Los productos químicos para el papel designan un grupo de productos químicos que se utilizan para la fabricación del papel o modifican las propiedades del papel . Estos productos químicos se pueden utilizar para alterar el papel de muchas maneras, incluido cambiar su color y brillo , o aumentar su fuerza y resistencia al agua. [1] Los productos químicos 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 también para manejar los ciclos del agua en el proceso, acondicionamiento de telas, limpieza de equipos y varias otras aplicaciones.
La fabricación de 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 proceso de sulfito , el semiquímico de sulfito neutro se trata como un tercer proceso separado del sulfito, y la fabricación de pulpa con soda , que es la menos peligrosa desde el punto de vista ecológico, utiliza hidróxido de sodio o antraquinona . [2]
Se agrega sosa cáustica para aumentar el pH en el proceso de despulpado de las fibras. El pH más alto de la solución de fibra de papel hace que las fibras se suavicen y se hinchen, lo cual es importante para el proceso de trituración 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 pulpa química. Hay 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 añadir esta resistencia era utilizando colofonia en combinación con alumbre . Cuando la industria papelera empezó a utilizar tiza en lugar de arcilla china como relleno, la química del papel tuvo que cambiar a un proceso neutro. En varios lugares se utilizan AKD ( dímero de alquilceteno ) y ASA ( anhídrido alquenilsuccínico ). El último desarrollo es el uso de encolado de superficie, [5] que se aplica mediante una prensa encoladora. La ventaja del dimensionamiento de la superficie es que no interfiere con la química del agua.
Los aditivos resistentes a la humedad garantizan que el papel conserve su resistencia cuando se moja. Esto es especialmente importante en el papel tisú . Los productos químicos que normalmente se utilizan para este fin incluyen epiclorhidrina , melamina , urea formaldehído y poliiminas . Estas sustancias se polimerizan en el papel y dan como resultado la construcción de una red de refuerzo.
Para mejorar la resistencia del papel, se añade almidón catiónico a la pulpa húmeda en 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 está cargada negativamente. Al agregar almidón catiónico (con carga positiva), la fibra puede unirse al almidón y así aumentar también las interconexiones entre las fibras. La porción 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, reactivos™).
Los aditivos de resistencia en seco, o agentes de fortalecimiento en seco, son productos químicos que mejoran la resistencia del papel en condiciones normales. Estos 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. Los productos químicos típicos utilizados incluyen almidón catiónico y derivados de poliacrilamida (PAM). Estas sustancias actúan uniendo fibras, a menudo con la ayuda de iones de aluminio en hojas de papel.
Los aglutinantes favorecen la unión de las partículas de pigmento entre sí y la capa de revestimiento 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 , los cuales se utilizan 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, la retención de agua, el apresto y el brillo del papel. 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 la carga 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 costo del aglutinante sintético y mejorar la retención de agua y la reología del recubrimiento.
Las cargas 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 cargas minerales comunes que se utilizan en la producción de papel. [ cita necesaria ]
Se agrega un agente de retención para unir los rellenos al papel. Las cargas, como el carbonato de calcio , suelen tener una carga superficial débil. El agente de retención es un polímero con grupos altamente catiónicos y cargados positivamente. Una característica adicional de un agente de retención es acelerar la deshidratación en la sección de alambre de la máquina papelera . La polietilenimina y la poliacrilamida son ejemplos de productos químicos utilizados en este proceso. [ cita necesaria ]
Se pueden añadir pigmentos que se absorban 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 necesaria ]
El blanqueador óptico se utiliza 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 añade a la luz reflejada. La luz azul adicional compensa el tinte amarillento que de otro modo existiría en las características de la luz reflejada. Aumenta así el brillo del material (cuando la iluminación incluye radiación ultravioleta). [10]
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