TRATADO DE
CRIMINALISTICA
TOMO 1
DOCU MENTOS
SU ESTUDIO
ANALÍTICO-PERICIAL
CAPITULO 1 PAPELES
1. Definición. 2. Breve reseña histórica. 3. Materias primas empleadas en la fabricación del papel. 4. Trapos: a) Trapos de hilo o lino. b) Trapos de cáñamo, cuerdas y cabos gruesos. c) Trapos de algodón. 5. Sustancias sustitutivas de los trapos. 6. Material celulósico de la República Argentina. Maderas. Celulosa. Hemicelulosas. Almidón. Lignina. 7. La industria de la madera. Composición química. Estructura física. Tipos de madera: de fibra larga; de fibra corta. 8. Principales especies de uso papelero. Maderas de fibra larga. Maderas de fibra corta. Bagazo de la caña de azúcar. 9. Residuos agrícolas. Otras fuentes celulósicas. 10. El proceso de fabricación de “pastas”. Pasta mecánica. Pasta al sulfato. Pasta a la soda. Pasta al sulfito. Pasta semiquímica. 11. Blanqueo de pastas celulósicas. 12. Fabricación del papel. Papel para diarios. “Papel Prensa”. 13. Clases de papeles.
Definición
Algunos diccionarios ofrecen definiciones prácticas sin formular referencias sobre su composición o integración. Una de ellas expresa: “Hoja delgada que se obtiene macerando en agua trapos u otras materias fibrosas, moliendo la pasta y extendiéndola en moldes para que se seque y endurezca y que se emplea para muchos usos.”
Otra definición técnica consigna que: “Con el nombre de papel se designa un producto artificial que se obtiene en hojas o pliegos de diferentes tamaños y espesores, según el objeto a que se destina, desmenuzando una sustancia apropiada en finas fibras y éstas trasformándose en una papilla impalpable mediante el agua que se separa por reposo; finalmente, empleando presiones más o menos intensas, abandona toda el agua y se trasforma en una masa fina, sólida, homogénea y de espesor uniforme. Si el espesor de estas láminas es tan pequeño que permite plegarias sobre sí mismas con gran facilidad, el producto obtenido se designa con el nombre de papel, en tanto que las láminas gruesas se distinguen con el nombre de cartón.”
Como contribución más apropiada a su definición menciónase que “El papel es un producto foliolar de fibras, principalmente vegetales, entrelazadas unas con otras.” Por su parte, Abad, R.N. define el papel como “una aglomeración de fibras de celulosa dispuestas en forma de hoja lisa y plana.”
Es importante, en una definición de este tipo, mencionar su característica o aspecto físico, tal cual se ofrece al usuario, y material que lo compone o
artificial que se presenta en láminas flexibles, de tenacidad variable según su uso, constituido por fibras celulósicas o lignocelulósicas, o mezcla de ambas, que se mantienen entrecruzadas o aglutinadas entre sí y cuya superficie puede dejarse absorbente (papel para diarios, servilletas, papel higiénico, facial, etc.);o hacerse apta para impresiones (papeles de diversos tipos, para escribir, etc.), o prepararse para otros usos (papel para embalar, papel corrugado, para envoltorios diversos, etc.).
Como complemento agrégase que la aglutinación de las fibras se logra gracias a la incorporación de un aglutinante (operación de “encolado”), adicionándose diversos compuestos inertes (“carga”) con el fin de obtener una superficie homogénea, suave, de acuerdo con su aplicación o uso.
Las buenas cualidades de un papel dependen de las diferentes propiedades de apreciación física y comercial que lo distinguen, mencionándose entre las principales, la tenacidad, dureza, duración, satinado o finura y color. Para evaluar la calidad o bondad de un papel es necesario conocer el objeto a que se lo destina.
Breve reseña histórica
El material empleado por los antiguos, que presentaba semejanza con, nuestro papel, y del cual éste ha tomado el nombre, es el “paeko” (“producto del río”) de los egipcios (aproximadamente 3500 años a.C.).
El papiro se obtiene de un arbusto (otros autores lo identifican como junco) denominado “Cyparus papyrus L.”, “papyrus antiquorum Will.”, el papyros de los griegos y romanos, conocido por los árabes con el nombre de Verdú (Bruce y Wilkinson). El nombre papiro no proviene de la palabra pabert (rosa, según Sóhow), sino de la expresión papiro (real), según Seyffarth.
Cabe señalar que el arbusto que proporciona el papiro encontró múltiples aplicaciones entre los antiguos egipcios y otros pueblos. La parte inferior era utilizada en la alimentación, previa tostación; con la caña o tallo se fabricaban numerosos utensilios: velas, esteras, tapices, cuerdas, tejidos, cestos, tamices y hasta embarcaciones.
En tiempos de Homero el papiro se empleaba para fabricar cuerdas (Odisea, XXI, 390) y, según Herodoto, Jerges utilizó troncos de papiro para construir el puente para invadir Grecia. Plinio menciona el empleo de papiro seco como sustancia medicinal, lo mismo que las cenizas.
En la antigüedad se empleaba, de preferencia, para preparar el papiro propiamente dicho para escribir; es decir, como papel, y según se deduce de las inscripciones jeroglíficas su preparación constituia una industria que alcanzó gran desarrollo. Menciónase que en la tumba de Patah Hotep, rey perteneciente a la va dinastía (3566 a 3333 años a.C), se encontró una detallada descripción sobre la manera de preparar el papiro.
Se consigna además, que la sustancia aglutinante del tallo constituia el “encolado”, y la superficie se hacía uniforme mediante agregado de harina (“carga”).
La ciudad de AIejandría era el principal asiento de la fabricación de papiros y el progresivo desarrollo de esta industria ha permitido la aparición de
diversos tipos que, en su momento, alcanzaron gran popularidad, como la Charta Claudia, de especial blancura; la Charta faunia, muy blanco y satinado; la Charta salulatrix, empleada para cartas; la Charta macrocolla, integrada por hojas de gran longitud, y la Charta nigra, sobre la que se escribía con diversos colores.
En tanto que en algunos países hacía su aparición el papel fabricado a partir del algodón hacia mediados del siglo VIII, el papiro se continuó fabricando en Italia hasta el siglo XII.
Hacia el año 200 a.C. se fabricaba en China papel a base de bambú y trapos de seda deshilachados que se trasformaban en pulpa por agregado de agua. Ulteriores manipulaciones permitían obtener el producto definitivo. Se menciona que de China el papel fue llevado por los árabes al continente europeo, donde a partir del siglo XII comienza a fabricarse con trapos de lino. Hasta entonces se había usado el pergamino, cuya invención algunos atribuyen a Eumenes, rey de Pérgamo, ciudad de Lydia (Asia Menor).
El pergamino se obtenía sometiendo la piel de muchos animales jóvenes (ovejas, cabras, corderos, cerdo, asno y otros) a un tratamiento especial (estiramiento, depilación, secado, etc.), con lo cual se trasformaban en láminas semitransparentes y resistentes.
De antiguo era ya conocido el empleo de la piel de determinados animales para fijar caracteres escritos. En la clásica obra de Muspratt se menciona que los israelitas la utilizaban desde los tiempos de David y en época anterior lo hacían los jonios, según Herodoto. Del testimonio de este historiador se deduce que la invención del pergamino no fue debida a Eumenes, al cual debe atribuirse, a lo sumo, y según se expresa, una mejora o modificación en el proceso de preparación.
Los acontecimientos más importantes de la Edad Media fueron registrados en pergamino, lo mismo que los códices y escritos monacales, muchos de ellos adornados con miniaturas policromadas de extraordinario valor.
En la actualidad su uso aparece restringido en grado sumo puesto que el papel proporciona un material económico y de similar duración, especialmente los de calidad superior.
Se señala que ciertos grupos naturales de las Indias Occidentales emplean todavía hojas de ciertos árboles como medio para fijar la escritura.
