Trabajo Práctico N° 1

Tema: El Papel

1. ¿Cuáles fueron los orígenes del papel?

2. ¿Cuáles son las materias primas para elaborar el papel y cuáles son sus usos?

3. Comentar el proceso de elaboración del papel.

4. ¿Qué es la celulosa?

5. Distintas fibras para elaborar el papel (Papel reciclado).

6. Explicar los distintos tipos de pasta para elaborar el papel.

7. ¿Cómo se obtiene una hoja de papel?

8. Comentar sobre la industria papelera argentina.

9. Industria papelera mundial.

10. ¿Cuáles son los inconvenientes de la industria papelera con el medio ambiente?

1. Orígenes del papel

En un principio se escribía y dibujaba sobre guijarros, huesos o cuernos de animales y después sobre el cuero de ciertas especies. Más adelante el hombre estudió el modo de emplear las fibras vegetales y consiguió adaptarlas para recibir la escritura. De este modo en Menfis nació el primer pliego de papel vegetal: el papiro.

Para lograr esa especie de papel, después de secar las plantas al sol, los egipcios desprendían las películas concéntricas que forman el tallo, las cortaban en bandas, las colocaban una sobre otra, como la trama de un tejido, y las pegaban con el agua limonosa del Nilo. Luego se las prensaba y finalmente se las pulía con una cola de caballo humedecida en aceite de cedro. Éstas hojas de papel vegetal resistieron milagrosamente al tiempo y nos han ayudado a dilucidar numerosos misterios del pasado, especialmente de la civilización egipcia.

Los ciudadanos griegos recurrieron a la piel de las cabras y de los carneros, como y a lo habían hecho los hombres primitivos. Las trabajaron con tal habilidad, que las hicieron más resistentes y aptas para usarlas de ambas caras. Así nació el pergamino.

Una vez que Roma conquistó Egipto, usó definitivamente el papel vegetal; además instaló fábricas en Italia para la preparación del "Papel de Egipto".

En el siglo VII los árabes se apoderaron de Egipto, cesó la exportación de papiros a Roma y Constantinopla, y entonces fue necesario volver al pergamino.

Los árabes recibieron de los persas el secreto de fabricación; éstos a su vez se lo habían robado a los chinos, los primeros que prepararon el papel propiamente dicho.

Según la tradición, el primero en fabricar papel, en el año 105, fue Cai Lun (o Tsai-lun), un eunuco de la corte Han oriental del emperador chino Hedi (o Ho Ti). El material empleado fue probablemente corteza de morera, y el papel se fabricó con un molde de tiras de bambú. El papel más antiguo conservado se fabricó con trapos alrededor del año 150. Durante unos 500 años, el arte de la fabricación de papel estuvo limitado a China; en el año 610 se introdujo en Japón, y alrededor del 750 en Asia central. El papel apareció en Egipto alrededor del 800, pero no se fabricó allí hasta el 900.

El procedimiento usado por los chinos permitía aprovechar un gran número de materias ordinarias, con gran ventaja económica. Maceraban las materias primas en agua hirviente, hasta obtener una pasta densa; después las secaban con hornas especiales. Cuando obtenían hojas de dimensiones y espesor deseados, procedían a pegarlas de a dos, por los lados no pulidos, a fin de lograr un papel resistente y útil de ambas caras.

Los árabes adoptaron el sistema de los chinos, pero emplearon como materia prima retazos de lino y algodón e inventaron un aparato especial para la fabricación del papel.

En el siglo XI instalaron las primeras papelerías en Italia y en España. El papel comenzó su maravilloso camino, pues la técnica de su elaboracíon se fue conociendo en todos los países europeos

Al crecer las industrias, descubrirse nuevas técnicas y perfeccionarse las máquinas, se fueron subsanando casi todas las dificultades y se llegó a la enorme producción y el inmenso consumo de papel que se hace en nuestros días.

