Técnicas avanzadas de pulpa química:mejora de la resistencia y durabilidad en la producción de papel

Introducción:

Si pasas un rato hablando de las fábricas de papel, pronto te darás cuenta de esto:que todo depende de la pulpa.    

En la fabricación de papel a gran escala, la forma en que se produce la pulpa decide silenciosamente muchas cosas más adelante:resistencia, textura e incluso cómo se comporta el papel durante la conversión. La fabricación de pulpa química es el método elegido entre los diversos métodos que se utilizan hoy en día donde se consideran la consistencia y la durabilidad.

La industria de la celulosa y el papel tiene una mayoría de tomadores de decisiones que ya conocen los fundamentos. Sin embargo, en la búsqueda de optimizar las operaciones - o solucionar problemas de calidad - sería útil observar más de cerca cómo funciona realmente el proceso de fabricación de pulpa química.

Este artículo analiza el tema con fundamento. Recorreremos los procesos clave de pulpa química en la fabricación de papel industrial, paso a paso a través del proceso de pulpa kraft en la industria del papel y, lo más importante, analizaremos cómo la pulpa química afecta la calidad y resistencia del papel en entornos de producción reales.

Punto de partida:lo que realmente hace la pulpa química

En un nivel simple, la madera son solo fibras pegadas entre sí.

Ese "pegamento" es la lignina. El objetivo de la pulpa química es eliminar la mayor parte manteniendo las fibras utilizables. Suena sencillo, pero en realidad, aquí es donde las cosas pueden salir mal, o muy bien.

En el proceso más amplio de fabricación de papel industrial, esta etapa marca la pauta. Si las fibras se dañan aquí, ninguna cantidad de refinamiento o acabado posterior podrá solucionarlo por completo.

Es por eso que las fábricas dedican tanto tiempo a perfeccionar esta parte de los pasos del proceso de producción de papel, incluso si no siempre se habla de ello con equipos técnicos externos.

La materia prima importa más de lo que parece

Se dice que es sólo madera pero así es como la perciben los molinos.

El tipo de pulpa de madera empleada, ya sea madera blanda o dura, tiene una diferencia significativa en el resultado.

• Madera blanda → fibras más largas, mejor resistencia 
• Madera dura → fibras más cortas, superficie más lisa 

Antes de entrar al proceso de despulpado químico, la madera pasa por descortezado y astillado. 

Nada inusual allí. ¿Pero la consistencia del tamaño de las virutas? Ahí es donde los operadores se vuelven exigentes.

Las patatas fritas desiguales no se cocinan de manera uniforme. Y una cocción desigual significa pulpa inconsistente. Es uno de esos pequeños detalles que afectan silenciosamente a toda la cadena de fabricación del papel.

Procesos de Pulping Químico en la fabricación de papeles.

No existe una técnica única para todos. A lo largo de los años, las fábricas también se han decidido por una serie de estrategias importantes, cada una de las cuales tiene sus ventajas y desventajas.

Proceso Kraft

Este es el caballo de batalla de la industria de la pulpa y el papel.

No es perfecto, pero sí seguro. Los productos químicos empleados (principalmente hidróxido de sodio y sulfuro de sodio) tienen la capacidad de descomponer la lignina sin arruinar cantidades excesivas de la estructura de la fibra.

¿Otra razón por la que las fábricas siguen utilizando el kraft? Recuperación química. Poder reutilizar productos químicos supone una gran diferencia económica.

Proceso de sulfito

Éste toma una ruta diferente:ácida en lugar de alcalina.

Puede producir una pulpa más brillante, lo que resulta útil para determinadas calidades. Sin embargo, es menos indulgente con las fluctuaciones en la calidad de las materias primas. Ésta es una de las razones por las que no es tan popular hoy en día. 

Despulpado de Soda

Más común en aplicaciones que no sean de madera.

Si se trata de residuos agrícolas, este método funciona. Sin embargo, para aplicaciones de alta resistencia, no coincide con el kraft.

Proceso de pulpa kraft paso a paso en la industria del papel

Analicemos paso a paso el proceso de fabricación de pulpa kraft en la industria del papel, no solo como una lista, sino cómo se desarrolla realmente en las fábricas.

Cocinar (Digestión)

Aquí es donde ocurre la mayor parte de la acción.

Las astillas de madera se cocinan con productos químicos a alta temperatura y presión. La idea es disolver la lignina sin cocinar demasiado las fibras.

Y, sinceramente, este equilibrio es complicado. Empújelo demasiado y la resistencia de la fibra disminuirá. Si reprimes demasiado, la lignina se quedará atrás.

Lavado

Después de la cocción, se lava la pulpa.

No solo por motivos de limpieza:este paso elimina los productos químicos residuales y el material disuelto. El líquido sobrante (licor negro) no es desperdicio. Es parte de un ciclo de recuperación.

