celulose papel

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1 Índice..............................................................2

2 Introdução..........................................................4

3 História do Papel...................................................5

3.1 Evolução.........................................................5

3.2 O Papel em Portugal..............................................7

4 A Floresta..........................................................9

5 Celulose...........................................................10

5.1 Fontes de Celulose - Tipos de Fibra.............................10

5.2 Processos de Preparação.........................................12

5.2.1 Processo Mecânico - MP.......................................12

5.2.2 Processo Termomecânico - TMP.................................12

5.2.3 Processo Semiquímico.........................................13

5.2.4 Processo Químico – Kraft.....................................13

5.2.5 Processo Químico – Sulfito...................................13

5.2.6 Processo Químico – Sulfato...................................14

5.3 Branqueamento...................................................14

5.4 Fluxograma da Obtenção de Celulose..............................15

5.4.1 Preparação da Madeira........................................16

5.4.2 Alimentação do Digestor......................................16

5.4.3 Cozimento....................................................16

5.4.4 Lavagem e Depuração..........................................17

5.4.5 Branqueamento................................................17

5.4.6 Depuração Adicional..........................................18

5.4.7 Secagem......................................................18

6 O Papel............................................................19

6.1 Matérias-Primas Fibrosas........................................19

6.2 Matérias-Primas Não Fibrosas....................................19

6.2.1 Cargas.......................................................19

6.2.2 Agentes de Colagem...........................................21

6.2.3 Amido........................................................21

1 ÍNDICE

6.2.4 Corantes e Pigmentos.........................................22

6.2.5 Aditivos.....................................................23

6.3 Fluxograma da Fabricação do Papel...............................23

6.3.1 Preparação de Massa..........................................24

6.3.2 Máquina de Papel.............................................25

7 Reciclagem de Papel................................................29

7.1 O "Papel Velho" e seus Contaminantes............................30

7.2 Desagregação....................................................30

7.3 Pré-Depuração...................................................31

7.4 Depuração Fina..................................................31

7.5 Crivagem Fina...................................................32

7.6 Primeira Lavagem................................................32

7.7 Dispersão.......................................................33

7.8 Flotação........................................................34

7.9 Segunda Lavagem.................................................34

7.10 Branqueamento...................................................34

A produção de papel tem uma história comprida que remota

ao Egipto antigo até aos dias de hoje. Depois de milhares

de anos em que a produção de papel se processou de forma

artesanal, foi no final século dezanove que se

desenvolveu a primeira máquina de papel e se iniciou a

produção à escala industrial. Sendo inicialmente

produzido exclusivamente para uso em impressão e escrita, o papel tem

hoje muitas e variadas aplicações.

Embora o ramo papeleiro tenha evoluído numa indústria complexa com

capacidade de produzir uma larga variedade de produtos por muitos e

diversos processos, a verdade é que persiste uma similitude subjacente a

todos os papéis e cartões no aspecto do respectivo fabrico.

2 INTRODUÇÃO

Independentemente da forma do produto final, certas operações ou

processos têm de ser levados a cabo sobre as matérias-primas para

transformar no artigo desejado.

Estas operações básicas são comuns a todos os produtos, ligeiramente

modificadas, todavia, em ordem a dar origem a pequenas ou grandes

diferenças no produto final. Para além disso, todos os produtos

papeleiros derivam praticamente das mesmas matérias-primas: as fibras de

celulose que se encontram, nomeadamente nas árvores.

1.1 Evolução

Desde sempre, o Homem teve necessidade de

arquivar e transmitir informação,

começando por fazê-lo nos mais diversos

suportes - barro, papiro, pergaminho -

3 HISTÓRIA DO PAPEL

até chegar ao papel que ainda hoje, apesar dos progressos da electrónica

e da informática, se mantém como a base fundamental da fixação do

conhecimento humano.

O papel foi criado na China em 105 DC

A primeira pasta de papel foi feita nesse

país, no ano 105 DC, por Tsai-Lun, um

ministro da corte Imperial Chinesa.

Esta pasta de papel, feita a partir de

fibras de amoreira e bambu, era batida

num almofariz de pedra, utilizando-se um

martelo de madeira.

Foi posteriormente introduzido neste

processo de fabricação uma teia, sobre a

qual se depositavam as fibras, obtendo-se

assim um papel mais regular.

Nos Sec III e IV o papel passou também a fabricar-se com fibras de

cânhamo.

Em 751DC o papel chega à Índia e pouco tempo depois ao Ocidente

Durante vários séculos o segredo do seu fabrico manteve-se apenas na

Ásia, e só no ano de 610 DC esta descoberta é levada para o Japão.

Em 751 o papel chega à Índia e em seguida é introduzido no Ocidente.

Samarakanda passou a ser um importante centro de comércio de papel,

embora a indústria só tenha chegado à cidade depois do Sec.VIII. Bagdad e

Damasco foram, nesta época, outros importantes centros de produção.

Chegou à Europa através dos Árabes

Nesta época, o papel chegava ao Ocidente através dos Árabes, que faziam o

seu transporte pelo deserto, em caravanas. Estas longas viagens tornavam,

naturalmente, o papel muito caro para os Europeus.

Os manuscritos de papel mais antigos da Europa, pertencem à Abadia de

Silos, em Burgos, e datam de 1036.

Os primeiros moinhos de papel da Europa foram criados por judeus, em

Jativa, nos arredores de Valência, no ano de 1144. Aqui era produzido um

papel de excelente qualidade que despertou, na época, a atenção de todo o

mundo. Este papel chegou a ser exportado para todo o Ocidente e mesmo

para o Oriente.

150 anos mais tarde a produção de papel chegava também a Itália.

Depois de Espanha e Itália, um pouco por toda a

Europa, começaram a surgir as primeiras fábricas

de papel: França em 1348, Áustria em 1356, Suíça

em 1380, Alemanha em 1390, Portugal em 1411 , e em

Inglaterra cerca de meio século depois

A utilização do trapo, como matéria prima para a

produção do papel, veio tornar o papel europeu

mais barato.