Las primeras referencias sobre un material que presentaba, al menos, una gran semejanza con el papel actual, proviene de la Bukaria. Según Karabacek (Viena, 1887),(el primer papel obtenido con fibras vegetales fue fabricado en Samarcanda por prisioneros de guerra chinos, en el año 751 de la Era Cristiana, siendo exportado a los países mediterráneos. Los árabes, en conocimiento del secreto de fabricación, extendieron su uso a Damasco y a la Meca, convirtiendo a la primera de estas ciudades en el centro de la nueva industria, identificándose el papel fabricado en ella con la denominación de Charta cuttunea o bombycina, y también Charta damascena. Se agrega que el introductor de esta industria en Damasco fue un árabe llamado Amru, en el año 710 a.C.
Briquat, quienes expresan que el papel más antiguo que se conoce fue fabricado con trapos exentos de fibras vegetales.
-Los árabes conocieron la operación de “encolado” del papel empleando el engrudo de almidón y el mismo almidón de trigo como material de “carga”. Se ignora la época y medio de trasporte con el que el papel fue introducido en Europa. Al parecer, (los árabes extendieron esta industria hacia Occidente en su expansión territorial, apareciendo en Italia y España a comienzos del siglo IX.).
En la Biblioteca del Escorial se conserva un manuscrito asentado sobre papel fabricado con algodón, que data del siglo X.
Según algunos historiadores (los cruzados aprendieron en Oriente la fabricación del papel introduciendo este arte en Europa. Es probable que en la expansión de esta industria intervinieran ambas rutas,
Diversas referencias certifican que en el siglo IX existían en España molinos destinados a la preparación de la pasta de papel con trapos de algodón. El empleo de esta materia prima permitió comprobar que los trapos de lino proporcionaban un papel de mejor calidad que los otros. Con todo, se ignora época precisa en que se fabricó papel a partir de trapos de lino, pero en diversas bibliotecas europeas se conservan manuscritos extendidos en papel de lino cuyos orígenes se remontan al siglo XIII. Se afirma también que la mayor parte de los manuscritos árabes y de los pueblos orientales aparecen insertos sobre papel de lino.
Datos recopilados y diversas crónicas señalan que, en Alemania, el primer molino o fábrica de papel se estableció en el año 1290, en la ciudad de Ravensburg; en 1312, en Kauffbeuren; en 1319, en Nuremberg; en 1320, en Augsburg; en 1324, otra unidad en Ravensburg; en 1356, en Leesdofr, cerca de Baden (Austria), a las cuales siguieron muchas otras.
En Italia, la primera fábrica se estableció en el años 1320 en Eubriano (Ancona), y en 1330, en Padua. En territorio español se anota el año 1340 en Galicia. En Francia, se asentaron los primeros establecimientos en 1360, en Troyes, Essone y Angulema, y en 1400, en Amberd, Périgord y Thiers. En el año 1540 se instala una fábrica en Friedrichburg (Dinamarca), y en Suecia, en el año 1550, bajo el reinado de Gustavo 1.
La fabricación de papel se impone en Inglaterra en fecha relativamente tarde. Al respecto se menciona que, en el año 1496, Wynkin de Worde imprimió un libro cuyo papel fue fabricado en un molino de Stevenage (Hertfordshire) y se agrega que en el libro de cuentas de Enrique VIl aparece, con fecha 25 de mayo de 1498, un recibo de 16 chelines y 8 peniques, que fueran pagados a un fabricante de papel.
En el año 1558, bajo la protección de la reina Isabel, un joyero de origen alemán, John Spielman, estableció un molino de papel en Dartfort (Kent). Tiempo después, yen reconocimiento por los servicios prestados, fue distinguido con el título de caballero, concediéndosele además el privilegio de ser el único que podía adquirir trapos en todo el condado de Kent por un período de 10 años.
Años más tarde varios hugonotes, que a causa de la revocación del Edicto de Nantes buscaron refugio en Inglaterra, dieron un gran impulso a
la fabricación del papel, de tal manera que a partir del año 1721 se producían anualmente en Inglaterra 300.000 resmas de papel.
El proceso tecnológico de fabricación del papel no experimentó modificaciones de importancia desde su introducción en Europa hasta fines del siglo XVI. La separación de las fibras de los trapos húmedos era realizada en forma rudimentaria (golpes de maza) y, para facilitar esta operación, se efectuaba previamente una especie de fermentación que denominaban “fermentación pútrida”, o bien se hervían en calderas abiertas con agua alcalinizada con cal. Las fibras así liberadas eran tamizadas a través de coladores y luego se exprimían en sacos o fundas para eliminar gran parte del agua. La desecación final se obtenía por simple exposición al aire seco extendiendo el material en fina capa. Se destaca que, a fin de facilitar la adherencia ulterior de la tinta al escribir, se sumergían las hojas de papel en soluciones gomosas y después de secado se satinaban a mano con una placa de marfil)
Diversas mejoras que se sucedieron en épocas posteriores permitieron instalar, a mediados del siglo V, los denominados molinos o pilas holandesas (“hollander”) para separación de las fibras de la materia prima.
Con la paulatina incorporación de máquinas adecuadas a partir del año 1800, la fabricación mecánica fue reemplazando el trabajo manual dando así nacimiento a una vasta industria que de continuo, y a pesar del desarrollo alcanzado, aporta innovaciones técnicas que permiten obtener un producto de renovada superación.
En el año 1806, lllig propone el “encolado” sobre la base de jabones resinosos que incorpora a la pasta, en sustitución de las colas animales.)
Otro adelanto importante a señalar es el “blanqueo” de la pasta, pues mientras que antes sólo resultaba posible obtener papel blanco a partir de materias primas blancas, el “blanqueo” de la pasta mediante cloro permite utilizar diversos materiales cualquiera sea su color original.
Con el progresivo aumento de consumo de papel pronto se hizo notar la falta de materias primas y, ante ello, se recurrió a fuentes naturales de celulosa susceptibles de ser trasformadas en papel. Estas sustancias sucedáneas son, en primer lugar, la madera desfibrada (KeIler, 1845) y la denominada “pasta química de madera” o “celulosa” (Mellier, paja, 1854; Rouledge, esparto, 1860); madera, Houghton, 1857; Tilgman, 1863; Eckman, 1874; Nitscherlich y Ritte Kellner, 1880).
Invenciones y progresos tecnológicos ulteriores permitieron el perfeccionamiento de maquinarias en mérito a un mejor conocimiento de los procedimientos mecánicos y químicos que integran el proceso de fabricación, lográndose un notable mejoramiento de la calidad del papel con paralelo incremento de la producción y disminución de costos.
MATERIAS PRIMAS EMPLEADAS EN LA FABRICACION DEL PAPEL
La estructura celular de determinadas especies vegetales presentan las cualidades exigidas para su empleo en la fabricación del papel, ya que poseen en grado necesario la tenacidad, flexibilidad y finura requeridas, una vez eliminadas las sustancias incrustantes y otras íntimamente adosadas.
El reino animal ofrece también materiales fibrosos, aunque de naturaleza proteica (no celulósica), tales como seda, lana, pelos, etc., que, sin embargo, no satisfacen las exigencias anotadas, si bien se menciona que la lana y la semilana se reservaron para fabricar clases especiales de papel.
Es interesante señalar que el reino mineral ofrece una sustancia fibrosa que se presta, en cierta medida, para la fabricación de papeles; nos referimos designación reservada a las finas fibrillas de un silicato natural (silicato doble de calcio y magnesio), y que también se menciona como amianto. El asbesto tiene la propiedad de comportarse como material termo resistente, y si bien carece de aplicación en la fabricación del papel, se confeccionan con sus finas fibrillas, hojas y cartones para uso industrial.
Dentro de las posibilidades de aprovechamiento que ofrecen las materias primas empleadas en la fabricación del papel, algunas pueden obtenerse directamente para tal objeto, mientras que otras son utilizadas previamente para determinados fines: telas, tejidos varios, redes de hilo, etc., que se destinan a las fábricas de papel cuando resultan inservibles para su uso.
Los tejidos y telas aparecen como materiales de reconocido valor práctico ya que las fibras, como consecuencia de su uso, lavados, etc., resultan aptas para su ulterior procesamiento en la fabricación de papel.
Todo resto de tejido y los trapos propiamente dichos se identifican con la denominación genérica de trapos.