Proyección

Incluso con una cocción controlada, no todo se descompone de manera uniforme.

El cribado ayuda a eliminar los rechazos:chips crudos o partículas de gran tamaño. Es un paso de control de calidad, sencillo pero necesario.

Blanqueamiento (a veces)

No todo el papel tiene que ser de un blanco brillante.

Pero cuando esto ocurre, entra en juego el blanqueo. Diferentes fábricas utilizan diferentes secuencias dependiendo del costo, las regulaciones y los requisitos del uso final.

Recuperación química

Aquí es donde la pulpa química se vuelve más sustentable de lo que la gente espera.

Los productos químicos utilizados anteriormente se recuperan y reutilizan. En el proceso también se genera energía. Sin este paso, la economía del proceso de fabricación de papel industrial sería muy diferente.

Dónde encaja esto en el proceso completo de producción de papel

Una vez que se termina la pulpa, el proceso avanza, pero arrastra consigo todo lo de esta etapa.

Los pasos restantes del proceso de producción de papel incluyen:

• Refinado de fibra 
• Formación de láminas 
• Presionando 
• Secado 
• Acabado de superficies 

Si la calidad de la pulpa es inconsistente, los operadores comenzarán a ver problemas aquí:mala unión, roturas, hojas desiguales. Todo tiene su origen.

Cómo la pulpa química afecta la calidad y resistencia del papel

Aquí es donde las cosas se conectan directamente con los resultados comerciales.

Comprender cómo la pulpa química afecta la calidad y resistencia del papel no es solo una cuestión técnica:es práctica.

Longitud y resistencia de la fibra

La fabricación de pulpa química generalmente preserva la longitud de la fibra mejor que los métodos mecánicos.

Eso se traduce en un papel más resistente. Especialmente importante para los grados de embalaje.

Limpieza de la fibra

La eliminación de la lignina mejora la unión de las fibras.

Una mejor unión significa menos puntos débiles en la hoja. Eso es algo que se nota rápidamente en producción.

Estabilidad del brillo

Menos lignina =menos amarilleamiento con el tiempo.

Para las aplicaciones de impresión, esto es más importante de lo que la gente piensa.

Flexibilidad

Es más fácil trabajar con fibras tratadas químicamente durante la formación de la lámina.

Se doblan en lugar de romperse, lo que reduce las pérdidas durante la producción.

La tecnología está cambiando la forma en que las fábricas abordan esto

Aunque los fundamentos no han cambiado mucho, la forma en que las fábricas ejecutan el proceso de fabricación de pulpa química sí lo ha hecho.

Los digestores continuos, por ejemplo, han reemplazado a los sistemas discontinuos en muchas instalaciones. Ofrecen una mayor coherencia, aunque conllevan sus propios desafíos.

Luego está la deslignificación con oxígeno, que básicamente reduce la carga en las etapas de blanqueo. Es un cambio pequeño, pero mejora tanto los costos como el desempeño ambiental.

El monitoreo digital es otra área que silenciosamente está teniendo un impacto. Los operadores ahora utilizan datos en tiempo real, en lugar de simplemente experiencia.

Sostenibilidad:ya no es sólo una palabra de moda

La industria de la celulosa y el papel no ha estado exenta de críticas medioambientales. 

En particular, se percibía que la fabricación de pasta química requería muchos recursos. Parte de eso permanece, sin embargo, las cosas han cambiado.

• Los sistemas de recuperación química son más eficientes 
• La reutilización del agua es más común 
• Los procesos de blanqueo son más limpios que antes 

Tampoco es perfecto pero tampoco es lo que solía ser.

Desafíos que no desaparecen fácilmente

Incluso hoy en día, las fábricas se enfrentan a algunos problemas persistentes:

• Variabilidad de la materia prima 
• Aumento de los costes de los productos químicos 
• Presión regulatoria 
• Alta inversión de capital 

Estos no son problemas nuevos. Pero son la razón por la que el control de procesos es tan importante.

Conclusión

La pulpa química no siempre recibe atención fuera de los círculos técnicos, pero desempeña un papel central en la fabricación moderna de papel.

Ya sea la decisión entre métodos alternativos de pulpa química aplicados en la fabricación de papeles industriales o incluso el proceso paso a paso de pulpa kraft en la industria del papel, cada paso en el proceso de toma de decisiones tiene un impacto en el producto final.

Y cuando se observa de cerca cómo la pulpa química afecta la calidad y resistencia del papel, queda claro que este no es solo un paso en el proceso. Es el paso que da forma a todo lo que sigue.

Para las empresas que operan en el proceso de fabricación de papel industrial, hacerlo bien es menos una cuestión de teoría y más de coherencia, control y experiencia.