Até então, várias eram as substâncias que entravam na confecção do papel,

desde as fibras de bambu e amoreira, às fibras do linho e cânhamo,

papiro, palmeira etc..

Os Japoneses introduziram algumas modificações no fabrico, e mais tarde o

trapo passou a ser utilizado como principal matéria prima. Com a

utilização do trapo no fabrico do papel, a produção passou a ser

significativamente mais barata, passando a Europa a ser auto-suficiente e

uma potência exportadora.

A importância crescente da industria do papel

Por ter um preço demasiado elevado e por ser visto, na época, como um

produto pouco durável, o papel foi, durante os primeiros tempos,

preterido em relação ao pergaminho.

Apesar disso, esta industria crescia, de dia para dia, e o seu consumo

aumentava, reconhecendo-se cada vez mais o valor do papel como meio

transmissor de cultura, especialmente depois da descoberta da imprensa

por Gutenberg, o que permitiu alargar o alcance e a divulgação dos papéis

escritos.

A madeira como matéria prima para a indústria do papel

A crescente procura de papel fez com que se começassem a procurar fontes

de alimentação alternativas e, após longos anos de experiências, chegou-

se à utilização da madeira como matéria prima para a indústria do papel.

Após mais de 150 anos de contínua investigação e desenvolvimento, a

madeira é actualmente a matéria prima dominante para a produção de papel,

na maior parte do mundo.

Apesar de outras fibras de plantas serem utilizadas, a fibra da madeira é

vista como a mais adequada para a elaboração de papel, nas melhores

condições.

A indústria do papel encontra na madeira uma fonte natural e renovável,

vantagem importante a que poucas indústrias têm acesso.

1.2 O Papel em Portugal

Quando se fala da história do papel, em Portugal, há que distinguir dois

aspectos importantes: o seu uso e o seu fabrico.

Apesar de já no tempo de D.Afonso III o papel ter sido utilizado em

Portugal, o seu uso apenas se tornou frequente no reinado de D.Diniz.

Documento mais antigo de Portugal datado de 1288

De acordo com o investigador João Pedro Ribeiro , o documento mais

antigo de papel encontrado, no nosso país, foi um original das

Inquirições de D.Dinis relativas aos Julgados de Linhares, Penha Garcia e

Aranhas, datada de 1288.

Primeira fábrica de papel, em Leiria, no ano de 1411

O fabrico de papel em Portugal foi iniciado em Leiria, num moinho de

papel situado na margem do rio Liz, a 29 de Abril de 1411, tendo-se

mantido esse local como o único produtor de papel do Reino, durante todo

o Sec. XV e parte do XVI.

Portugal foi pioneiro na investigação e utilização de fibras de madeira

para produzir papel. Foi no início do Sec. XIX, na fábrica de Vizela que

se fez, pela primeira vez, a experiência da fabricação de papel com pasta

de madeira. Contudo esta prática só se generalizou após a Exposição

Universal de Paris, em 1866.

O homem necessita da Floresta para se abastecer de madeira para

construção, mobiliário, aquecimento e manufactura de produtos de papel

que são utilizados para diversos fins, nomeadamente impressão e escrita,

embalagem e higiene. As florestas são também necessárias para garantia de

ecosistemas, biodiversidade e bem estar das populações. Como matéria

prima a madeira é um recurso natural e sempre renovável e, os produtos

resultantes da sua transformação têm características únicas de

utilização, recuperação e reciclagem.

As florestas não são apenas uma fonte de

abastecimento de madeira. É importante

reconhecer que as florestas são um bem de

valor incalculável para as comunidades

humanas, na medida em que são utilizadas

para fins recreativos e que integram uma

grande diversidade de animais e de

plantas que têm que ser preservados, o

que se consegue recorrendo a técnicas e métodos de silvicultura como

suporte de adequados sistemas de gestão florestal.

Estudos feitos por técnicos e cientistas, ao longo de vários anos,

demonstraram que a produção de celulose e papel é inviável a partir da

madeira de florestas nativas e, comprovaram que, papéis feitos a partir

4 A FLORESTA

de florestas plantadas de eucaliptos e pinus resultam em produtos com

alta qualidade e produtividade.

Muitas fábricas de celulose e papel administram as suas próprias

florestas, isto é, trabalham com o conceito de floresta sustentável,

seguindo as orientações delineadas na Conferência de Helsínquia de 1993:

“…gestão e utilização das florestas e dos terrenos florestados que, utilizando a técnica florestal,

seja capaz de manter globalmente a biodiversidade, a sua produtividade, a sua capacidade de

regeneração, a sua viabilidade e a sua capacidade de satisfazer, actualmente e no futuro as

funções ecológicas, económicas e sociais pertinentes e que tenha em conta as repercussões

potenciais das mudanças climáticas sobre os ecosistemas florestais.”

Este capitulo pretende dar algumas noções sobre a celulose, suas fontes,

tipos de fibras e processos de obtenção que, deverão contribuir para

solidificar o conhecimento sobre o assunto.

1.3 Fontes de Celulose - Tipos de Fibra

A celulose é um composto natural existente

nos vegetais, de onde é extraída, podendo

ser encontrada nas raízes, tronco, folhas,

frutos e sementes.

É um dos principais componentes das

células vegetais que, por terem forma

alongada e de pequeno diâmetro (finas), são frequentemente chamadas

“fibras”. Os outros componentes encontrados, entre os principais, são a

lignina e hemiceluloses.

5 CELULOSE

A preparação da pasta celulósica para papéis ou outros fins (pasta

solúvel para a produção de celofane, rayon etc.) consiste na separação

das fibras dos demais componentes constituintes do organismo vegetal, em

particular a lignina que atua como um cimento, ligando as células entre

si e que proporciona rigidez à madeira.

A quase totalidade das pastas de celulose é obtida a partir da madeira,

sendo uma pequena parte derivada de outras fontes como sisal, linho,

algodão, bambu, bagaço da cana etc. No algodão, a celulose está na forma

praticamente pura (99%).