Los papeles usados, en especial los de recorte de papelería, pueden utilizarse como materia prima adicional por tratamiento adecuado. Estos recortes se prefieren a los impresos puesto que éstos resisten el tratamiento de blanqueo, ya que muchas tintas de imprenta contienen, como pigmento base, negro de humo (carbón finamente disperso), muy resistente a los agentes químicos que se utilizan en la fabricación del papel.
Trapos
Hasta mediados del siglo XIX los trapos constituyeron casi la única materia prima para la fabricación del papel. Se sostiene que, si bien en la actualidad se fabrica papel sin el empleo de trapos, constituyen una materia prima muy importante e insustituible en la obtención de papel de primera calidad (papel biblia para impresiones finas).
En la fabricación de papel de escribir e imprimir presentaron importancia práctica los trapos de lino, cáñamo y algodón, mientras que los tejidos de seda y lana se reservaron para fabricar papel de embalar.
a) Trapos de hilo o lino
del líber (parte del tronco de los árboles dicotiledóneos que se halla entre la corteza y la madera) de este vegetal. Son células de forma regular, de sección cilíndrica, de extremos cónicos o romos, rara vez de forma aplanada o en punta. El espacio interno de la célula es casi siempre muy reducido y aparece como una línea oscura. (Fig. 1)
La longitud de la célula aislada es muy variable y se halla comprendida entre 2 a 4 cm. y un diámetro de 0.015 a 0.017 mm. Especificase que las medidas anotadas corresponden a las unidades enteras, originales, ya que el material que se utilizaba para la fabricación de papel contenía células incompletas. Como característica especial, se menciona la exfoliación de las capas de condensación al retorcer las fibras de lino. De los extremos de la misma y también lateralmente, penden pequeñísimas fibras que forman, a lo largo de la fibra misma, pequeños abultamientos que se suceden en forma irregular.
Es importante destacar que este aspecto es tan característico en las fibras empleadas en la confección de tejidos que permite, aun analizando los papeles con ellas fabricados, reconocer con certeza el origen de la materia prima utilizada. Agrégase que esta característica no se presenta en otras fibras vegetales como el esparto, paja, etc., que presentan gran semejanza con las fibras de lino.
b) Trapos de cáñamo, cuerdas y cabos gruesos
Las fibras de cáñamo que integran el líber, presentan una longitud de uno a varios centímetros, siendo su sección cilíndrica, si bien no tan regular como las fibras de lino. Los extremos de las fibras son generalmente romos y, en ocasiones, pueden observarse algunos de forma elíptica.
Las células no modificadas por tratamiento alguno no presentan la superficie rayada, mientras que las procesadas muestran líneas paralelas a lo largo de las mismas. Estas células no ofrecen características especiales; la membrana celular es, en ocasiones, de gran espesor, y la cavidad cubre, de ordinario, un tercio del espesor de la unidad; su diámetro varía entre 0.015 a 0.028 mm. (Fig. 2)
Tanto las fibras de cáñamo como las de lino se caracterizan por su suavidad y flexibilidad, propiedades que, unidas a su gran resistencia, las hace muy aptas para fabricar papel.
c) Trapos de algodón
El algodón es el material natural que más se acerca a la celulosa pura. Constituye la fibra que recubre las semillas del algodonero (Gossypium). Las fibras están constituidas por células largas, lisas, no ramificadas, por lo general retorcidas sobre su eje, longitud variable entre límites extensos según la especie, mientras su diámetro se halla comprendido entre 0.012 a 0.042 mm. La pared celular es relativamente delgada, en ocasiones realzada a manera de orIa; el lumen es ancho, tres o cuatro veces más que las paredes. El lumen aparece generalmente vacío, a veces presenta granulaciones del primitivo protoplasma desecado. La fibra de algodón se halla revestida, en estado bruto, por una delgadísima cutícula, revelable al examen microscópico directo. (Fig. 3) La resistencia de las fibras de algodón no es igual a la que ofrecen las de lino y cáñamo, pero como poseen una gran flexibilidad y finura, pueden emplearse con las de lino para fabricar un papel de buena calidad. Destacase que el papel fabricado exclusivamente con algodón es menos compacto y resistente que el fabricado con lino, si bien por la mayor elasticidad de sus fibras resulta más esponjoso y apto para absorber líquidos.
Sustancias sustitutivas de los trapos
La progresiva demanda de fibras celulósicas, imposible de satisfacer con el aporte de los trapos de similar composición, impuso recurrir a otras fuentes de abastecimiento, destacándose en un principio el empleo de materias primas vegetales como la paja, esparto, madera, yute y algunas otras.
Ya en épocas pasadas, mucho antes de que el consumo de papel exigiera inusitado reclamo, se consideró conveniente sustituir los trapos por materiales celulósicos distintos.
En el año 1765, Schafer publicó, en Regensburg, una obra en la que describía diferentes plantas con las cuales había fabricado papel sin el agregado de trapos. El mismo autor, en 1772, dio a conocer una segunda versión que contenía muestras de papel fabricado con 60 plantas distintas, mencionando otras con las cuales presumía obtener similar resultado.
El primer procedimiento práctico para obtener papel con sustitutivos de trapos fue introducido por Matthias Koops en el año 1800, quien obtuvo una patente inglesa para fabricar papel a partir de la paja, madera, papel impreso y otras sustancias, sin emplear trapos de ninguna especie.
Pero no todas las plantas son aptas para fabricar papel, a pesar de su contenido celulósico. Las membranas celulósicas de todas las células vegetales que tienen forma redondeada o poligonal, o aplastada, no podrán proporcionar una hoja de papel sólido y resistente, ya que originan una masa esponjosa, sin cohesión alguna. Por lo tanto estas formas celulares, a pesar de su contenido celulósico, resultan inadecuadas para fabricar papel. Una hoja resistente sólo es suministrada por membranas celulares cuya longitud exceda varias veces su ancho; es decir que presente caracteres semejantes a los de las fibras. Es suficiente que tengan pocos milímetros con tal que su anchura guarde relación con su longitud. A la cualidad mencionada debe agregarse un cierto grado de “ligereza”, siendo necesario, en caso contrario y como en realidad acontece, separar las materias extrañas adosadas con el fin de obtener la fibra en estado de pureza.
(En los vegetales las células se hallan unidas y aglutinadas formando tejidos por mediación de una sustancia intercelular; a su vez, las membranas celulares contienen lignina, y muchas células incluyen resinas, grasas, colorantes, etc., además de material proteico en variable proporción, que deberán eliminarse, en mayor o menor grado, antes de habilitarlas para la fabricación del papel9 Fundamentalmente deben separarse o extraerse las fibras celulósicas de los otros componentes o incrustantes sin dañar la estructura e integridad de la fibra. En el caso de la madera, lo mismo que en todo material lignocelulósico, el principal incrustante es la lignina.
Es de especial interés conocer nuestra disponibilidad de material celulósico aprovechable para la fabricación de papel.
MATERIAL CELULOSICO DE LA REPUBLICA ARGENTINA 1. Maderas. Bosques naturales. Bosques cultivados.
2. Bagazo de la caña de azúcar. 3. Residuos agrícolas (paja de trigo).
4. Otras fuentes. “Linter” de algodón, “Sudan grass”, cáñamo, estopa de lino, palmera Caranday.
Como aporte complementario menciónase la recuperación de papeles en desuso, denominados comúnmente “recortes” y que generalmente se destinan para fabricar “papeles grises”, “cartón gris”, papeles para corrugar o bien para ser utilizados en la preparación de mezclas (pastas) de diversos tipos.
En la práctica se distinguen:
a) Recortes de primera: material homogéneo y limpio.
b) Recortes de segunda: material heterogéneo y poco limpio. c) “Refile”: en general, material de calidad.
d) Planillas: desechos de talleres gráficos, oficinas, etc. Diarios y revistas.
Las fuentes naturales que se indican contienen celulosa impurificada cuya separación integra una parte del proceso de fabricación del papel; los recortes contienen celulosa procesada, en mayor o menor grado, según el tipo de papel, que sólo debe recuperarse.