Nicolas Louis Robert imaginó en 1799 una serie de mecanismos capaces de fabricar tiras de papel de un ancho determinado pero de longitud ilimitada. El 18 de enero del mismo año obtuvo la patente de invención de su máquina, pero sobrevino un inconveniente: la carestía de la materia prima.

La máquina de Robert fue mejorada por dos papeleros británicos, los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier, que en 1803 crearon la primera de las máquinas que llevan su nombre. El problema de la fabricación de papel a partir de una materia prima barata lo resolvió Federico Keller con la introducción del proceso de trituración de madera para fabricar pulpa, alrededor de 1840, y del primer proceso químico para producir pulpa, unos 10 años después.

Se iniciaba así, en el año 1845, una nueva era en de la historia de la industria papelera.

En nuestro siglo, sus numerosas aplicaciones han hecho de su fabricación una de las industrias más importantes.

Estados Unidos y Canadá son los mayores productores mundiales de papel, pulpa y productos papeleros. Finlandia, Japón, la antigua Unión Soviética y Suecia también producen cantidades significativas de pulpa de madera y papel prensa.

2. La sustancia madre empleada para la fabricación del papel es la celulosa. Las materias primas empleadas son todos aquellos productos, naturales o artificiales, que contienen celulosa, como ser los trapos de origen vegetal, la madera u otras fibras vegetales. Éstas materias primas se transforman en sustancias.

Como materias primas secundarias que intervienen en la fabricación del papel podríamos mencionar:

Sustancias minerales que se adicionan para darle peso (talco, yeso, caolín)

Sustancias empleadas como aglutinantes para el encolado (cola animal, resinas, dextrinas)

Sustancias colorantes. Las pastas más empleadas se clasifican en tres tipos:

3. El proceso básico de la fabricación de papel no ha cambiado a lo largo de más de 2.000 años, e implica dos etapas: trocear la materia prima en agua para formar una suspensión de fibras individuales y formar láminas de fibras entrelazadas extendiendo dicha suspensión sobre una superficie porosa adecuada que pueda filtrar el agua sobrante.

4. Celulosa (del latín, cellula, 'celda pequeña'), hidrato de carbono complejo; es el componente principal de la pared de todas las células vegetales. En las plantas, la celulosa suele aparecer combinada con sustancias leñosas, grasas o gomosas. Salvo algunos insectos, ningún animal tiene en los tejidos verdadera celulosa. Los microorganismos del aparato digestivo de los herbívoros descomponen la celulosa en compuestos absorbibles. La celulosa es insoluble en todos los disolventes comunes y se separa fácilmente de los demás componentes de las plantas. Dependiendo de la concentración, el ácido sulfúrico actúa sobre la celulosa y produce glucosa, almidón soluble o amiloide; éste es una forma de almidón utilizada para estucar ciertos papeles de lujo. Cuando la celulosa se trata con un álcali y se expone a continuación a los vapores del disulfuro de carbono, se obtiene una solución que puede estirarse en películas e hilarse. El rayón y el celofán son preparados de celulosa regenerados a partir de tales soluciones. Los acetatos de celulosa se hilan en filamentos delgados con los que se confeccionan tejidos; también son de acetato de celulosa las modernas películas fotográficas; con estos compuestos se elaboran los vidrios inastillables de seguridad y ciertos materiales de moldeo. Los éteres de celulosa se emplean en la elaboración de aparejos para papel, adhesivos, jabones y resinas sintéticas.

5. Papel reciclado

El aumento de la demanda de papel para la vida cotidiana ha multiplicado la posibilidad de utilizar papel de desecho y cartón como pasta de papel; con ello se consigue un gran ahorro de energía en el proceso de fabricación de la pasta primaria y la ventaja de no tener que utilizar madera de los bosques. Las técnicas de reciclaje han evolucionado con mucha rapidez desde la II Guerra Mundial, y los dos sistemas principales de recuperación se aplican sobre papel impreso, que incluye el lavatorio de la tinta, y sobre papel de envoltorio y cartón, de mayor rugosidad y porosidad y con ausencia de grabados.

• Para hacer papel nuevo a partir del papel viejo se usa sólo el 10% de agua y el 50% de energía empleada para fabricar papel virgen de pulpa de árboles, y reduce cerca de un 75% la contaminación del aire derivada de este proceso.

• Todos los años se consumen en Gran Bretania 310 millones de cajas de pañuelos de papel (que no son reciclables). Si cada habitante del planeta utilizara una caja de pañuelos de papel por mes, no habría más árboles en el mundo.

• Si el desmonte continúa, hasta el final de este siglo más de 1 millón de especies de animales se extinguirán caso único en los últimos 65 millones de años.

• Es necesario un bosque entero, más de 500.000 árboles, para producir los diarios que los estadounidenses consumen semanalmente. El estadounidense medio utiliza apróx. 2.600 kilos por año de papel

6. Pasta de trapos o media pasta:

La primera operación es la desinfección de los trapos y papeles viejos. Esto se efectúa en grandes recipientes con vapores de formol y al vacío. Luego son sacudidos mecanicamente para quitarles el polvo.

La segunda operación es la elección. Realizada por medio de obreras que les quitan los botones, ganchos y hebillas, los cortan y los clasifican según su fibra de origen y su color.

La tercera operación es el dsfibrado o desintegración. La operación se realiza en recipientes esféricos, tratándolos con una solución de hidróxido de sodio o calcio (2 a 5%) durante más de 12 horas, a la presión de 2 ó 3 atmósferas. El hidróxido de sodio destruye los trapos de origen animal (lana, seda) y deja los trapos de origen vegetal, que se lavan en máquinas que los desilachan y los reducen a una fina papilla. Ésta se decolora con cloro o con un hipoclorito, se lava con agua y se comprime.

Pasta de madera o pasta mecánica:

Se utiliza una pulpa de madera triturada que es llabada hasta un recipiente donde gracias a una fuerte aspiración, es privada de agua, constituyendo la pulpa hímeda. Ésta, comprimida entre dos cilindros que giran en sentido inverso, pierde el agua que le queda.

Por consiguiente la pasta mecánica no es más que madera desmenuzada, desfibrada y homogeneizada, constituída po la celulosa vegetal, acompañada por todas las sustancias incrustantes presentes en la madera (lignina, sustancias resinosas, etc.)

Tratada con vapor de agua pierde una parte de su lignina constituyendo la pasta semiquímica. Constituída por fibras cortas, presenta poca resistencia y se emplea mezclada con otras pastas. Se la decolora con anhídrido sulfuroso.

Pasta química o celulosa:

Se prepara por tres procedimientos distintos que son:

Con hidróxido de sodio: la madera desmenuzada en pequeños trozos se calienta durante varias horas con unna solución de hidróxido de sodio, en grandes autoclaveles, a la presión de 8 atmósferas.

El hidróxido de sodio puede sustituírse con el sulfuro de sodio el cual facilita un mayor rendimiento.

Se vuelve a utilizar la solución alcalina, agregándole, para darle fuerza, una cierta cantidad de sulfato de sodio. La solución restante se evapora al vacío y se calienta hasta calcinación.

En éstas condiciones el sulfato se sodio se transforma en sulfuro de sodio y en carbonato de sodio, y puede ser utlizada nuevamente.

Con sulfito ácido de calcio: se calienta la madera desmenuzada, durante unas 2 horas, en grandes autoclaveles, a 150°C , con una solución de sulfito ácido de calcio a una presión de 6 atmósferas.

Puede sustituírse por el sulfito ácido de magnesio.

Con sulfato: el fundamento del método consiste en que la lignina y las resinas son solubles en soluciones calientes de sulfuros alcalinos. El sulfuro alcalino se forma por la reducción del sulfato por parte de la materia orgánica.

La madera desmenuzada se digiere a 160°C de temperatura y a presión de 7 atmósferas, durante 4 a 7 horas.