Existem, portanto, muitas fontes diferentes e processos distintos de

preparação de pastas celulósicas produzindo, consequentemente, pastas com

características diversas.

Alguns tipos de madeira como pinho, araucária, abeto etc., possuem fibras

longas (3 a 5 mm), enquanto que as do eucalipto, álamo, carvalho etc.,

possuem fibras mais curtas e finas (0,8 a 1,2 mm). As madeiras

integrantes do primeiro grupo são denominadas coníferas ou softwood

(madeira macia), enquanto que as do segundo, são conhecidas por folhosas

ou hardwood (madeira dura).

Existe ainda um terceiro grupo de celulose cujas fibras não são obtidas

da madeira, como no caso do:

algodão (semente) ou

linho, juta, kenaf, cânhamo, rami, crotalária etc. (caule) ou

ainda

sisal, fórmio, pita etc. (Folhas).

As fibras extraídas desses vegetais são muito longas e por isso mesmo

denominadas “fibras têxteis”, amplamente utilizadas na indústria de

tecelagem. Ainda dentro deste grupo, porém com fibras de menor

comprimento, temos o bambu e o bagaço de cana.

Fibras Longas - Coníferas

pinho

araucária

abeto

cipreste

abetos vermelhos (spruce)

Fibras Curtas - Folhosas

eucalipto

álamo

carvalho

gmelina

bétula

Fibras Muito Longas - Têxteis

algodão

linho

juta

kenaf

cânhamo

Rami

Crotalária

Sisal

Fórmio

1.4 Processos de Preparação

Existem muitos métodos diferentes para a preparação de pasta celulósica,

desde os puramente mecânicos até aos químicos, nos quais a madeira é

tratada com produtos químicos, sob pressão e acção de calor (temperaturas

maiores que 150° C), para dissolver a lignina, havendo inúmeras variações

entre os dois extremos.

1.4.1 Processo Mecânico - MP

Toros de madeira, neste caso

preferencialmente coníferas, são

prensados em húmido, contra um rolo

giratório cuja superfície é coberta

por um material abrasivo, reduzindo-

as a uma pasta fibrosa denominada

“pasta mecânica” (groundwood), alcançando um rendimento que varia de 93 a

98 %.

Neste processo não ocorre uma separação completa das fibras dos demais

constituintes do vegetal, obtendo-se então uma pasta barata cuja

aplicação é limitada, pois o papel produzido com ela tende a escurecer

com certa rapidez, mesmo depois de passar pela etapa de branqueamento,

devido a oxidação da lignina residual.

A pasta mecânica pura ou em composição com outra, é muito usada para a

fabricação de papel para jornal, revistas, embrulhos etc.

1.4.2 Processo Termomecânico - TMP

A madeira, sob forma de cavacos, sofre um aquecimento com vapor (em torno

de 140° C) provocando na madeira e na lignina uma transição do estado

rígido para um estado plástico, seguindo para o processo de desfibramento

em refinador de disco.

A pasta obtida desta forma tem um rendimento um pouco menor do que no

processo mecânico (92 a 95 %), mas resulta em celulose para a produção de

papéis de melhor qualidade, pois proporciona maior resistência mecânica e

melhor imprimabilidade, entre outras características.

1.4.3 Processo Semiquímico

Neste caso, acrescentam-se produtos químicos em baixas porcentagens, para

facilitar ainda mais a desfibragem, sem contudo reduzir demasiadamente o

rendimento (60 a 90 %). O mais comum desses processos é conhecido na

Europa com a sigla NSSC (neutral sulphite semi chemical).

Porém, vem ganhando muito interesse um tipo de pasta derivado da TMP,

onde um pré-tratamento com sulfito de sódio ou álcali é feito antes da

desfibragem, no refinador a disco. Esta pasta é denominada pasta

quimiotermomecânica - CTMP.

1.4.4 Processo Químico – Kraft

A madeira, sob forma de cavacos, é tratada em vasos de pressão,

denominados digestores, com soda caustica e sulfureto de sódio.

É um processo químico que visa dissolver a lignina, preservando a

resistência das fibras, obtendo-se dessa maneira uma pasta forte (kraft

significa forte em alemão), com rendimento entre 50 a 60 %.

É muito empregada para a produção de papéis cuja resistência seja o

principal factor, como para sacos para cimento, etc.

1.4.5 Processo Químico – Sulfito

É um processo onde os cavacos são cozidos em digestores com um licor

ácido, preparado com compostos de enxofre (SO2) e uma base Ca(OH)2, NaOH,

NH4OH etc.

A pasta obtida desta maneira tem um rendimento entre 40 e 60 % e é de

branqueamento muito fácil, apresentando uma coloração clara que permite o

seu uso mesmo sem ser branqueada.

Este processo, que era muito utilizado para a confecção de papéis para

imprimir e escrever, tem sido substituído pelo processo sulfato

(principalmente após a introdução do dióxido de cloro no branqueamento),

devido a dificuldade de regeneração dos produtos químicos e os

consequentes problemas com a poluição das águas.

1.4.6 Processo Químico – Sulfato

Utilizam-se os mesmos produtos químicos do

processo kraft, mas as condições são mais

fortes, isto é, emprega-se maior quantidade de

sulfureto e de soda, além do cozimento ser

feito por mais tempo e com temperaturas mais

elevadas.

É o processo mais usado mundialmente e presta-

se muito bem para a obtenção de pastas químicas

com eucalipto, ou outras hardwood. Isso porque preserva a resistência das

fibras e dissolve bem a lignina, formando uma pasta branqueável e forte.

As celulose (ou pastas de celulose) obtidas por esse processo não

apresentam nenhuma restrição ao uso.

1.5 Branqueamento

Pode-se considerar o branqueamento como sendo uma continuação da

deslignificação iniciada no cozimento, utilizando-se para isso o cloro e

seus compostos (hipoclorito e dióxido de cloro) e, ainda, a soda

caustica.