La fibra de celulosa es, por lo tanto, el componente básico, fundamental, del papel. La celulosa es el polisacárido o poliosa (compuestos que resultan de la condensación de n moléculas de osas, pentosas o hexosas, con pérdida de agua) de sostén de los vegetales, representando aproximadamente la mitad de los constituyentes de las paredes celulares que forman la madera. Es también el principal componente de la pared celular de las pajas y cañas.
En las células vegetales jóvenes la celulosa se halla pura; a medida que se desarrollan y envejecen se depositan incrustaciones (sustancias pécticas y lignina). Otras fibras vegetales como el yute, cáñamo, lino, ramio, etc., constituyen formas de menor pureza en relación con el algodón.
Es naturalmente un material fibroso muy resistente, de fibras suaves al tacto, insoluble en frío y en caliente en casi todos los solventes. La longitud de las fibras celulósicas oscila, en general, entre uno a tres milímetros.
No se conocen otras fuentes naturales distintas de los vegetales, pero se menciona que sólo los tunicados —animales marinos— contienen celulosa.
Celulosa
La celulosa de manera se halla formada por dos especies químicas muy relacionadas: alfa y beta celulosa, separables por tratamiento con solución acuosa de hidróxido de sodio al 17,5 %, que disuelve la forma 13. Ambas celulosas están formadas por unidades de glucosa. El algodón está formado por alfa celulosa.
La acción drástica de los ácidos sobre la celulosa produce, en último término, glucosa (C6H1206), y ésta, en la forma cíclica de piranosa, constituye la unidad química a partir de la cual se integra la molécula de celulosa.
Los números entre paréntesis corresponden a la ubicación de los átomos de carbono en la molécula de la glucosa.
La estructura cíclica de la piranosa (para el caso de la glucosa, glucopiranosa o alfa D-glucopiranosa) se une entre sí formando largas cadenas de átomos de oxígeno que ligan el carbono 1 de una unidad con el carbono 4 de la unidad inmediata; la unión así establecida es de tipo beta.
En la representación plana de la celulosa que se expone a continuación, se excluyen, para simplificar, los átomos de carbono que, en cambio, aparecen en las unidades constitutivas precedentes (alfa y beta glucosa).
La configuración de la celulosa así representada, da cuenta de los productos que se obtienen por tratamiento hidrolítico.
Mientras que el tratamiento drástico con los ácidos produce en última instancia glucosa, la hidrólisis mesurada conduce a la obtención de derivados que contienen variadas unidades de glucosa; tales son las dextrinas.
En condiciones especiales pueden originarse grandes cantidades de celobiosa o celosa, y por eso se supone que la celulosa es un producto de polimerización de este disacárido, que constituiría la unidad química base.
La celobiosa (4-beta-D-glucopiranosil-D-glucosa) es atacada por los ácidos con formación de dos moléculas de glucosa.
Este disacárido es reductor y no es afectado por la maltasa (sistema enzimático presente en la levadura de cerveza), pero sí por la emulsina (sistema enzimático presente en muchos vegetales); la celobiosa es, por lo tanto, un 13-glucósido.
La existencia de numerosos grupos hidroxi (-OH) en la molécula de la celulosa hace probable que los ácidos uránicos de las gomas, pectina y lignina se hallen esterificando la celulosa de las paredes celulares.
La celulosa es insoluble en agua y en todos los solventes orgánicos, pero es soluble en un reactivo especial denominado de Schweizer (solución de óxido de cobre en amoníaco, de color azul intenso). La disolución de óxido de cobre en etilendiamina también disuelve la celulosa e igual efecto muestra una solución de cloruro de zinc. La celulosa es, asimismo, soluble en soluciones del 30-50% de hidróxidos de amonio cuaternarios y es digerida por varias bacterias y mohos, algunos protozoarios e invertebrados; el jugo hepatopancreático del caracol hidroliza la celulosa con formación de celobiosa.
Los hidróxidos alcalinos diluidos no la afectan pero las disoluciones al 13% hinchan las fibras que se acortan longitudinalmente; se obtiene así lo que se denomina celulosa hidratada o hidrocelulosa, sin que tal denominación configure la formación de un hidrato.
La información sobre el tema señala que existen diversas celulosas y aunque todas las moléculas de celulosa se hallan formadas por iguales unidades, el grado de polimerización, que representa el valor medio del número de unidades de glucosa de la molécula, varía en las distintas celulosas;
El principal producto obtenido de la celulosa por el ensayo de metilación de Haworth o ensayo del grupo terminal, es la 2,3,6-trimetil-glucosa, acepándose un máximo apropiado de 0.5% de tetrametilglucosa; por lo tanto debe admitirse que la celulosa está formada por una disposición lineal de unidades de D-glucopiranosa unidas por enlaces beta (1 — 4) glucosídicos.
Hemicelulosas
El tejido celulósico de las paredes celulares de los vegetales es continuo pero esponjoso, y en los intersticios se hallan depositados, como materiales incrustantes, además de lignina, sustancias de naturaleza polisacárida que acompañan a la celulosa e hidrolizables (su hidrólisis conduce a la formación de azúcares y derivados de carácter ácido). El grupo comprendido en esa definición no es, químicamente, homogéneo, ya que comprende pentosanas y hexosanas de menor condensación que la celulosa y, además, polisacáridos con unidades de ácidos urónicos que en parte se hallan ligados a la lignina. En la constitución de las hemicelulosas entran dos tipos de polisacáridos: polisacáridos amorfos (incrustantes del tejido celulósico) y polisacáridos de cadena corta, que integran el tejido celulósico y que se hallan asociados con la celulosa. Estos tipos de polisacáridos presentan también diferencias químicas; en los incrustantes predominan los ácidos urónicos (ácidos D-glucurónico y ácido D-galactourónico) y azúcares (xilosa, arabinosa, glucosa y galactosa). Las hemicelulosas asociadas a la celulosa se denominan celulosanas y no contienen unidades de ácidos uránicos. Las celulosanas son hexosanas o pentosanas relativamente simples. En general, las hemicelulosas son insolubles en agua, pero solubles en soluciones alcalinas, de las que son precipitadas por los ácidos o por el alcohol.
Algunos autores, entre ellos Grant, J., mencionan el término holocelulosa para identificar a las celulosas y hemicelulosas que constituyen el esqueleto de la fibra cruda.
Los procesos de alto rendimiento para la obtención de pulpa producen la retención de mayores cantidades de hemicelulosas en el producto terminado. Estas pulpas se hidratan fácilmente en la operación de “batido” y, además de otras cualidades, producen papeles que se corrugan bien, en especial cuando no están blanqueadas.
Por su parte Lehninger, A.L. consigna que en las paredes celulares de todas las plantas la célula está rodeada por fibrillas de celulosa densamente empaquetada con una ordenación regular, casi cristalina. Estas fibrillas están cementadas por una matriz constituida por otros tres materiales polímeros: la hemicelulosa, la pectina y la extensina. El más abundante de estos materiales lo constituyen las hemicelulosas, no relacionadas estructuralmente con la celulosa, sino que son D-xilanos, polímeros de la D-xilosa y cadenas laterales de arabinosa y otros azúcares.
La pectina es un polímero del metil-D-galactouronato. Por su parte la extensina, que es una proteína, está unida en forma covalente a las fibrillas de celulosa y presenta un gran contenido de restos de hidroxiprolina.
Las paredes celulares de las plantas superiores pueden compararse a estructuras de hormigón armado en que las fibrillas de celulosa corresponden a las varillas de acero y el material de la matriz es el cemento. Estas paredes son capaces de soportar tensiones enormes.
Almidón
Es el polisacárido de reserva más abundantemente distribuido en la naturaleza y constituye el material alimenticio de gran número de vegetales. Se almacena, de preferencia, en las raíces, tubérculos, semillas, etc., siendo la fuente de energía de los embriones. Depositado en forma de gránulos, presenta estriaciones que, por el tamaño y forma son propios de cada vegetal y permiten su identificación por microscopía directa.
