Hârtie de celuloză

Pulpa , de asemenea , numit pulpa , pulpa este destinată fabricării hârtiei și cartonului .

Prepararea pulpei constă în izolarea fibrelor celulozice conținute în lemn sau în alte plante lemnoase sau în alte surse de fibre, păstrând în același timp pe cât posibil proprietățile lor mecanice, optice și morfologice și căutând eliminarea ligninei , cealaltă componentă principală a lemnului. Există trei metode principale pentru aceasta:

General

Utilizare

Când aluatul nu este utilizat la locul de producție, acesta este transportat de obicei sub formă de farfurie.

Celuloză este desigur componenta principală a hârtiei. Transformarea aluatului presupune modelarea, obținerea de foi subțiri și încorporarea aditivilor meniți să adapteze produsul la utilizarea intenționată.

Celuloză de hârtie este, de asemenea, utilizată la fabricarea, prin turnare, a elementelor de ambalare, cum ar fi cutii de ouă , inventate în anii 1930. Este sau a fost o materie primă pentru viscoză , celofan și celuloid .

Materie prima

Hârtia poate fi produsă din lemn, dar și din cârpe de bumbac sau, teoretic, din orice material vegetal fibros bogat în celuloză ( cânepă , bambus ( Phyllostachys viridiglaucescens și Phyllostachys edulis ), bumbac , kapok , fibră de nucă. Nucă de cocos (coir) , in , ramie , iută , sisal , kénaf , alfa , albardin , abaca , henequén , rafie , sabai , papirus , anumite stuf sau alte plante erbacee , paie de cereale, bagas de trestie cu zahăr , tulpină de porumb sau sorg ). Subțire, flexibil și durabil de hârtie Biblie este realizat din cânepă fibre . Urzica ar putea fi de asemenea utilizat.

Lemnul pentru producerea hârtiei se numește „lemn de celuloză”, „ lemn de celuloză mecanic   ”, „ lemn de celuloză ”, „ lemn de hârtie” sau „lemn de hârtie”. In Statele Unite timpurie XX - lea  secol principalele specii folosite în pulping au fost molid 57%, Tsuga 14,5%: Aspen : 6%: balsamic brad : 5,4%; și diverși pini galbeni : 5,3%; în cantitate mai mică pin negru , pin alb , molid alb , tamarac , tei , fag, mesteacăn, plop, gumă, arțar și lalea .

Pasta mecanică

Proces

Pulpa mecanică are un randament de 90 până la 96%. Acest rezultat bun se datorează absenței manipulării chimice a materialului. Compușii organici ai lemnului, celulozei, hemicelulozelor și ligninei sunt păstrați. Cu toate acestea, unele produse, în mare parte extractibile (rășini, taninuri, coloranți, ceruri, alcaloizi etc.), au un punct de fierbere redus și se evaporă. Fie prin utilizarea unui tocător (roată de măcinat) sau a unui rafinator (discuri), temperaturile depășesc cu ușurință 100 de grade Celsius din cauza fricțiunii.

Acest tip de celuloză este utilizat în general direct la fața locului, deoarece uscarea degradează fibrele. În funcție de utilizare, pulpa poate fi albită prin luminare prin modificarea chimică a grupurilor cromoforice ale ligninei. Este utilizat în hârtie de ziar și publicare , într-o măsură mai mică în hârtie în scopuri grafice, carton și hârtie în scopuri sanitare .

Dintre pastele mecanice, se pot menționa pastele mecanice de la rafinătoare, tocătoare, sub presiune, termomecanice, chimico-mecanice și chimico-termomecanice.

Caracteristici

Pasta chimică

Pulpa chimică se obține în principal prin trei procese: bisulfit ( acid ), bisulfit neutru și sulfat ( alcalin ). Tratamentul chimic al materiei prime face posibilă fabricarea unei paste de hârtie apropiate de calitățile pulpei de cârpă pură. Pentru a face acest lucru, este necesar să se elimine cât mai mult posibil componentele nedorite ale lemnului: lignină, gume, rășini pentru a păstra doar fibra de celuloză.

Prepararea aluatului se face în cazane mari, la temperaturi ridicate acompaniat de de 100 de 175  ° C . Lemnul este ars sub presiune în prezența compușilor chimici timp de două până la cinci ore. Fibrele ies flexibile și individualizate. Produsele active sunt turnate în digestoare și dizolvă elementele nedorite în timpul gătitului. Rămâne doar să spălați, să clătiți, să purificați și, eventual, să înălbiți.

Pentru prepararea pastei chimice sunt utilizate mai multe procese.

Pasta de sulfit

Procesul bisulfit se bazează pe acțiunea dioxidului de sulf SO 2(nomenclatura veche: dioxid de sulf ) care transformă lignina în materie solubilă. Pasta este colectată la ieșirea din digestor, apoi este suflată sau dezintegrată, apoi spălată și purificată.