Normalmente, o branqueamento começa com um tratamento da pasta com cloro,

seguido por uma extracção alcalina com soda caustica, sendo aplicado,

depois disso, uma série de combinações ou sequências em que se alternam o

dióxido de cloro, o hipoclorito e a soda caustica.

Já se encontra bem desenvolvida uma técnica de branqueamento em que se

emprega oxigénio. Mas, nesse caso, visa-se também o combate à poluição

causada pelos produtos derivados do cloro.

Branqueia-se para obter uma celulose mais estável (que não se altere com

o tempo), que permita um tingimento controlado, mas principalmente para

se obter um papel branco com as vantagens que ele traz para a impressão.

1.6 Fluxograma da Obtenção de Celulose

Para se ter uma visão generalizada da produção de celulose, apresentamos

um esquema simplificado da sua fabricação, baseado no processo ao

sulfato, por ser o mais empregado actualmente.

Este esquema mostra as operações básicas, podendo eventualmente haver

algumas derivações, dependendo das particularidades de cada indústria.

As etapas apresentadas a seguir referem-se ao processo contínuo, contudo

as mesmas operações podem ser aplicadas a um processamento por meio de

lotes (batch).

1.6.1 Preparação da Madeira

A obtenção de fibras de madeira para papel inicia-se pela preparação da

madeira. Esta, é descascada, destroçada, classificada e armazenada em

grandes pilhas ao ar livre. A madeira dos toros é descarregada

mecanicamente e levada a uma estação de descasque, normalmente

constituída por descascadores rotativos. Daí, já limpa, é alimentada ao

destroçador onde sai reduzida “aparas”, “cavacos” ou “estilhas”, como é

chamada a madeira picada/cortada/destroçada. As aparas produzidas são

divididas e classificadas por crivo oscilante. Sistemas pneumáticos

permitem o envio dos cavacos directamente para os silos dos digestores e

para o armazenamento exterior.

A preparação da madeira é feita para facilitar a dosagem da madeira no

digestor e possibilitar uma impregnação mais abrangente dos produtos

químicos de cozimento, sendo necessário, desta forma, que tenham

dimensões limitadas e uniformes.

1.6.2 Alimentação do Digestor

É geralmente feita por meio de um transportador que eleva o material até

o alimentador, regulando o fluxo de cavacos e dos químicos de cozimento,

desempenhando o papel de pressurizador e pré-impregnador dos químicos,

introduzindo o material no topo do digestor (processo contínuo).

No caso de cozimento em batch, o alimentador simplesmente lança o material

no digestor até o limite especificado para o cozimento.

1.6.3 Cozimento

Consiste em manter o material aquecido sob pressão e em contacto com os

químicos, por um período necessário para que a reacção com os cavacos se

complete.

Nos digestores contínuos, mais comuns, o material entra pelo topo e sai

por meio da válvula de descarga (extremidade oposta). O tempo de

permanência é regulado de acordo com o material e os químicos empregados.

Em se tratando de digestores por batch, o processo é semelhante.

Entretanto, este equipamento é carregado e descarregado a cada ciclo

(cozimento em lote).

1.6.4 Lavagem e Depuração

Antes da lavagem, ou seja, na descarga do digestor, os cavacos podem ser

tratados da seguinte forma: são lançados num tanque, onde a queda de

pressão violenta provoca a explosão dos cavacos.

Após feito isto, a pasta sofre uma

depuração, ou seja, são removidos os

cavacos não cozidos e shives, por meio

de peneiras de vários tipos e formatos.

A etapa da lavagem tem o objectivo de

separar a massa cozida (celulose ou

pasta) dos químicos e do licor negro (material não celulósico dissolvido)

e concentrar o licor negro.

Este licor, onde os químicos já perderam a concentração inicial, seguem

do sistema de recuperação para a planta de evaporação e daí para a

caldeira, onde será queimado, fornecendo vapor e recuperando os produtos

químicos do cozimento. É neste ponto (caldeira de recuperação) que é

adicionado o sulfato de sódio (make up) que repõe as perdas do processo,

surgindo daí o nome de processo sulfato, normalmente utilizado.

1.6.5 Branqueamento

Conforme já foi mencionado, existem várias sequências usadas para o

branqueamento.

Em todas as sequências, no entanto, o branqueamento se inicia com o cloro

(C) ou cloro/dióxido de cloro (D), seguido de uma extracção alcalina (E),

para remoção de lignina residual, ficando os estágios subsequentes para o

branqueamento final.

1.6.6 Depuração Adicional

Após o branqueamento pode-se ter uma segunda depuração, de forma a

eliminar as impurezas que ainda permaneçam na celulose.

No caso de uso próprio, a celulose é enviada para a fábrica de papel,

onde será refinada antes de ser utilizada para a produção de papel.

Quando se trata de venda a terceiros, a celulose é enviada para a

secagem.

1.6.7 Secagem

A secagem da celulose pode ser feita de dois modos:

utilizando uma máquina tipo fourdrinier, para drenagem e posterior

secagem convencional, com secadores à vapor ou ar quente (fläkt dryer);

sistema flash drying, que consiste em secar a celulose com ar quente,

contracorrente e posteriormente prensá-la em blocos.

1.7 Matérias-Primas Fibrosas

6 O PAPEL

Como vimos anteriormente, a celulose é a matéria-prima mais importante do

processo de fabricação do papel, sem a qual o papel não existe. Ela

consiste da parte fibrosa da madeira, que é obtida através de processos

químicos ou mecânicos em fábricas de pasta para papel.

De acordo com a sua finalidade, os papéis podem ser classificados em

impressão, escrita, embalagem, fins sanitários, cartões e cartolinas e

especiais.

A diferenciação dos tipos de papéis está na formulação dos produtos

químicos utilizados e na matéria-prima básica.

1.8 Matérias-Primas Não Fibrosas

1.8.1 Cargas

O processo de adicionar matéria mineral (cargas minerais) ao papel, antes

da formação da folha, é extremamente antigo, tendo sido praticado desde

os primórdios da fabricação do papel.