No puede afirmarse que el almidón de todos los vegetales sea de la misma especie química, pero las comprobaciones realizadas señalan que se halla constituido por condensación de moléculas de alfa-D-glucosa. Casi totalmente insoluble en agua fría, produce un líquido viscoso con agua caliente que, por enfriamiento, si la concentración es suficiente, adquiere consistencia gelatinosa (engrudo de almidón). Se identifica fácilmente por tratamiento con soluciones diluidas de yodo (reactivo de Lugol, etc.), con las que origina intenso color azul, que desaparece por progresivo calentamiento y reaparece por nuevo enfriamiento.
Los gránulos de almidón observados al microscopio polarizado presentan estructura cristalina; las investigaciones mediante los espectros obtenidos con rayos X confirman la existencia de una red cristalina. No es un compuesto homogéneo; está formado por dos polisacáridos: la beta-amilosa, amilosa o granulosa, y la alfa amilosa, amilopectina o eritroamilosa. Ambos son polímeros de la glucosa y, por hidrólisis, originan glucosa o maltosa, pero difieren notablemente por sus propiedades y por su estructura. La amilosa es soluble en agua caliente, dando soluciones débilmente viscosas; se caracteriza por el color azul intenso que produce con el yodo; la amilopectina es difícilmente dispersable en agua; las suspensiones son opalescentes y muy viscosas, funcionando como coloide protector de la amilosa. Por lo tanto la consistencia gelatinosa del engrudo de almidón es debido a la amilopectina; con las soluciones diluidas de yodo produce color rojo pardo, violeta o púrpura. El color con el yodo está ligado a la estructura; las cadenas rectas de glucosa (caso de la amilosa) producen color azul; las cadenas ramificadas (caso de la amilopectina) producen color rojo; de la relativa proporción resulta violeta, púrpura, etc.
Ambos integrantes, amilosa y amilopectina, se hallan presentes en variables proporciones en los diferentes almidones, pero predominando, en general, la amilopectina, que representa el 70-75% del almidón; el resto está constituido por amilosa.
Por acción de los ácidos diluidos y en caliente, el almidón se hidroliza (sacarificación) originando D-glucosa.
Se menciona que uno de los agentes encolantes más importantes es el almidón, y aun cuando posee poca capacidad de mejorar la resistencia al agua, endurece la hoja, mejora la resistencia y aumenta la retención. En general se agrega junto con los encolantes ordinarios, en los casos en que la textura, el hojeo y la resistencia sean las características del papel terminado. Se hace
ro o parcialmente solubilizados por acción enzimática). Si las condiciones de preparación se controlan cuidadosamente, se obtiene un producto de alta calidad, que es soluble en agua caliente y, sin embargo, es retenido por la fibra y produce el efecto deseado.
Lignina
Es una sustancia amorfa que existe, unida a la celulosa, en los tejidos vegetales lignificados. La madera contiene de 25 a 30%. Se puede disolver tratando la pulpa de madera con dióxido de azufre (SO2) y agua de cal [(OH)2Ca]; se originan derivados sulfónicos solubles, y de estas disoluciones se obtienen diversas ligninas precipitadas. La lignina, cualquiera sea su origen de especie, tiene aproximadamente la misma composición cuali-cuantitativa. Freudenberg supone que su estructura es la de un polímero de un alcohol coniferílico, según fórmula que sigue:
n: aproximadamente igual a 12. Estructura temporaria sujeta a modificaciones según nuevos estudios.
Más simplemente, otros autores la consideran integradas por unidades derivadas del fenilpropano.
LA INDUSTRIA DE LA MADERA
La madera se califica como materia prima renovable. Entre sus numerosas aplicaciones se mencionan: fabricación de muebles, material o elementos de construcción, industrias diversas; producción de celulosa o “pasta de disolución” para la fabricación de fibras sintéticas (rayón, acetato de celulosa), celofán, explosivos, etc.; producción de pulpa o pasta para la fabricación de papeles y cartones; fabricación de tableros para elementos estructurales (“hardboard”, etc.). Ciertas especies proveen esencias (abetos, alerces, pinos, terebintos); caucho (Hevea braziliensis), tanino; resinas, aceites, colorantes, etc.
Composición química
La composición cuali-cuantitativa según consigna Abad, R.N., es la que sigue:
Menciona este autor que, por su pureza o solubilidad en los hidróxidos alcalinos, se distinguen tres tipos de celulosa: alfa, beta y gama, usándose la primera de ellas, que representa la forma más pura, para la fabricación de seda artifical (rayón).
Una tabulación de valores debida a Lynch, D.F.J., especifica los siguientes porcentajes:
Estructura física
La madera está formada por células alargadas denominadas fibras, de 0.8 a 5 mm de longitud.
Tipos de madera
Se clasifican de acuerdo con la longitud de las fibras.
a) De fibra larga: longitud entre 2 a 4 mm, denominadas, a veces, “maderas blandas”. Este tipo de fibra se encuentra en las coníferas (abeto, araucaria,
b) De fibra corta: longitud entre 0.8 a 2 mm, denominada, a veces, “maderas duras”. Este tipo de fibra se encuentra en las gimnospermas: son los árboles de hojas anchas (Latifoliadas) que caen en otoño-invierno y constituyen la mayor parte de las especies más abundantes en el hemisferio sur (sauce, eucalipto, álamo, etc.).
Agrégase que las maderas de fibras largas producen las pastas y papeles
más resistentes; las maderas de fibras cortas otorgan al papel mejores características superficiales.
Principales especies de uso papelero
Las maderas utilizadas en nuestro país para la fabricación de papel se clasifican, de acuerdo con la longitud de las fibras, en la forma que se indica: 1. Maderas de fibra larga. Este tipo de fibra se obtiene de las coníferas, en especial de los pinos, araucarias y podocarpus. Comprende las siguientes especies: Pino Paraná (Araucaria angustifolia), en la región noreste (Misiones); Pino del cerro o Pino Tucumano (Podocarpus parlatorei), en las provincias de Jujuy y Tucumán; Pino Elliotto (Pinus Elliotti), en Misiones; Pino Pehuén (Araucaria Araucana), en Neuquén; Pino Taeda. Algunas de estas especies son originarias de Estados Unidos (Pinus Elliotti y Pino Taeda).
La mayoría de estas maderas integran bosques naturales (Misiones, Jujuy, Tucumán y Salta), mencionándose que algunos ejemplares de pino pehuén alcanzan una altura de 40 metros. Existen también coníferas en bosques cultivados en las provincias de Entre Ríos, Santa Fe, Córdoba, Buenos Aires y Delta del Río Paraná. Consignase, además, que estas maderas de fibra larga proporcionan el material básico para la fabricación de papeles en los cuales debe predominar la resistencia mecánica (papel Kraft, papel para bolsas de cemento, azúcar, etc.).
Es importante hacer notar que, en nuestro país, las coníferas se desarrollan en forma rápida, ya que a los ocho años puede efectuarse el primer raleo, mientras que en Europa demoran alrededor de veinticinco años.
El establecimiento asentado en Puerto Piray (Misiones), de Celulosa Argentina, produce celulosa de fibra larga. En otros países se emplean Otros tipos de pinos, abetos, “spruce”, “Douglas fir”, etc.
2. Maderas de fibra corta. Este tipo de fibra se obtiene de árboles de copa frondosa, destacándose las Salicáceas (Sauce-álamo) y las múltiples variedades de Eucaliptus.
Existen bosques naturales en el oeste patagónico donde predominan el Guindo, el Gaigüe y la Lenga. En el Delta del Río Paraná existen bosques cultivados de salicáceas, mientras que las distintas variedades de eucaliptus se distribuyen en las provincias de Buenos Aires, Entre Ríos, Santa Fe, Misiones y Córdoba. Entre las principales especies se mencionan: Salix alba (Sauce-álamo); Salix babilónica (Sauce llorón); Salix humboldtiana (Sauce colorado); Populus euroamericana (Alamo) y Populus deltoides (Alamo carolina), que se desarrollan en la zona del
Delta del Río Paraná; Nothofagus betuloides (Guindo); Nothofagus dombeyi (Caigüe) y Nothofagus pumilio (Lenga), de Neuquén a Chubut.
