de producción de papel con Pasta Química, Mecánica y Pasta Reciclada.

2 Participa en la evaluación de pigmentos en laboratorio, planta piloto a nivel industrial. Realiza evaluaciones de papeles de mercado y produce presentaciones y publicaciones. La oferta actual de pigmentos de Omya se basa en Carbonatos de Calcio tanto Naturales como Sintéticos junto con Talcos y Caolines. La tecnología desarrollada por Omya permite ofrecer soluciones adaptadas a cada necesidad utilizando los diferentes pigmentos disponibles en nuestra oferta así como las potenciales sinergias entre ellos. A partir de una buena fuente de CaCO 3 podemos llegar a una solución adaptada a cada necesidad utilizando diferentes procesos productivos. Como regla general aceptamos que sólo con una buena materia prima obtendremos un buen producto final adaptado en cuanto a su calidad y aplicación. Hoy en día disponemos de un gran abanico de soluciones técnicas y seguimos desarrollando nuevos productos...

3 El consumo mundial de pigmentos para carga del papel en 2005 fue de 11,4 millones de toneladas de las cuales un 61 % fueron de Carbonato de Calcio y un 21% lo fueron de Carbonato Cálcico Natural. En Europa el consumo total fue de 4,7 millones de toneladas, de los cuales, el Carbonato de Calcio fue de un 59% y el GCC un 28%.

4 Hemos agrupado el consumo de cargas en la industria del papel distribuido en las diferentes calidades de papel de Impresión y Escritura: Los papeles de Impresión y Escritura (Printing & Writing) con pasta química no estucados (Papel Copy, para libretas, Offset) tienen un contenido en carga desde un 12% hasta un 26%, los papeles soporte para estucar (simple, doble o triple estucado) con pasta química están cargados desde el 12% hasta el 20% mientras que los de pasta mecánica sin estucar (SC, Revista, Catálogo) oscilan desde un 24% hasta un 38%. La producción de papeles soporte con pasta mecánica para estucar (LWC, MWC, HWC) cargan entre 8% y 12%. Los papeles prensa (Newsprint) en la actualidad tienen desde un 2% hasta un máximo de 18% de carga mineral. Un mineral, para que sea considerado una buena carga para la fabricación de papel, debe tener una serie de propiedades que pasamos a enumerar: Elevada Blancura, Índice de Refracción y Coeficiente de Dispersión de la Luz adecuados para un máximo poder opacificante. Morfología del mineral, Distribución Granulométrica y Superficie Específica del pigmento de acuerdo con la aplicación específica de cada tipo de papel, Absorción adecuada a colorantes, tintas y aditivos, Químicamente inertes e insolubles. Abrasión y Carga Superficial completan la lista de propiedades a valorar durante el proceso de selección de la carga. Morfológicamente, los pigmentos minerales más habituales en la industria del papel son, los caolines con su característica forma laminar los carbonatos de calcio molturados de origen natural, los carbonatos de calcio precipitado de origen sintético y de estructura modificable y los talcos con su estructura laminar y baja dureza.

5 Una de las características mas importante de los pigmentos minerales citados para la fabricación de papel es la Blancura. Los Caolines Calcinados, los Carbonatos de Calcio en sus dos forma, Natural y Sintética junto con el Dióxido de Titanio son los pigmentos preferentes por su superior blancura en la fabricación de papel en base pasta química mientras que los Caolines Naturales, Talcos, Yesos, Cretas y ciertas calizas deberían ser suficientes, en cuanto a términos de Blancura para la fabricación de papeles base Pasta Mecánica. La realidad nos dice que será el mercado el que finalmente decidirá sobre la selección del pigmento idóneo siendo el factor económico el que acabará equilibrando la selección. La carga de un papel con pigmentos, además del beneficio económico por la sustitución de fibras, presenta ventajas tales como mayor blancura y opacidad del producto final, mejoras en el proceso de desgote y secado, mayores lisuras, estabilidad dimensional superior, permanencia (con CaCO 3 ).