No princípio não se via a adição de cargas à massa como benéfica e alguns

papéis, que tinham quantidade apreciável de carga, eram considerados

adulterados. Mais tarde, com a expansão do uso do papel e o consequente

aparecimento de vários novos requisitos, as cargas passaram a ser

consideradas como parte integrante e, em alguns casos, imprescindíveis.

Das mais usadas podemos destacar: caulino, dióxido de titânio, carbonato

de cálcio, talco etc.

A adição de cargas é necessária em papéis de impressão e escrita, onde

aumentam a opacidade e contribuem para a melhoria do acabamento, lisura e

imprimabilidade.

Para que um material seja usado como carga, alguns requisitos devem ser

obedecidos: deve ter brancura compatível com o tipo de papel a ser

fabricado, alto índice de refracção, além de ser quimicamente inerte para

que não promova reacções desfavoráveis com os outros constituintes da

massa.

A) Caulino

O caulino é um silicato de alumínio hidratado, ocorrendo em diversos

depósitos naturais do nosso planeta. Era a carga mineral mais empregue na

indústria papeleira antes do aparecimento do carbonato de cálcio, tendo

como principais efeitos:

aumento de lisura, do lustro e da imprimabilidade;

aumento de opacidade;

redução da resistência.

Tipos de papéis que utilizam caulino: impressão e escrita, de uma forma

geral.

B) Dióxido de Titânio

Apresenta partículas pequenas e fornece o maior índice de refracção,

conferindo alta opacidade ao papel.

O custo elevado e a difícil retenção faz com que o dióxido de titânio

tenha uso limitado, sendo empregado em papéis de alta qualidade, onde se

requer pequena quantidade de carga para se obter a opacidade necessária,

com pouca redução de resistência da folha.

C) Carbonato de Cálcio

Produto de alta brancura e de custo elevado, sendo usado em papéis

especiais, fabricados em meio alcalino, pois em meio ácido o carbonato

decompõe-se, formando gás carbónico.

1.8.2 Agentes de Colagem

Vários tipos de papéis, entre eles os de escrever e imprimir, necessitam

ter resistência controlada à penetração de líquidos, em especial a água.

Para isto, é adicionado ao papel produtos que a repelem.

Existem dois tipos de colagem feitas na massa: ácida e alcalina.

A) Colagem Ácida

O material empregado é a cola de resina, derivada do breu.

O breu é saponificado, transformando-se em sal solúvel. Actualmente, além

desta reacção, é feita uma outra com anidrido maléico, resultando numa

cola fortificada, isto é, com mais grupos carboxilas livres para reacção.

Para que a cola de resina exerça sua função é preciso adicionar sulfato

de alumínio, o qual tem a função de baixar o pH (meio ácido), favorecendo

a precipitação da resina e depositando os flocos de resinato de alumínio,

insolúvel, sobre as fibras de celulose.

Neste tipo de colagem devem-se usar cargas minerais quimicamente inertes.

B) Colagem Alcalina

Neste caso utiliza-se um composto químico denominado alquilceteno, que

reage com a celulose.

A colagem alcalina é normalmente aplicada nos casos em que se consomem

cargas quimicamente activas, como por exemplo, o carbonato de cálcio,

quando se deseja papéis mais brancos e mais resistência. Proporciona,

também, maior vida para o papel e para os equipamentos por onde ele irá

passar.

1.8.3 Amido

A resistência interna de um papel é geralmente conferida pelo tipo de

fibra e tratamento mecânico dado a esta.

Contudo, podemos melhorar esta característica com a adição de amido,

sendo o de milho e a fécula de batata os mais utilizados.

Além da resistência interna, a adição do amido na massa proporciona

melhor lisura, maior rigidez, maior resistência à penetração de líquidos

e evita a formação de pó.

Os amidos também são empregues para proporcionarem maior resistência

superficial, cujo processo é mais conhecido por colagem superficial, que

é aplicado na prensa de colagem (size press, localizada no meio da secagem

da máquina de papel), quando a folha já se encontra formada e

praticamente seca.

A colagem superficial, entre outras coisas, dificulta a penetração de

líquidos, aumenta as características mecânicas, a opacidade e a

imprimabilidade. É muito importante para os papéis de impressão offset.

1.8.4 Corantes e Pigmentos

O tingimento de um papel compreende a utilização de:

Corantes. Na fabricação de papéis coloridos deve-se fazer o tingimento

das fibras com corantes, que são adicionados à massa nos tanques ou

pulpers.

Branqueadores Ópticos. São agentes de branqueamento usados em papéis

brancos. Estes produtos absorvem a luz na faixa ultravioleta e a

reemitem no espectro visível, fazendo o papel parecer mais branco.

Corantes de Matização ou Anilagem. Usados na fabricação de papéis brancos

e têm como função dar uma determinada tonalidade requerida pela

especificação, eliminando o amarelecimento indesejável das matérias-

primas.

Pigmentos. São cargas coloridas para dar cor ao papel. Trata-se de

óxido de metálicos e produtos orgânicos sintéticos.

1.8.5 Aditivos

Existem inúmeros compostos químicos que podem ser usados no processo da

fabricação do papel, para diferentes finalidades.

Entre os mais usados, podemos destacar:

Agentes de Retenção. Compostos poliméricos1 que têm por finalidade

melhorar a retenção de cargas e fibras, diminuindo custos e efeitos

da poluição ambiental.

Antiespuma. Têm por objectivo evitar a formação ou combater a espuma

durante a produção do papel, sem que seu aspecto seja alterado.

Resinas de Resistência a Húmido. Normalmente são derivados do formol

reagido com ureia ou melamina. Em certos papéis, p. e. tissue, são

também utilizadas resinas de poliamida ou poliacrilamida contendo

epicloridrina. Conferem ao papel impregnado resistência no uso

húmido.

Ainda podem ser empregados bactericidas, dispersantes, controladores de

pH etc.