7. La formación de las hojas de papel se puede realizar por uno de los procesos siguientes:

Método con molde o forma: se echa pasta de papel en un marco de madera que tiene una tela metálica en su parte inferior. Se zarandea para distribuir la fibra de pasta en forma uniforme. El líquido pasa a través del tejido metálico y las fibras quedan sobre el mismo en forma de una hoja. Ésta hoja se vuelca sobre un fieltro y se siguen disponiendo en eso orden fieltro-hoja-fieltro para que se sequen. Luego se someten esas hojas al proceso del encolado y satinado.

Método mano-máquina: consiste en un tambor metálico con malla que pesca su parte inferior con pasta de papel. La pasta es lavantada por el cilindro rotatorio. La hoja formada se corta, se seca, se encola y se satina.

Método con máquina continua o máquina Fourdriner: la suspención de pasta refinada se lleva a un depósito. La máquina debe ser alimentada en forma continua. Se bombea la pasta a trampas con fondo acanalado donde se sedimenta la arena y luego pasa por unas cribas que retienen los hacecillos de fibras. De ahí la pasta pasa a la caja de alimentación de la Fourdriner, de donde mediante un labio o tajadera, sale en la anchura deseada y en fina capa y cae sobre la tela metálica.

En ésta máquina la tela metálica circula a una velocidad de 300 metros por minuto.

La pasta sobre la tela metálica tiene de 99 a 99.5% de agua. Al pasar por el rodillo de succión esew porcentaje se reduce a 80%.

Luego la hoja pasa a los rodillos prensa, donde pierde una cantidad adicional de agua. Entonces la hoja se dirige a los rodillos secadores. De ahí se encamina a la calandria, que son cilindros rotatorios y calientes que satinan papel. Finalmente, se pasa la hoja por una cortadora longitudinal y va a la bobinadora.

8. Industria Papelera Argentina

La República Argentina produjo, en el año 1.971, 31.625 toneladas de pasta mecánica y 212.915 toneladaas de pasta química y semiquímica.

Existen, en el país, varias fábricas de papel de las cuales se destacan dos: Celulosa Argentina y Ledesma S. A. La fábrica de Ledesma utiliza muy especialmente el bagazo. La producción alcanzó, durante el año 1.971, 489.800 toneladas de papel, 135.800 toneladas de cartón y 55.000 toneladas de cartulina, entre los que sobresalen los siguientes tipos:

Tons.

Papel de obra................................... ...... 75.954

Otros papeles para impresiones.................31.276

Papel para escribir............................... .....16.781

Papel embalar y envolver...........................23.601

Papel Kraft................................................124.659

Papel para corrugar..................................104.982

Papel al sulfito............................................33.280

Papel higiénico...........................................38.046

Otras clases................................................31.276

Cartón ......................................................135.864

Cartulina.....................................................55.038

La República Argentina inició en el año 1931 la fabricación de pastas para papel utilizando maderas blandas y residuos vegetales (paja de trigo, bagazo, etc.). unna de las fábricas más importantes es la de la localidad de Juan Ortiz, en la provincia de Santa Fe.

La elaboración de la pasta mecánica nacional tiene uno de sus principales representantes en La Papelera Argentina S. A.; cuyas instalaciones en Zárate, provincia de Buenos Aires, utilizan álamos, sauce, laurel, ciebo, etc., de la región del Delta. En Misionnes cuenta con una superficie de 85.000 hectárteas con plantaciones de Pino Paraná (Araucaria Angustifolia) que facilitan una fibra blanca, de gran resistencia a la tracción, que resulta de gran utilidad en la fabricación de papel para diarios. A fin de intensificar la producción de este tipo de papel en el país, el Gobierno Argentino ha formalizado convenios con Fibrocel Argentino y con Celulosa Argentina para la inatalación de fábricas de papel en bobinas para diarios utilizando como materia prima el bagazo de caña y la paja de trigo.

9. Industria Papelera Mundial

El papel es la base de la comunicación escrita y, durante siglos, el soporte de cualquier forma de difusión de información. Los materiales derivados tienen multitud de usos, desde los embalajes hasta la fotografía.