6 Los limites en la cantidad de carga que incorporaremos al papel vienen marcados por las propiedades mecánicas del papel así como por el calibre y la aptitud a generar polvillo durante la impresión. La aplicación final del papel fijara el parámetro determinante a la hora de seleccionar estas limitaciones. Los carbonatos de calcio naturales aparecen en la naturaleza en diversas formas de cristalización, siendo la calcita, trigonal, la mas extendida. Los yacimientos de carbonato de calcio mayoritariamente utilizados para la producción de pigmentos para la industria se clasifican según su edad y son de tres orígenes distintos. La creta es una roca porosa de origen sedimentario formada por la acumulación de caparazones de nanofósiles de cocolitos, foraminíferos y otros. Son los yacimientos más jóvenes siendo su edad estimada en 80/110 millones de años. La compactación de cretas creó yacimientos de piedra caliza con 110/150 millones de años de antigüedad es una roca de mayor dureza y blancura. Los mármoles son rocas metamórficas formadas por la recristalización de cretas y calizas debida a la acción de la presión y la temperatura. Su edad esta cifrada en 300/500 millones de años, los cristales de calcita pueden verse a simple vista en la superficie del mármol siendo una roca poco porosa.

7 La selección del tamaño de partícula de un GCC para carga en masa está condicionada por la aplicación final del papel fabricado, la máquina de papel (diseño, velocidad), la disponibilidad del GCC y su coste. La utilización de un pigmento de carga mas fino disminuye la abrasión en la tela de formación, hay que esperar un cierto aumento de la blancura así como de la opacidad, menor desprendimiento de polvillo y menor desgaste de las cuchillas de corte. Por el contrario, el consumo de algunos aditivos tendera a ser superior, cabra esperar una menor resistencia mecánica del papel una perdida de mano y un pigmento mas costoso.

8 La buena formación de la hoja de papel es importante para poder garantizar una regularidad de propiedades de la misma. La distribución de la carga en la superficie del papel debe ser homogénea de ello van a depender propiedades tales como lisura, brillo o imprimabilidad. Análogamente, la homogeneidad de la distribución de carga en el eje Z del papel va a garantizar unas buenas propiedades ópticas y mecánicas del papel.

9 A pesar de la gran diferencia de tamaño entre fibras y cargas, éstas ultimas afectan directamente a varias propiedades del papel. La variación de la cantidad de carga en el papel tiene influencia sobre las propiedades ópticas (Blancura y Opacidad) debido a la variación en el coeficiente de dispersión de la luz. En cuanto a las propiedades mecánicas, el aumento de carga en el interior de la hoja va a modificar las resistencias mecánicas (Rigidez, Longitud de Ruptura). Las propiedades superficiales tales como rugosidad y porosidad también varían según el contenido en carga de la hoja de papel. La variación del origen granulometría de la carga también va a influenciar las propiedades finales del papel. Tomando como referencia la blancura del papel frente a la opacidad y en un análisis comparativo de tres tipos de GCC entendemos como el origen y granulometría también afectan a la calidad final del papel. Es importante comentar el descenso de opacidad que viene asociado al aumento de blancura al variar la carga de GCC Creta a GCC Caliza y a GCC Mármol. El proceso de producción del pigmento, es decir la distribución granulométrica también tiene influencia sobre las propiedades del papel, en este caso podemos observar como un pigmento de carga tipo GCC Mármol de elevada blancura y distribución de partícula estrecha, tiene un buen efecto opacificante sobre el papel final.

10 El mercado del papel nos está conduciendo globalmente hacia una mayor utilización de CaCO 3 como carga en papel. Los papeles Súper calandrados de elevada blancura (SC A +, SC A ++ y SC B) demandan mayor cantidad de CaCO 3 adaptado a sus sistema productivo debido a su mayor blancura. Papeles Prensa con fibra requieren Cretas o Calizas para mejorar propiedades ópticas y de impresión. Debido a nuevas aplicaciones, los WTL Blancos son producidos con mas carga de CaCO 3. Las nuevas tecnologías asociadas al CaCO3 están permitiendo sustituir pigmentos especiales. Estas mismas tecnologías van a permitir desarrollar, y de hecho lo están haciendo, nuevos productos de GCC y PCC. El continuo desarrollo de nuevos pigmentos base CaCO 3 permite la aproximación a nuevas aplicaciones del CaCO 3 en la fabricación del papel.