1.9 Fluxograma da Fabricação do Papel

1.9.1 Preparação de Massa

1 Compostos formados pela aglomeração de diversos polímeros (grandes moléculas formadas pela união de duas ou mais

moléculas de um mesmo composto químico)

A) Desagregação da Pasta para Papel

A pasta para papel em folhas ou em blocos é

desagregada num equipamento chamado

desagregador (pulper em inglês). Quando a

fábrica de pasta é integrada com a fábrica

de papel a pasta para papel já vem em

suspensão e é armazenada em tanques de

distribuição de massa.

O desagregador, ou hydrapulper nada, mais é

do que um liquidificador doméstico de proporções gigantescas, com

capacidade para 500 a 20000 litros, ou mais.

B) Refinação

Posteriormente ao processo de desagregação, a pasta de celulose precisa

de ser refinada. A refinação consiste em submeter as fibras de celulose a

uma reacção de corte, esmagamento ou fibrilação.

A fibrilação aumenta a

superfície da fibra em

contacto com o meio, que é a

água. Sendo a celulose um

material higroscópio (tem

afinidade com a água), ela

irá reter em sua superfície tanto mais água quanto mais refinada for.

O grau de refinação (maior ou menor) varia em função das características

do papel que se pretende fabricar.

A refinação é realizada em refinadores cónicos e/ou discos. Um jogo é

fixo, chamado estator, o outro é rotativo, chamado rotor. O rotor

trabalha pressionado contra o estator e a celulose passa entre os dois,

onde ocorre o processo de refinação (corte, fibrilação e hidratação).

C) Preparação da Receita

Após refinada, a pasta celulósica entra num tanque de mistura ou tanque

de preparação de receita. Nesse tanque, a pasta é misturada com os demais

componentes (cargas minerais, químicos e aditivos), os quais farão parte

da receita do papel.

D) Depuração

Depuração é o nome que se dá à operação de limpeza da mistura de pasta

com os demais componentes da receita. Destina-se a retirar corpos

estranhos, contaminantes ou fibras enroladas que são indesejáveis para a

aparência e finalidade da folha de papel.

Os sistemas de depuração mais conhecidos são os depuradores centrífugos

ou ciclones e os depuradores verticais.

Os depuradores centrífugos são cones, nos quais a

suspensão de fibras entra tangencialmente sob pressão

provocando um movimento de rotação interna (vórtice),

gerando uma força centrífuga que retira, por diferença

de densidade, todas as impurezas ou contaminantes mais

pesados que as fibras.

Os depuradores verticais são constituídos de uma carcaça

cilíndrica vertical, no interior da qual existe uma

peneira perfurada que retém todos os corpos estranhos e

fibras enroladas, deixando passar a massa.

Os equipamentos de depuração são indispensáveis numa máquina de papel,

onde se pretende fazer papel de boa qualidade.

Após passar pelo sistema de depuração, a suspensão de fibras com cargas

minerais, químicos etc., alcança a máquina de papel propriamente dita.

1.9.2 Máquina de Papel

A máquina de papel, para melhor entendimento, pode ser dividida em partes

fundamentais. A primeira delas é a caixa de entrada ou chegada.

A) Caixa de Entrada

A caixa de entrada trata-se de um compartimento que tem a largura da tela

formadora (onde a folha de papel é formada), ou pouco mais, e que tem a

função de distribuir a suspensão de fibras sobre a tela, como uma lâmina

contínua, o mais uniformemente possível.

O jacto de suspensão de fibras, ao sair da caixa de entrada, passa por

uma abertura delimitada pelos lábios superior e inferior. O lábio

superior é regulável e da sua maior ou menor abertura e da pressão no

interior da caixa depende a vazão e a velocidade do jacto que desagua

sobre a tela formadora.

No interior de certas caixas de entrada existe um ou mais cilindros

perfurados rotativos, que tem a função de uniformizar a suspensão próximo

do ponto de saída gerando turbulência dentro da caixa, evitando

floculação, isto é, aglomeração de fibras, formando flocos que prejudicam

a uniformidade da folha de papel ou sua aparência e, consequentemente, a

má formação. Outras caixas de entrada são desenhadas de forma a poderem

prescindir dos cilindros perfurados.

B) Mesa Plana

Mesa plana é a parte da máquina de papel onde se dá a formação da folha.

É constituída de uma mesa com suporte e colunas de aço, sobre o qual

corre a tela formadora, apoiada sobre os elementos de drenagem, rolo de

cabeça, rolo de sucção e rolos guia.

A suspensão de fibras e cargas, ao passar pelos lábios da caixa de

entrada, drena sobre a tela formadora que está em movimento.

Esta suspensão tem uma concentração que varia entre 2 a 15 g/l (grama de

sólidos por litro de suspensão), dependendo da máquina, do tipo de papel,

da velocidade etc.

A tela formadora é feita de plástico ou metal (bronze fosforoso ou aço

inox) e tem a malha bastante fechada (80 mesh para papéis grossos e 100

mesh para papéis finos).

Ao desaguar sobre a tela, as fibras ficam retidas na superfície e a água

passa através da tela, caindo em calhas apropriadas. Esta água, rica em

partículas de fibras e cargas, é recirculada para diluir a massa e

realimentar a máquina.

Os elementos de drenagem, além de apoiar a tela, ajudam a retirar a água

em suspensão. São eles os cilindros esgotadores, lâminas foil, caixas de

sucção etc.

Além do movimento longitudinal, a tela tem um outro movimento transversal

que é o vai-vem (shaker). A conjugação certa da frequência do sacudimento

com a amplitude é um dos pontos-chave para uma boa formação do papel.

C) Prensas

A folha de papel, ao sair da mesa plana já está formada, porém 80 a 85 %

de sua constituição ainda é pura água. A finalidade das prensas é retirar

parte dessa água.

A prensa é formada por 2 rolos cilíndricos, sendo o inferior de borracha

ou ebonite e o superior, de material mais duro como granito ou microrock.

As máquinas de papel têm 2 ou 3 prensas. As prensas trabalham com feltro

especial, agulhado, que serve para apoio e condução da folha. No ponto de

encontro entre os dois rolos é feita a prensagem do papel e feltro. A

água contida no papel é transferida para o feltro.