Pastele de sulfit utilizează în principal lemn de esență moale, cu excepția pinului marin care este prea bogat în rășină.

Pasta de sulfat

Procesul de sulfat a fost neglijat mult timp din cauza dificultăților întâmpinate în albirea pulpei. Această problemă fiind rezolvată, metoda are multe avantaje. Poate fi folosit pentru tratarea celor mai diverse plante: lemn de esență tare și rasinoase, lemn tropical și ecuatorial, plante anuale, trestie de zahăr, stuf ...

Agentul chimic ale cărui proprietăți sunt exploatate este soda caustică . Pasta chimică are un aspect întunecat. Pentru hârtiile de calitate care necesită un grad ridicat de alb, pulpa va suferi albire chimică.

Pastele de sulfat nealbite sunt utilizate la fabricarea presspahn (izolație electrică); la ambalaj , hârtie, tipărire și hârtie de scris atunci când este alb sau amestecat.

Pulpa kraft este o varietate de pastă de sulfat.

Caracteristici

Descoperirea pastei de hârtie

150 de ani de cercetare

XII - lea  secol , până la mijlocul XIX - lea a  fost produs de hârtie secol din descompunerea fibre vegetale în zdrențe cânepă și inul  Aceste cârpe, colectate prin țară, au fost folosite pentru producerea materiei prime de hârtie mill, cu sale linii si sa pontuseaux . Dar , până la sfârșitul anului al XVII - lea  secol, in și cânepă pânză recolta de ferloquiers nu mai urmează solicitarea ediției, care crește foarte mult costul lucrării. Situația se înrăutățește pe tot parcursul XVIII - lea  secol și lipsa devine în ultimele glaring decenii ale secolului. Așa că am început să căutăm cârpa tradițională ersatz din 1700. Fizicianul Réaumur , într-un memoriu din 1719 adresat Academiei de Științe, a propus următoarea piesă: „Viespile americane fac, pentru a-și construi cuiburile, hârtie foarte fină. Extrag fibrele unui lemn foarte des întâlnite în mediul lor. Prin urmare, ei ne învață cum se poate face hârtia din fibrele plantelor, fără a folosi cârpe sau țesături. Dacă am avea fibre similare cu cele utilizate de viespile americane pentru a-și face hârtia, am putea produce cea mai albă hârtie. "

Jacob Christian Schäffer a întreprins experimente sistematice pentru fabricarea hârtiei din fibre vegetale zdrobite. El a expus rezultatele cercetărilor sale între 1765 și 1771 într-un tratat cu șase volume intitulat Essais et methods de fabrication du papier fără a recurge la cârpă sau la orice derivat al acestuia ( Versuche und Muster, ohne alle Lumpen oder doch mit einem geringen Zusatze derselben, Papier zu machen ). Diferitele probe pe care le-a obținut, fie din fire de mătase de semințe de plop, mușchi, hamei, viță de vie, ciulin, urzici, scoarță de cartofi, turbă, conuri de pin sau rumeguș au fost totuși de o calitate mai mult decât mediocre și nu au fost niciodată utilizate de fabricile de hârtie. .

Este Friedrich Gottlob Keller , care sa întors pentru a obține , în decembrie 1843 , o primă metodă sigură de a face hârtie dintr - o pastă de lemn, pe care a obținut prin măcinarea de lemn într - o piatră de rectificat stropite în mod continuu cu apă. El și-a perfecționat procesul până în 1846 odată cu dezvoltarea tocătorului. 11 octombrie 1845El a trage propriile sale copii pe hârtie ale mai multor n o  41 al ziarului local, Intelligenz- Wochenblattes und für mit Sachsenburg Frankenberg und Umgebung .

Dezvoltare industriala

Dar el nu a putut, din lipsă de bani, să-și dezvolte în mod industrial descoperirea, guvernul Saxoniei renunțând în cele din urmă la acoperirea costurilor depunerii și demonstrării brevetelor. Acesta este motivul pentru care a trebuit să decidă să-și cedeze drepturile asupra20 iunie 1846către cel mai mare ofertant, Heinrich Voelter  (ro) , care a îmbunătățit și mai mult procesul Keller, a banalizat utilizarea acestuia în industria de papetărie și a dezvoltat o linie de producție. Din 1848 Voelter s-a asociat cu Johann Matthäus Voith, un producător de hârtie din Heidenheim , pentru a face din hârtie un produs de larg consum. Voith a continuat să perfecționeze linia de producție de celuloză și în 1859 a inventat rafinatorul, o mașină care transforma fibrele grosiere în celuloză și produce hârtie cu o textură mult mai fină.