Dentro de las variedades de eucaliptus que se desarrollan en las provincias de Buenos Aires, Entre Ríos, Santa Fe, Misiones y Córdoba, se destacan: Eucaliptus rostrata, Eucaliptus viminales, Eucaliptus globulus “Eucaliptus”, Eucaliptus tereticornis, Eucaliptus ovata y Eucaliptus saligna.
Las maderas Latifoliadas se utilizan para obtener, de preferencia, “pastas semiquímicas”. Abad, R.N., destaca que la zona del Delta de Río Paraná es una fuente abundante de maderas de fibra corta, agregando que la margen derecha del Río Paraná, desde Campana a Rosario, constituye una franja óptima para la instalación de fábricas de celulosa.
En el resto del mundo se usan también distintas variedades de eucaliptus, álamos, abedul, haya, etc.
Bagazo de la caña de azúcar
El residuo de la molienda de la caña de azúcar (bagazo) es un material fibroso apto para la fabricación de “pasta celulósica”, de fibra corta.
Se menciona que si este material se utilizara exclusivamente para obtener celulosa se cubriría el déficit celulósico del país, pero los ingenios azucareros lo utilizan como combustible para alimentar las calderas y sólo el remanente se destina a la fabricación de papel.
Al respecto es importante destacar que en la provincia de Tucumán, está a punto de concretarse la radicación de una fábrica de papel para diario a partir del bagazo de la caña de azúcar, cuya inversión alcanza a 170 millones de dólares. La explotación comercial de este complejo permitirá abastecer el 30% del mercado interno del consumo nacional, ahorrando al país una significativa masa de divisas. De concretarse el proyecto de referencia, con la incorporación de una nueva tecnología en pleno desarrollo en el Perú y con pruebas sobre viabilidad y eficiencia, será posible producir un papel suficientemente elástico para soportar altas velocidades de impresión.
Según los cálculos correspondientes a la zafra de 1977, Tucumán produjo el 61,5% del total de bagazo de nuestro país. Se menciona que el consumo previsto para la planta a radicarse en la localidad de Reducción, en una zona estratégica, con varios ingenios a su alrededor, seguras vías de comunicaciones viales y ferroviarias, línea de abastecimiento de gas, que reemplazaría al bagazo como combustible, suficientes caudales de aguas superficiales y subterráneas y demás servicios de infraestructura, es de 440.000 toneladas anuales, que pueden ser suministradas por los ingenios tucumanos sin inconvenientes.
La fabricación de papel para diario, a partir del bagazo, proviene del aprovechamiento de uno de los desechos de una planta industrial, como lo es la caña de azúcar que-se cosecha anualmente (sus cepas duran 10 años o más) y cuya superficie bajo cultivo asegura los requerimientos de la fábrica,
de papel exige forestaciones especiales cuyo desarrollo necesita, por lo menos, un período de cinco años para su aprovechamiento.
La caña, en su procesamiento industrial, tras producir azúcar, alcohol y otros derivados, ofrece sin costos adicionales, la materia prima para este tipo de papel.
Es oportuno destacar que el Ingenio Ledesma (Jujuy) cuenta con una planta integrada para producir “pasta química blanqueada”, que trasforma en papel, para escritura de buena calidad.
RESIDUOS AGRICOLAS
De la paja de trigo se obtiene una pasta celulósica de fibra corta de buena calidad. Consignase que, si bien constituye una fuente celulósica muy importante, inconvenientes de carácter práctico limitan manifiestamente su empleo. Entre ellos se mencionan:
a) Acopio del material en sólo dos meses para todo el año. b) Alto costo del manipuleo (material voluminoso).
c) Ubicación de la planta en relación con los centros de consumo.
d) Limitación de los tipos de papeles a obtener (accesoriamente podría obtenerse pasta química blanqueada).
c) Gran extensión a recorrer puesto que se trata de cultivos extensivos.
La mayoría de las fábricas que utilizan paja de trigo producen pastas Semiquímicas que luego se destinan para la fabricación de papeles para Corrugar.
OTRAS FUENTES CELULOSICAS Linter de algodón
Se denomina “linter” de algodón o borra, a los residuos de algodón que restan adheridos a la semilla después de la separación de la fibra larga. Según el proceso de desmote se pueden obtener tres calidades:
Primer corte: Fibra de longitud promedio, 7 mm. Proviene del primer paso del desfibrador.
Segundo corte: Fibra de longitud promedio, 4 mm. Proviene del segundo paso del desfibrador.
Borra mota: Fibra proveniente del raspado de los pedazos de cascarilla después de separados de la semilla.
El “linter” de algodón se utiliza, en especial, para obtener a-celulosa, que posteriormente se destina para la trasformación en acetato o xantato de celulosa, lacas, plásticos y explosivos. La seda artificial o rayón se elabora con alfa-celulosa.
fábrica REYSOL instalada en Zárate produce a-celulosa química blanqueada (proceso soda).
Sudan grass (Sorghum sudanense)
Conocido también con las denominaciones de Pasto Sudan, hierba de Sudán. Es una planta forrajera cultivada en nuestro país para la obtención de forraje verde durante la primavera, el verano y el principio del otoño. Se menciona que proporciona un buen material para obtener pasta celulósica de fibra corta. De características similares a la paja de trigo, se procesa de manera similar, constituyéndose en material sustitutivo. Las consideraciones expuestas para la paja de trigo en cuanto se relaciona con su explotación, son extensivas al sudán grass.
Palmera Caranday. Estopa de lino. Cáñamo
La palmera Caranday crece en forma natural en las provincias de Córdoba, Santa Fe, Entre Ríos, Santiago del Estero, Tucumán, Salta, San Luis y Corrientes. El tronco produce fibras cortas de elevado rendimiento en celulosa. Estopa de lino y cáñamo: Se utilizan para la fabricación de papel para cigarrillos.
Kenaf. El Kenaf, mencionado en el año 1954 por Lathrop y Nelson como material celulósico para la fabricación del papel, adquiere, en publicaciones de reciente data (1978), renovada importancia ante la progresiva extinción y reducción de la superficie boscosa, destinada a la producción de madera.
Esta planta, que se desarrolla en la India, se parece mucho a la mata de marihuana, desconociéndose, sin embargo, sus cualidades medicinales; en cambio se sabe que puede utilizarse para fabricar papel. Al respecto, el doctor G. Killinger, de la Universidad de Florida, estima que ante la extraordinaria demanda de papel y la escasez de pino (principal fuente de pulpa), esta planta (kenaf) puede resolver el gran problema. Destacase que la cosecha de kenaf produce de cinco a siete veces más pulpa por hectárea al año que la de pino: además, puede ser usada en un año, mientras que los pinos tardan quince años en crecer lo suficiente para ser utilizados. Rinde alrededor de 20 toneladas por hectárea y puede ser procesada más fácilmente que la madera, requiriendo menos tiempo y menos “química”. Se agrega que el cultivo de esta planta única tiene la ventaja de contener proteínas en sus hojas, por lo cual puede ser usada en la alimentación humana y animal.
EL PROCESO DE FABRICACION DE “PASTAS”
Para trasformar la madera en papel es necesario, en primer lugar, separar las fibras (desfibrado). La fibra, mecánicamente separada, contiene incrustantes y otras sustancias, pero puede procesarse, sin tratamiento separativo o extractivo alguno, para la obtención de la denominada pasta mecánica, que
peles que no exigen gran resistencia mecánica (papeles tisú para servilletas, toallas, higiénicos, etc.) o de calidad inferior. Esta “pasta mecánica” es dura y relativamente poco apta para formar “la hoja” y, el papel fabricado con ella, resulta quebradizo. Por tal razón, no se emplea nunca sola sino como material adicional, incorporándola en variadas proporciones a pastas más purificadas. Los papeles confeccionados con pastas mecánicas adquieren con el tiempo un color amarillento típico (caso de los papeles de diarios viejos o expuestos al sol).