El origen de la industria se remonta al 105 a. C. en China; como materia prima se empleaban tejidos residuales. El conocimiento técnico pasó a los árabes, que ya en el año 793 produjeron papel tal como se conoce hoy. En el siglo XIV ya existían molinos en Europa, y la invención de la imprenta impulsó la demanda. El procedimiento permaneció casi invariable hasta el final del siglo XVIII, lo que motivó cada vez más frecuentes crisis de abastecimiento. En 1840 apareció el primer sistema moderno, que empleaba una pasta obtenida de la madera por procedimientos mecánicos. En 1852 se patentó el primer proceso basado en reactivos químicos, que es el fundamento de la industria actual.

La producción mundial de papel oscila alrededor de los 125 millones de toneladas (año 1969, según Agostini edición 1972).

La producción de papel de diario, en el mismo año, alcanzó las 21.000.000 de toneladas, alcanzando el primer lugar Canadá con 8.000.000, seguido se Estados Unidos de Norteamérica con 2.900.000 tonoladas; Japón con 1.650.000 toneladas; Finlandia con 1.250.000 toneladas y U.R.S.S. CON 1.050.000 toneladas.

La producción de papel para otros usos, en el mismo año, alcanzó las 102.500.000 de toneladas, ocupando el primer lugar los Estados Unidos de Norteamérica con 43.270.000 toneladas (casi el 50%), seguido de Japón con 9.700.000 toneladas, la U.R.S.S. con 5.200.000 toneladas, y Alemania Occidental con 4.900.000 toneladas.

El principal consumidor es Estados Unidos de Norteamérica.

La producción mundial de pasta mecánica alcanza alrededor de 25.000.000 de toneladas ocupando el primer lugar Canadá con 6.388.00000 toneladas, seguido de los Estados Unidos de Norteamérica, con 5.284.000 toneladas (año 1969, Agostini, edición 1972).

La producción mundial de pasta química alcannzó las 74.000.000 de tonoladas (año 1969, según Agostini edición 1972).

10. Una tonelada de papel exige dos toneladas de madera (unos 13 árboles), 100.000 litros de agua limpia y unos 7.600 kw de energía eléctrica.

A pesar de ello, enorme cantidad de papel usado, integrante de los residuos domiciliarios, se entierra o se quema.

Por ser un material degradable, el problema no reside en la contaminación sino en el agotamiento de los recursos forestales originado como consecuencia de prácticas de tala inadecuadas.

Esta situación muy lentamente se está modificando.

La comunidad europea en 1991, produjo 32 millones de toneladas de pasta celulósica virgen y 25 millones de toneladas de pasta reciclada.

Si el mundo reciclara la mitad del papel que consume, 40.000 kilómetros cuadrados de tierras sería liberados del cultivo de los árboles de crecimiento rápido que abastecen la industria del papel

Debido al alto consumo de papel en todo el planeta, los bosques y selvas están siendo destruídos para plantar eucaliptos utilizados para la producción del papel. Sin embargo, los eucaliptus absorben mucho agua de la tierra, afectando el equilibrio del suelo. Ello puede causar erosión y daños ecológicos, pues incontables especies de animales dejará de existir con el fin de los bosques. Además los árboles absorben gran cantidad del gas carbónico presente en la atmósfera: sin ellos ese gas permanecerís en el aire, constribuyendo al efecto invernadero.

En la Argentina desde hace años se recicla entre el 15 y 20% del papel con el objeto de obtener papeles de segunda categoría para envolturas y embalajes. En los últimos años se ha comenzado a elaborar un papel reciclado de mejor calidad que puede utilizarse para impresión y escritura.

Rollo de papiro

Antes de que se inventara el papel, algunos pueblos, en particular los egipcios, escribían en rollos de papiro. Cortando la planta en tiras, colocándolas en capas, mojándolas y dejándolas secar se obtenía una superficie apta para escribir. Este papiro con jeroglíficos forma parte del Libro de los muertos egipcio. El detalle de sus ilustraciones demuestra la durabilidad y calidad del papiro.