Din 1850 , tocătorul , care transformă lemnul în celuloză, urma să investească întreaga industrie a hârtiei; astfel, în 1879 , existau deja 345 de mașini de acest tip în toată Germania. Cea mai veche fabrică de celuloză încă existentă este cea de la Verla din Finlanda , care a început să funcționeze în 1882 . Producția sa a încetat în 1964 , dar din 1996 a fost înscrisă pe lista patrimoniului mondial de către UNESCO . Fabrica Kondopoga , construită în anii 1930 în Rusia, este una dintre cele mai mari din Europa.

Dilema alb-durabilitate

Primele hârtii pe bază de pastă de lemn au avut dezavantajul îngălbenirii deoarece conțineau lignină. Procesele chimice de izolare a celulozei pure se dovedesc a fi inadecvate datorită urmelor de acid prezente în fibre după tratamentul cu sulfit acid de amoniu (bisulfit de amoniu ): acțiunea pe termen mediu și lung a urmelor de acid sulfuric , activată de căldură și ușoară, rumeneste hârtia și o descompune în praf. Acesta este motivul pentru care a fost stabilit un standard internațional din anii 1980 pentru o hârtie fără acid , mai scumpă, dar mult mai stabilă în timp. În hârtiile acoperite (tratate cu gelatină ), acțiunea urmelor de acid este neutralizată sau inertă.

Cărțile, diplomele și ziarele tipărite începând cu 1850 (și pentru Franța, într-un ritm frenetic în anii 1915-1930, ani de penurie), al căror mediu este o hârtie albită cu acid, sunt, prin urmare, amenințate cu dispariția. Maturitatea de câteva decenii. O campanie a fost întreprinsă de mai multe instituții (inclusiv Biblioteca Națională a Franței ) încă din anii '90 pentru a dezacidifica aceste documente sau pentru a reedita conținutul acestora pe un suport permanent: este în curs o adevărată cursă împotriva timpului.

Sănătatea ocupațională și pulpa

În 1960 a fost inițiat și coordonat de către Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului , cu privire la decesul cauzat de cancer sub expunerea profesională în industria hârtiei și a celulozei. În acest context, în Franța, au fost urmărite cohorte în 4 fabrici de producție de hârtie și celuloză (în aproape 25 de ani, din1 st ianuarie 1968 la 31 decembrie 1992) pentru 5.529 bărbați și 876 femei care au murit în aceste cohorte, au existat 708 și, respectiv, 34 de decese, cauzele cărora au fost găsite în 98% din aceste cazuri. Acest studiu a arătat o mortalitate mai mică din cauza cancerului și pentru toate cauzele (comparativ cu populația generală ca și pentru toate cauzele). O analiză mai discriminantă (prin atelier), însă, a relevat un exces de mortalitate prin cancer pancreatic în activitățile de pregătire a lemnului și de fabricare a hârtiei. Autorii au considerat că aceste rezultate ar trebui confirmate, în special printr-un studiu internațional aflat în desfășurare.

De-a lungul timpului, procesele de producție și conservare a aluatului s-au schimbat semnificativ.

Impact asupra mediului

Hârtia este un material a cărui producție folosește apă și energie, care poate fi reciclată de mai multe ori. Impacturile sale asupra mediului provin în principal din coloranți , lacuri, cerneluri și aditivi folosiți pentru imprimarea sau impermeabilizarea acestuia. De asemenea, provin din transportul acestuia și înainte de transportul și tăierea lemnului, precum și din fungicide sau biocide adăugate pastelor industriale pentru a-și prelungi conservarea în timpul transportului (de exemplu, din Canada în Europa).

Un alt impact colateral vine din conversia pădurilor primare sau secundare bogate în biodiversitate în plantații intensive de copaci (conifere, eucalipt, plopi etc.) destinate exclusiv producției de celuloză de hârtie.

Note și referințe

  1. ISO 4046-2: 2016 (ro) Hârtie, carton, paste și termeni conexi - Vocabular - Partea 2: Terminologie de fabricare a pastei
  2. Heloise Le Drezen și Manon Le Gars , "  celuloză turnată și ambalare  " , CERIG / Pagora,12 mai 2016.
  3. „  Marele dicționar terminologic  ” , pe gdt.oqlf.gouv.qc.ca (accesat la 5 aprilie 2020 )
  4. Statele Unite. Departamentul of Agriculture , [Buletine on forest pathology: from USDA Bulletin, Washington, DC, 1913-1925] , Washington: US Dept. de agricultură,1913( citește online )
  5. Febvre și Martin 1958 , p.  60.
  6. Doizy și Fulacher 1997 , p.  99.
  7. René-Antoine Ferchault de Réaumur , Istoria viespilor , vol.  2, Paris, col.  „Istoria Academiei Regale de Științe”,1719, in-quarto ( citește online ) , p.  230.

Anexe

Bibliografie

Document utilizat pentru scrierea articolului : document utilizat ca sursă pentru acest articol.

Articole similare

linkuri externe