La fibra mecánicamente separada y sometida a tratamiento químico para eliminar las sustancias no celulósicas (incrustantes y otras), produce una pasta química que contiene fibras blandas, esponjosas y puede trasformarse en papel sin agregado de material adicional algún (excepto el “encolado” y la “carga”). La ausencia de materias incrustantes elimina la posibilidad de alteración objetiva en el aspecto del papel por simple acción del tiempo (“envejecimiento”). Esta pata, procesada por vía química, conduce a la obtención de un producto puro (celulosa o pasta química). Adviértase que la “pasta mecánica” se destina para la fabricación de papeles ordinarios o cartones en los cuales el aspecto es cuestión secundaria, mientras que la “pasta química” se emplea, de preferencia, para fabricar papeles de buena calidad. Según el tipo de papel a obtener, se utilizan mezclas en variable proporción de ambas pastas)
Además de las pastas clásicas (“mecánica” y “química”), últimamente han tomado auge las pastas semiquímicas y las Quím.-mecánicas. Las pastas “semi-Química’ son, en principio, tratadas como las químicas, pero con reducida cantidad de reactivos, lo que abarata el proceso, y luego se someten; en parte, a tratamiento mecánico. Se obtiene así un producto menos puro, pero muy apto para cierto tipo de papeles.
Las pastas “Quimi-mecánicas” o “mecano-químicas”, constituyen una variante de la semi-química, en las que domina el proceso mecánico,
El ingeniero Felipe Mussi ha confeccionado un cuadro general de las pastas celulósicas más comunes en el que se especifica: proceso utilizado, tratamiento, rendimiento y usos.
1.
Pasta mecánica
La pasta mecánica se obtiene por tratamiento mecánico de la madera desfibrado). La pulpa así obtenida es de bajo contenido en celulosa y poco resistente En esencia, el procedimiento consiste en dividir o “astillar” mecánicamente la madera, previamente trozada y descortezada en contacto con agua.
imputables a la fracción no celulósica de la madera. Se recomienda el empleo de maderas duras y blancas como el álamo y el sauce.
El proceso de obtención de la pasta mecánica comprende: a) Preparación de las maderas
b) Molido c) Cribado d) Depurado e) Espesado f) Desecado
a) Preparación de las maderas
La preparación de las maderas comprende el trozado y el descortezado. El trozado consiste en seccionar los troncos en segmentos de 60 cm. de longitud. La separación de la corteza (descortezado) puede obtenerse mediante “cuchillas”, en “tambor giratorio” o “a presión de agua”.
Otras referencias señalan que el “pulpeado mecánico” puede obtenerse por dos procedimientos, según la forma de producir el desfibrado:
1. Procedimiento “a la piedra”.
2. Empleo de discos “chipeadores” (1).
La pasta mecánica “a la piedra” se obtiene desfibrando directamente los segmentos con grandes piedras rotativas cuya superficie se halla cubierta con un material abrasivo como el carburo de silicio o la alúmina.
El desfibrado a disco, “chipeado”, se realiza mediante dos discos metálicos que giran enfrentados y en sentido contrario a gran velocidad; la superficie estriada de estos discos es la que produce el desfibrado de los “chips”. Se menciona que las plantas más modernas de pasta mecánica utilizan este último sistema, ya que, además de obtenerse una mejor calidad de pasta, permite un tratamiento químico previo al desfibrado en casos de otros tipos de pastas.
b) Molido
El molido se realiza con agua para neutralizar el calor de fricción y separar las fibras por flotación. Los molinos clásicos son de tres o varias cámaras y en ellos la madera se presiona con agua contra la muela; en el molino vertical la presión se
(1) “Chipeadores” deriva de “chip”, que significa “desmenuzar”, “hacer pedazos menudos una cosa”, ‘hacer astillas si se habla de leña o madera”.
El material molido pasa a un tamiz separador de astillas colocado sobre un foso y, a continuación, la pasta es cribada para separar el material grueso que es derivado a un refinador.
d) Depurado
El material del refinador pasa a los depuradores donde se mezcla con el molido fino proveniente del cribado.
e) Espesado
La fibra decantada, pasa a un prensapastas en el cual se obtiene el material lignocelulósico con un 60 % de agua (40 % de pasta seca).
f) Desecado
El agua de los espesadores se recupera e ingresa nuevamente a los molinos, pero antes se filtra para recuperar fibras arrastradas; se agrega agua al circuito para reponer pérdidas y mantener baja la temperatura.
El proceso descripto se utiliza cuando se dispone de energía a bajo costo, pero cabe señalar que últimamente la tecnología, en materia de fabricación de pastas, ha simplificado el procedimiento reduciendo la madera a astillas (chips) que luego pasan por refinadores a discos. Este procedimiento tiene la ventaja práctica de no dañar tanto la fibra como ocurre en el desfibrado clásico, por lo cual las pastas resultan más resistentes.
Aplicaciones: Las pastas mecánicas son destinadas, de preferencia, para fabricar papel para periódicos, cartón para cajas, empapelar paredes y para mezclar con pastas químicas con el fin de abaratar ciertos tipos de papeles. Cuando estas pastas son blanqueadas, se usan para cartulinas y para el denominado papel obra segunda. Tanto la pasta mecánica cruda como la blanqueada se usan también para papel tissue.
En la figura 5 se ofrece un esquema del proceso de fabricación de pasta mecánica según la técnica descripta.
II. Pasta al sulfato
La “pasta al sulfato”, denominada comunmente “pasta Kraft”, se obtiene por vía química en medio alcalino. Como reactivos, en la preparación de esta pasta intervienen el hidróxido de sodio (Na OH) y el sulfuro de sodio (SNa2). El hidróxido de sodio se denomina comercialmente soda cáustica y, comunmente, soda o sosa.
alternativa por su bajo precio, en el año 1879. Con la madera mejora notablemente el rendimiento y la resistencia, si bien el color es más pobre; el blanqueo resuelve esta dificultad sin afectar mayormente las ventajas del método. Los papeles correspondientes a las pulpas Kraft se clasifican entre los más resistentes de su tipo. Además, el sulfato de sodio actúa indirectamente, puesto que debe reducirse a sulfuro de sodio mediante el carbón que se origina en la etapa de combustión del proceso de recuperación.
Los procesos de obtención de pastas químicas o semiquímicas comprenden, en líneas generales, los siguientes pasos:
1. Preparación de la madera. 2. “Chipeado” (corte en astillas). 3. Cocción (con lejía y vapor).
4. Lavado (esta operación puede incluir recuperación del líquido de cocción). 5. Refinado.
6. Desecado.
Consignase que este método es muy apropiado cuando se utilizan maderas de coníferas, ya que permite separar sus aceites y resinas.
El proceso de obtención de pastas químicas en general, comprende las siguientes operaciones:
1. Corte de los troncos.
2. Descortezado de los troncos.
3. Chipeado o astillado mediante máquinas “chiperas” o “astilladoras”. 4. Almacenaje de chips en depósitos.
5. “Cocinado” en digestores, recipientes metálicos de gran capacidad, de aproximadamente 30 m3 a 80 m3, en los cuales las astillas se someten a la acción del vapor de agua, presión y reactivos químicos. La cocción para madera a procesar por el método al sulfato demanda 2 a 3 horas a una presión de 7,7 a 8,1 kg/cm2, con un 20 al 30 % de reactivos sobre el peso de materia prima.
Los digestores presentan forma esférica o tronco-cónica; fijos o rotatorios. Se señalan que actualmente existen digestores de tipo continuo.
6. Descarga de las astillas tratadas a un tanque (“Blow Tank” o Tanque de “soplado”).
7. Lavado de la pasta en filtros de lavaje o espesadores con separación del líquido de cocción (licor negro).
8. Depurado. La pasta se pasa por varias cribas (los trozos no desmenuzados menudos van a una refinadora).
10. Prensapasta. El material es desecado y se obtiene la pasta cruda o sin blanquear. Esta operación se realiza con filtros al vacío o bien en mesa tipo “Fourdrinier”, y secado con aire.
11. Blanqueado. Si se desea obtener pasta blanqueada se somete el material a un proceso de blanqueo después de la operación del depurado.
En la información gráfica que se agrega (Fig. 6) se representa, esquemáticamente, el proceso de preparación de pastas químicas.
