Los productos químicos del papel designan un grupo de sustancias químicas que se utilizan para la fabricación de papel o para modificar las propiedades del papel . Estas sustancias químicas se pueden utilizar para alterar el papel de muchas maneras, como cambiar su color y brillo o aumentar su resistencia y resistencia al agua. [1] Las sustancias químicas se pueden definir en función de su uso en el proceso.
El uso de productos químicos no es sólo para impartir propiedades al papel, sino para manejar los ciclos del agua en el proceso, el acondicionamiento de telas, la limpieza de equipos y varias otras aplicaciones.
La pulpa química implica disolver la lignina para extraer la celulosa de la fibra de madera. Los diferentes procesos de pulpa química incluyen el proceso Kraft , que utiliza sosa cáustica y sulfuro de sodio y es el más común; alternativamente, el uso de ácido sulfuroso se conoce como el proceso del sulfito , el semiquímico del sulfito neutro se trata como un tercer proceso separado del sulfito, y la pulpa de soda que es el menos peligroso ecológicamente utilizando hidróxido de sodio o antraquinona . [2]
Se añade soda cáustica para aumentar el pH en el proceso de despulpe de las fibras. El pH más alto de la solución de papel y fibra hace que las fibras se alisen y se hinchen, lo que es importante para el proceso de molienda de las fibras.
En la producción de papel blanco, la pulpa de madera se blanquea para eliminar cualquier color de las trazas de lignina que no se extrajeron en el proceso de fabricación de pulpa química. Existen tres métodos predominantes de blanqueo:
La mayoría de los tipos de papel deben tener cierta resistencia al agua para mantener una calidad de escritura y una capacidad de impresión específicas. Hasta 1980, la forma típica de agregar esta resistencia era mediante el uso de una resina en combinación con alumbre . Cuando la industria del papel comenzó a utilizar tiza en lugar de caolín como relleno, la química del papel tuvo que cambiar a un proceso neutro. En varios lugares se utilizan AKD ( dímero de alquilcetena ) y ASA ( anhídrido alquenil succínico ). El último desarrollo es el uso de encolado de superficie, [5] que se aplica utilizando una prensa encoladora. La ventaja del encolado de superficie es que no interfiere con la química del agua del final.
Los aditivos de resistencia en húmedo garantizan que el papel conserve su resistencia cuando se moja. Esto es especialmente importante en el caso del papel tisú . Los productos químicos que se suelen utilizar para este fin incluyen epiclorhidrina , melamina , urea formaldehído y poliiminas . Estas sustancias se polimerizan en el papel y dan lugar a la construcción de una red de refuerzo.
Para mejorar la resistencia del papel, se añade almidón catiónico a la pulpa húmeda durante el proceso de fabricación. El almidón tiene una estructura química similar a la fibra de celulosa de la pulpa, y la superficie tanto del almidón como de la fibra están cargadas negativamente. Al añadir almidón catiónico (cargado positivamente), la fibra puede unirse con el almidón y, por lo tanto, también aumentar las interconexiones entre las fibras. La parte cargada positivamente del almidón suele estar formada por cationes de amonio cuaternario . Las sales cuaternarias que se utilizan incluyen cloruro de 2,3-epoxipropiltrimetilamonio (EPTAC, también conocido como Glytac Quab, GMAC™) y cloruro de (3-cloro-2-hidroxipropil)trimetilamonio (CHPTAC, también conocido como Quat 188, Quab 188, Reagens™).
Los aditivos de resistencia en seco, o agentes de refuerzo en seco, son sustancias químicas que mejoran la resistencia del papel en condiciones normales. Estas sustancias mejoran la resistencia a la compresión , la resistencia al estallido, la resistencia a la rotura por tracción y la resistencia a la delaminación del papel. Entre las sustancias químicas más utilizadas se encuentran el almidón catiónico y los derivados de la poliacrilamida (PAM). Estas sustancias actúan uniendo las fibras, a menudo con la ayuda de iones de aluminio en la hoja de papel.
Los aglutinantes promueven la unión de partículas de pigmento entre ellas y la capa de recubrimiento del papel. [6] Los aglutinantes son partículas esféricas de menos de 1 μm de diámetro. Los aglutinantes comunes son el copolímero de estireno anhídrido maleico o el copolímero de estireno-acrilato. [7] La composición química de la superficie se diferencia por la adsorción de ácido acrílico o un tensioactivo aniónico , ambos utilizados para la estabilización de la dispersión en agua. [8] Los coaglutinantes, o espesantes, son generalmente polímeros solubles en agua que influyen en la viscosidad del color del papel, la retención de agua, el encolado y el brillo. Algunos ejemplos comunes son la carboximetilcelulosa (CMC), la hidroxietilcelulosa catiónica y aniónica (EHEC), el almidón modificado y la dextrina . El látex de estireno butadieno , el estireno acrílico, la dextrina y el almidón oxidado se utilizan en recubrimientos para unir el relleno al papel. Los coaglutinantes son productos naturales como el almidón y la CMC ( carboximetilcelulosa ), que se utilizan junto con los aglutinantes sintéticos, como el estireno acrílico o el estireno butadieno. Los coaglutinantes se utilizan para reducir el coste del aglutinante sintético y mejorar la retención de agua y la reología del revestimiento.
Los rellenos minerales se utilizan para reducir el consumo de material aglutinante más caro o para mejorar algunas propiedades del papel. [9] La arcilla china , el carbonato de calcio, el dióxido de titanio y el talco son rellenos minerales comunes utilizados en la producción de papel. [ cita requerida ]
Se añade un agente de retención para unir los rellenos al papel. Los rellenos, como el carbonato de calcio , suelen tener una carga superficial débil. El agente de retención es un polímero con grupos catiónicos de carga positiva. Una característica adicional de un agente de retención es acelerar la deshidratación en la sección de alambre de la máquina de papel . La polietilenimina y la poliacrilamida son ejemplos de productos químicos utilizados en este proceso. [ cita requerida ]
Se pueden añadir pigmentos que absorban la luz en la parte amarilla y roja del espectro visible. A medida que el tinte absorbe la luz, el brillo del papel disminuirá, a diferencia del efecto de un agente abrillantador óptico. Para aumentar la blancura, a menudo se utiliza una combinación de pigmentos y un agente abrillantador óptico. Los pigmentos más utilizados son los tintes azul y violeta. [ cita requerida ]
Los abrillantadores ópticos se utilizan para hacer que el papel parezca más blanco. Los agentes abrillantadores ópticos utilizan la fluorescencia para absorber la radiación invisible de la parte ultravioleta del espectro de luz y reemitir la radiación como luz en el rango azul visible. El agente abrillantador óptico genera así luz azul que se suma a la luz reflejada. La luz azul adicional compensa el matiz amarillento que de otro modo existiría en las características de la luz reflejada. De este modo, aumenta el brillo del material (cuando la iluminación incluye radiación ultravioleta). [10]
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