Ao sair das prensas para a fase seguinte do processo (secagem), a folha

de papel ainda contêm 60 a 65 % de água. Em algumas máquinas, com

determinados tipos de papel, se pode chegar a 50 - 55 %.

D) Secagem

A secagem é o sector da máquina de papel onde se faz a secagem final da

folha e se realizam a cura das resinas adicionadas.

A secagem é composta de inúmeros cilindros secadores. O número de

secadores depende do tipo e do tamanho da máquina. Os secadores são

cilindros de aço com superfície polida e trabalham com pressão de vapor.

Para condução da folha, entre os cilindros secadores, usam-se feltros ou

telas secadoras. A água evaporada do papel é extraída por campânulas

especiais. A humidade da folha, ao deixar a secção de secagem, varia de 3

a 8 %.

Algumas máquinas de papel dispõem, ainda nessa fase, de:

cilindro monolustro ou monolúcido - grandes cilindros secadores onde

o papel é prensado contra sua superfície, proporcionando em uma das

faces lisura e brilho acentuados;

prensa de colagem (size press) - equipamentos que se destinam à

impregnação superficial com químicos, para as mais diversas

finalidades. Como foi mencionado anteriormente, temos como exemplo o

papel offset, no qual é aplicada uma solução de amido cozido, que lhe

confere melhores características de impressão, maior resistência

superficial e absorção mais controlada da tinta.

E) Calandra e Enroladeira

A calandra é usada para o acerto da espessura e lisura do papel, ainda na

máquina de papel, enquanto que na enroladeira, a folha contínua de papel

vai sendo bobinada até um determinado diâmetro, daí partindo para os

vários processos de acabamentos.

No mundo moderno, desperdiçar recursos naturais é perder dinheiro e

agredir ainda mais o meio ambiente. A saída para desenvolver com

inteligência é o reaproveitamento de materiais. Um segmento que tem

crescido considerável é o mercado de papel reciclado, forma mais barata e

racional de aproveitamento de papel.

O desenvolvimento das sociedades produz uma

quantidade crescente de resíduos sólidos,

industriais e urbanos, que poderá afectar as

disponibilidades dos recursos naturais

existentes, renováveis ou não, fazendo surgir

problemas ambientais que, a continuar,

afectarão o crescimento e a qualidade da vida

dessas mesmas sociedades.

A Reciclagem apresenta-se, hoje em dia, como uma indústria em franco

desenvolvimento e aparece como alternativa muito importante à utilização

de recursos naturais. Motivada por factores ambientais e económicos em

países desenvolvidos, permite fazer face às necessidades de matérias-

primas, para a crescente industrialização, em países em vias de

desenvolvimento.

Reciclar, constitui o processo preferido para a redução do fluxo de

desperdícios, diminuindo os custos de deposição de resíduos em aterros ou

lixeiras, aumentando o tempo de vida dos materiais e reduzindo o seu

custo.

Novas indústrias aparecem para recolher, separar e processar materiais

abandonados como desperdício, isto é, sem qualquer valor económico. Os

sectores de recuperação de metal, papel, produtos químicos e têxteis, há

7 RECICLAGEM DE PAPEL

muito estabelecidos, são agora complementados pela recuperação de

desperdícios sólidos urbanos.

Reciclar pode dar origem a diversas vantagens económicas e ambientais :

- fornecimento de matérias-primas para a indústria com custo

normalmente mais baixo que as matérias-primas tradicionais;

- menor utilização de recursos naturais

- reduz a dependência pela importação de matérias-primas;

- reduz a necessidade de espaço para a deposição de resíduos;

- evita a poluição, convertendo desperdícios em novos produtos;

- redução de consumo de energia, o que permite diminuir a

utilização de combustíveis fósseis, seus desperdícios, e produção

de gases poluentes causados pela combustão (CO2 - efeito de

estufa).

1.10O "Papel Velho" e seus Contaminantes

A produção de papel e a sua conversão num produto acabado pode ser

realizada utilizando diferentes processos de fabrico que exigem a

introdução de uma grande diversidade de materiais - tintas, colas,

polietileno, cargas minerais, etc..

Durante o uso de produtos de papel e até que se chegue aos circuitos de

recuperação de "papéis velhos", muitas oportunidades há para a entrada de

materiais não-fibrosos - clips, agrafos, plásticos, borracha, colas,

tinta, etc.. Como consequência, o papel recuperado apresenta uma

contaminação que pode ir desde peças de sucata metálica até microcápsulas

de tinta.

Os progressos que surgiram em indústrias adjacentes como a gráfica a

embalagem ou a informática, forçaram o desenvolvimento de novas

tecnologias que permitem a reciclagem de papéis com contaminantes

difíceis de remover (tintas flexográficas, tintas "densas" tipo Xerox,

colas adesivas, "stickies").

Uma unidade de produção de pasta a

partir de papel velho tem como

objectivo a remoção de todos os

contaminantes que possam

influenciar o aspecto visual e

propriedades físicas do produto

acabado. A remoção dos diversos

contaminantes é realizada selectivamente, em diferentes etapas, atendendo

às diferentes características físicas e químicas que apresentam.

1.11Desagregação

A Desagregação consiste na desintegração do papel

velho por acção mecânica em meio aquoso e é

efectuada num pulper a alta consistência (16%) que

funciona em descontínuo. A alta consistência permite

contacto mais efectivo entre fibras resultando numa

desagregação mais rápida e eficiente. Além disso, o

efeito sobre os contaminantes é reduzido o que

facilita a sua remoção em etapas posteriores. No

final da desagregação e durante a transferência da suspensão fibrosa é

realizada uma depuração grosseira através de um crivo que efectua a

remoção de partículas com dimensão superior a 10mm.

DESAGREGAÇÃO PRÉ-DEPURAÇÃO DEPURAÇÃO FINA

CRIVAGEM FINA

1ª LAVAGEM

DISPERSÃOFLOTAÇÃO2ª LAVAGEMBRANQUEAM ENTO

1.12Pré-Depuração

Nesta etapa é realizada a rejeição de contaminantes grosseiros devido ao

seu peso específico ser superior ao da celulose ou, devido ao seu

tamanho.

O primeiro tratamento é efectuado por depuração centrífuga, a média

consistência (3.5%), em que partículas como agrafos, clips, pequenas

pedras, metais, argila, etc., são rejeitadas por apresentarem

significativas diferenças de densidade em relação às fibras.

O segundo tratamento efectuado durante esta etapa é realizado através de

crivagem, usando para isso um crivo vertical com orifícios de 2mm de

diâmetro. Desta forma são removidos os contaminantes que apresentam

tamanho superior a 2mm.

O fluxo de rejeitos do crivo vertical é conduzido a uma segunda etapa de

crivagem, equipada com um crivo horizontal, onde é efectuada a

classificação dos rejeitos por forma a recuperar as fibras aí presentes.

1.13Depuração Fina

A depuração fina rege-se pelos mesmos princípios de funcionamento

apresentados para a depuração centrífuga no capítulo anterior, operando

para isso a uma consistência mais baixa (0.8%). O objectivo desta etapa é

efectuar uma separação mais rigorosa de partículas com densidade

diferente das fibras, dando por isso origem a dois fluxos de rejeitos:

rejeitos pesados e rejeitos leves.

Nos rejeitos encontram-se normalmente partículas de pequena dimensão como

areias, partículas adesivas (stickies), "pastilhas" de papel não

desagregado, pedaços de esferovite, etc..

Esta etapa está equipada com um sistema de

depuradores centrífugos de baixa consistência

(0,8%) divididos em quatro estágios que

funcionam em cascata. A operação em cascata, em

que os rejeitos de um estágio servem de

alimentação ao estágio seguinte, permite optimizar o rendimento da etapa,

uma vez que ocorre uma separação mais rigorosa entre contaminantes e as

fibras que com eles são arrastados.

1.14Crivagem Fina

A utilização de um sistema de crivagem fina por ranhuras traduz-se

normalmente por uma eficiência de remoção de contaminantes muito alta

(até 80%) especialmente quando são usadas ranhuras de pequena dimensão. A

separação baseia-se no tamanho, forma e tipo de contaminantes.

A etapa de crivagem fina existente na DIRE está equipada com crivos

verticais com ranhuras de 0,12mm de largura, funcionando em cascata, o

que, como na depuração fina, permite uma eficiente remoção de

contaminantes com um mímico de perdas de fibra.

Uma boa eficiência nesta etapa tem efeitos muito importantes na

produtividade das máquinas de produção de tissue, pois permite remover

com eficiência partículas adesivas (stikies) que de outra forma se iriam

depositar em teias de formação e feltros, obrigando a paragens frequentes

para limpeza.

1.15Primeira Lavagem

Uma das exigências para a produção de papel tissue é que o teor em cargas

minerais presentes na suspensão fibrosa não ultrapasse os 5%. Na Divisão

de Reciclagem da Renova existem duas etapas de lavagem que asseguram a

remoção das cargas minerais presentes no papel velho desde um valor de

25% para valores abaixo de 5% na pasta final. Na 1ª etapa de lavagem,

imediatamente após a crivagem fina, o teor em cargas minerais passa de

25% para aproximadamente 10%, sendo a ajuste final realizado pela 2ª

lavagem, etapa que se segue à flotação.

A remoção de cargas minerais é realizada

num lavador (tipo Vario-Split) no qual a

suspensão fibrosa a baixa consistência

(0,8%) é posta em contacto com uma tela

que é permeável a partículas de pequena

dimensão. Assim, enquanto que as fibras

ficam retidas, as cargas minerais e as pequenas partículas de tinta

atravessam a tela e são rejeitadas.

1.16Dispersão

Uma etapa de dispersão é normalmente utilizada para proteger as

máquinas de produção de tissue de problemas de deposição de stickies.

A inserção da dispersão na sequência de

tratamentos permite não só cumprir esta função

mas também melhorar a eficiência de remoção de

partículas de tinta em etapas seguintes, quer

por flotação, quer por lavagem.

Durante a dispersão é realizado um tratamento a alta consistência (35%)

e a temperatura elevada (110ºC) que culmina com a aplicação de trabalho

mecânico sobre a suspensão fibrosa. Deste tratamento resulta a quebra

dos contaminantes ainda existentes para partículas de tão pequena

dimensão (praticamente invisíveis a olho nu) que possibilita a sua

remoção em etapas

posteriores. O trabalho

mecânico exercido sobre a

suspensão fibrosa é

realizado através de dois

discos, que se movimentam

a curta distancia um do outro (0.2 mm), possuindo nas faces interiores

"dentes" que provocam a quebra dos contaminantes.

1.17Flotação

Durante a flotação são rejeitadas partículas de tinta de maior dimensão

que não foram removidas durante a operação de lavagem.

O princípio do funcionamento da

flotação consiste em tornar

hidrófobas as partículas de tinta por

adição de um agente tensioactivo (um

"sabão" industrial. Na presença de

alguma dureza na água do processo e

por associação com os iões de Cálcio,

forma-se um sabão cálcico insolúvel que funciona como colector de

partículas de tinta. Assim , as partículas tornadas hidrofobicas vão

ficar adsorvidas nas bolhas de ar injectadas no sistema e sobem à

superfície sendo então rejeitadas.

1.18Segunda Lavagem

A 2ª etapa de lavagem permite, como foi atrás descrito, reduzir o teor em

cargas de minerais para valores abaixo de 5%. Além deste efeito é

possível a remoção de pequenas partículas de tinta que resultaram da

acção mecânica da dispersão sobre a suspensão fibrosa. O princípio de

funcionamento desta 2ª lavagem é descrito no cap. 6.5.

1.19Branqueamento

A última etapa de tratamento de fibras recicladas é o branqueamento.

Aqui, a adição de um agente oxidante ou redutor permite aumentar e

uniformizar a brancura final da pasta reciclada.