Como información complementaria debe agregarse que el tratamiento químico de la madera tiene por objeto solubilizar la lignina y dejar intacta la fibra celulósica. Se expresa que en el proceso Kraft la lignina es grandemente despolimerizada o degradada por hidrólisis alcalina y por oxidación, y resulta soluble en agua únicamente bajo condiciones manifiestamente alcalinas.
Los lignosulfonatos son solubles en agua o dispersables dentro de un amplio ámbito de pH y aparecen relativamente estables en medio neutro o ligeramente ácido. A la denominación clásica del proceso Kraft (“pasta al sulfato”) se agregan las de “lignina alcalina” y “tiolignina”, esta última debido a la presencia de derivados azufrados.
Consignase que el tratamiento alcalino de la madera degrada también a las hemicelulosas para originar derivados del ácido sacarínico.
El característico olor de los compuestos volátiles azufrados que se originan durante el proceso Kraft permitió la identificación del metilmercaptan (H.S.CH3) y del sulfuro dimetílico (S. (CH3)2). Con todo, se expresa que la cantidad formada durante el proceso es pequeña, del orden del 0.1 % del peso de la lignina.
Adviértese .que la pasta cruda presenta un color oscuro característico (Kraft) que, sometida al blanqueo, se incorpora a otras pastas con el fin de otorgarles resistencia. Las pastas blanqueadas y semiblanqueadas sustituyen a las pastas al sulfito puesto que en la actualidad se han perfeccionado los métodos del blanqueo.
Recuperación del denominado “licor negro” (lejía usada)
El proceso al sulfato permite recuperar el líquido de cocción después de separada la pasta. El “licor negro”, obtenido una vez separada la pasta, contiene disueltas las sustancias que provienen de la acción conjunta del vapor de agua, presión y reactivos, sobre la lignina y otros componentes no celulósicos, en una concentración aproximada del 15-20 %. La ulterior concentración por evaporación conduce a un líquido viscoso, negro (concentrado), que contiene alrededor de 60 al 70 % de sólidos disueltos. Este líquido concentrado se quema en una gran “caldera de recuperación”, así llamada, y la combustión del material orgánico se aprovecha para generar vapor de agua y energía para toda la planta. Como cenizas restan compuestos inorgánicos entre los que predominan el carbonato de sodio (CO3Na2) y el sulfuro de sodio (SNa2), que disueltos integran el denominado “líquido o licor verde”. Al respecto es de señalar que la composición del licor típico al sulfato para la cocción de la madera, es la que sigue:
Sulfato de sodio………. 7 p. Sulfuro de sodio……….. 22 p. Hidróxido de sodio. ………….45 p. Carbonato de sodio…………. 25 p.
Después de la cocción y ulterior combustión del licor negro resta sulfuro de sodio y carbonato de sodio, ya que el hidróxido de sodio se trasforma
también en carbonato por acción del dióxido de carbono producido durante la combustión. A su vez, la materia carbonosa (reductora) trasforma el sulfato en sulfuro, de acuerdo con la ecuación que sigue:
Esta reducción del sulfato a sulfuro se opera a una temperatura comprendida entre 850° y 1.1000 C.
Según las proporciones de estos integrantes y otras condiciones, es de admitir también la formación intermedie de monóxido de carbono, compuesto eminentemente reductor.
El “licor verde” se envía al tanque de caustificación que contiene hidróxido de calcio (Ca. (HO)2 o cal “apagada”) que reacciona con el carbonato sádico, de acuerdo con el mecanismo que sigue:
En esta ecuación se ha originado “soda cáustica”: (caustificación). La suspensión resultante se filtra para separar el carbonato de calcio y el líquido filtrado (“licor blanco”) se usa para la cocción en los digestores. El sulfuro de sodio generado por reducción del respectivo sulfato es también una fuente de álcali; sin embargo, el sulfuro libera álcali conforme éste se consume.
Agrégase que el dióxido de carbono también reacciona con el sulfuro de sodio originando carbonato sódico.
El SH2 (ácido sulfhídrico) presenta olor típico, desagradable, semejante “a huevos podridos”.
III. Pasta a la soda
Reactivo: hidróxido de sodio, soda cáustica, soda o sosa.
El proceso para obtener pasta química a la soda o pasta a la sosa, es muy parecido al señalado para producir pasta al sulfato.
Las fábricas que no disponen de equipo propio para la producción de hidróxido de sodio, emplean, por razones económicas, “soda Solvay” o carbonato de sodio, que luego es sometido a un tratamiento con hidróxido de calcio para la obtención de soda cáustica.
Una vez efectuada la cocción y lavado de la pasta se separa el “licor negro”, que se concentra por evaporación, separándose las cenizas, que son tratadas con cal apagada. La subsiguiente filtración permite separar el precipitado de carbonato de calcio o “barro” (CO3Ca), que se lleva al horno para recuperar la cal, mientras que el líquido filtrado (“licor blanco” o lejía de cocción) se incorpora a los digestores, ya que contiene principalmente, hidróxido de sodio. El procedimiento a la soda produce buenas pastas blanqueadas que tienen aplicación en la fabricación de papeles para revistas, libros y Otros. En general, se emplean maderas blandas de fibra larga.
IV. Pasta al sulfito
El proceso denominado al sulfito puesto en práctica en gran escala por vez primera en 1886 por C.D. Ekman, es el único procedimiento ácido de cierta importancia en la fabricación de pulpa a partir de madera y, en mucho menor grado, de otros materiales fibrosos.
El reactivo utilizado en la cocción es el bisulfito de calcio o sulfito ácido de calcio (SO3H)2.Ca), o el respectivo compuesto de magnesio (bisulfito o sulfito ácido de magnesio: (SO3H)2.Mg). Por lo tanto estas pastas deberían designarse “pastas al bisulfito” y no, como es corriente, “pastas al sulfito”.
El bisulfito de calcio se prepara por interacción entre el dióxido de azufre (SO2), obtenido a su vez por combustión directa del azufre en presencia de aire y la piedra caliza (carbonato de calcio natural), de acuerdo con la ecuación que se indica.
El bisulfito de calcio puede obtenerse también recibiendo el dióxido de azufre en una suspensión de cal apagada, hasta la disolución total.
Con las respectivas sales magnésicas ocurre similar mecanismo.
El licor resultante que contiene bisulfito de calcio y exceso de dióxido de azufre (condición necesaria para formar bisulfito), se almacena en tanques hasta su empleo en el proceso de cocción.
En cuanto a las condiciones de cocción existen dos procedimientos: “hervida rápida” (entre 7 a 9 horas a 145°/160°C), y “hervida lenta” (30 horas a 125° hasta 135°C). Durante el tratamiento de cocción, se produce una sulfonación de la lignina con hidrólisis parcial y despolimerización, obteniéndose una mezcla de “lignosulfonatos” solubles en agua, así como diversos azúcares que provienen de la degradación de las hemicelulosas.
Menciónase que la materia resinosa de ciertas especies de coníferas no es afectada por este tratamiento, por lo cual son retenidas en las respectivas pulpas.
Las pastas al sulfito son de alta pureza y de buen rendimiento celulósico por lo cual se emplean para obtener a -celulosa que se destina para fabricar seda artificial (rayón). Asimismo se declara que estas pastas permiten obtener papeles de alta calidad para escritura y para billetes de bancos. Agrégase por último, que se ha comprobado que las hemicelulosas mejoran la calidad del papel, contrariamente a la creencia de que era necesaria su eliminación. Como se ha expresado, el procedimiento al bisulfito ataca manifiestamente a estos compuestos originando diversos azúcares.
V. Pasta semiquímica
La elaboración de este tipo de pasta es muy parecida a la pasta química. En esencia, se trata de un proceso o “ataque” químico incompleto puesto que los chips salen dejos digestores “semicocinados”, sin separación integral de las fibras celulósicas, que aparecen así con cierta “carga” de lignina. La pasta resultante se envía a los refinadores a discos que completan el proceso por vía mecánica. La pasta preparada por este procedimiento resulta más económica. Cocción.
Se indican dos procedimientos: 1. Al sulfito neutro.
El sulfito se obtiene haciendo burbujear dióxido de azufre sobre una solución carbonatada alcalina, de acuerdo con la ecuación que se expresa:
