Le Cellulose

IL LEGNO – LA MATERIA PRIMA

Il legno è composto da centinaia di molecole complesse. I componenti principali possono essere classificati in base ai seguenti gruppi:

CELLULOSE

Carboidrati a catena lunga costituiti da unità ripetitive di una singola unità di zucchero semplice nota come glucosio.

HEMICELLULOSE

Carboidrati a catena lunga costituiti da unità ripetitive di una singola unità di zucchero semplice nota come glucosio.

LIGNIN

Una sostanza polimerica che funge da agente cementante.

EXTRACTIVES

Resine, oli, alcoli e acidi grassi.

HARDWOODS AND SOFTWOODS

Uno dei più importanti determinanti delle proprietà finali di una particolare polpa è la natura del legno che entra nel sistema: la specie, l'età, la densità, il contenuto di umidità e il tempo trascorso da quando è stato tagliato. In generale, ogni specie può essere classificata in una delle due famiglie principali, i legni duri (varietà decidue a foglia larga conosciute tecnicamente come angiosperme) e i legni dolci (conifere con ago o “sempreverdi”). All'interno delle famiglie vi sono ampie variazioni nella struttura delle fibre e nella chimica del legno; questi comportano variazioni nelle proprietà della polpa prodotta da un particolare processo di conversione. Nel complesso, i legni duri contengono più cellulosa ed estratti, e meno lignina, rispetto ai legni dolci; inoltre, di solito hanno una luminosità iniziale più elevata. Ai fini della pasta di legno, le fibre di legno dolce sono, in media, più di tre volte la lunghezza di quelle contenute nei legni duri (da cui l'origine dei termini "pasta di fibre lunghe" e "pasta di fibre corte"). E poiché l'aumento della lunghezza delle fibre di solito si traduce in un maggiore legame tra le fibre, le paste di legno tenero conferiscono maggiore resistenza ai prodotti in cui sono realizzate, rispetto alle paste di legno duro fabbricate con lo stesso processo. Ad esempio, il kraft di legno tenero sbiancato (BSK) è considerevolmente più forte del kraft di legno duro sbiancato (BHK).

CONVERTION TO PULP

In passato la tecnologia disponibile per eseguire l'operazione di spappolatura era limitata in una posizione a una di due distinte procedure: una meccanica e l'altra di natura chimica. La scelta è stata determinata dal progetto iniziale del mulino, dalle specie legnose disponibili e dall'applicazione finale. Oggi i mulini hanno la capacità di combinare aspetti di entrambi i processi. In generale, tuttavia, il processo di pulpatura può essere definito nei seguenti termini:

MECHANICAL PULPS

Le paste meccaniche sono caratterizzate dal fatto che nel prodotto finale viene mantenuta una percentuale molto elevata (80-95%) dei componenti originali in legno. Ciò offre un evidente vantaggio economico, tuttavia il processo è tale che il danno alle fibre di legno è inevitabile, con conseguente riduzione della polpa.

STONE GROUNDWOOD (SGW)

Questo processo prevede che i tronchi scortecciati vengano forzati contro un'enorme pietra abrasiva rotante, che distrugge le fibre dal legno. Questo è seguito da un processo di screening per rimuovere i brividi (schegge sovradimensionate) e altre particelle indesiderabili. In alcuni mulini è incorporato uno stadio di sbiancamento per aumentare la luminosità della polpa.

REFINER MECHANICAL PULP (RMP)

RMP utilizza trucioli di legno come input principale che vengono quindi alimentati tra due grandi dischi di metallo in una raffineria. Questo processo separa le fibre di legno e produce una miscela la cui lunghezza media delle fibre è di norma più lunga di SGW e che contiene una porzione significativamente più bassa di "fini" (pezzi di fibre molto piccoli).

THERMOMECHANICAL PULP (TMP)

Questo processo prevede una fase iniziale in cui i trucioli di legno, prima di entrare in una raffineria pressurizzata, vengono ammorbiditi dal vapore. Ciò facilita la separazione meccanica della cellulosa e riduce i danni alle singole fibre. Il risultato è una polpa che è sostanzialmente più forte di SGW o RMP, sebbene con requisiti energetici più elevati.

CHEMI-THERMOMECHANICAL PULP (CTMP)

CTMP tratta chimicamente i chip prima del riscaldamento e della defibrazione meccanica, portando alla polpa che ha ulteriori miglioramenti nelle proprietà fisiche rispetto al TMP. Inoltre, modificando vari parametri (concentrazione chimica, lunghezza dell'esposizione del truciolo e temperatura), è possibile "personalizzare" le proprietà dell'output, adattandolo a una varietà di usi finali.

CHEMICAL PULPS

Oltre alla separazione delle fibre di cellulosa dalla "matrice di legno", uno degli obiettivi della polpa chimica è rimuovere il più possibile dalla lignina e dagli estratti. Ciò si traduce in una resa molto più bassa (di solito tra il 40% e il 55% della sostanza legnosa originale) e, quindi, un costo molto più elevato di quello associato ai metodi meccanici. Inoltre, le spese in conto capitale associate alla costruzione di una fabbrica di pasta chimica sono significativamente più elevate. Rispetto alle loro controparti meccaniche, tuttavia, questi gradi sono costituiti da fibre che sono molto più lunghe e più flessibili. Le paste prodotte sono sostanzialmente più forti, più facili da "imbiancare" e hanno meno probabilità di perdere la loro luminosità nel tempo.

KRAFT (SULPHATE) PULP

Questo processo è diventato la fonte più importante al mondo di pasta di legno. Il processo prevede la "digestione" (cottura) di trucioli di legno in una soluzione alcalina per diverse ore, durante le quali le sostanze chimiche attaccano le molecole di lignina, spezzandole in segmenti più piccoli che vengono sciolti e successivamente rimossi. Una caratteristica significativa della tecnologia di pulping di Kraft è il suo sofisticato sistema di recupero; qui, i prodotti chimici utilizzati nel processo vengono catturati ed estratti per il riutilizzo, contribuendo così a minimizzare sia i costi delle materie prime sia l'impatto ambientale. La polpa di kraft non sbiancata è di colore marrone scuro. Prima di poter essere utilizzata in alcune applicazioni, deve essere sottoposta ad una serie di fasi di sbiancamento, con conseguente sia un prodotto bianco che una spesa di produzione aggiuntiva. All'interno dei gradi di pasta di carta kraft ci sono diversi sottogradi usati per definire qualità specifiche. Questi sottogradi, in generale, sono definiti come segue:

SOFTWOOD - Kraft di legno tenero sbiancato (BSK)

NBSK - NORTHERN BLEACHED SOFTWOOD KRAFT

NBSK è la seconda più grande pasta di mercato al mondo per tonnellaggio. Questa polpa è prodotta da alberi di conifere che si trovano principalmente in Canada, nei paesi nordici e in Russia (in particolare, la Siberia). Le specie più comuni sono il pino e l'abete rosso. Tutte le paste NBSK hanno fibre lunghe e la loro inclusione nell'arredamento della carta è spesso per struttura. I principali utilizzi finali di NBSK sono la stampa e la scrittura di carta e tessuti.

S. PINE - SOUTHERN BLEACHED SOFTWOOD KRAFT

SBSK è la polpa di kraft prodotta da alberi di conifere tradizionalmente trovati negli Stati Uniti meridionali (principalmente varie specie di pini). SBSK è ampiamente utilizzato nella polpa di lanugine, che è la materia prima per prodotti assorbenti come pannolini, prodotti per l'igiene femminile, spugna assorbente per via aerea ecc.

RADIATA

Il pino radiata è un albero di conifere che si trova principalmente in America Latina e Oceania (così come nella costa occidentale degli Stati Uniti, ma non è usato per la pasta di legno). Le fibre lunghe vengono utilizzate principalmente come agente di rinforzo nella produzione di carte per la stampa e la scrittura (e, in misura minore, di carta velina e speciale).

OTHER

Gradi intermedi di SOFTWOOD polpa di conifere.

HARDWOOD - Kraft di legno duro sbiancato (BHK)

NBHK - NORTHERN BLEACHED HARDWOOD KRAFT

La polpa NBHK è prodotta da alberi di latifoglie che crescono principalmente nelle regioni meridionali del Canada e nelle aree forestali settentrionali degli Stati Uniti. Tuttavia, ai fini della classificazione, solo la polpa di legno duro in Canada è classificata come settentrionale (tutte le polpe di legno duro negli Stati Uniti sono classificate come meridionali, nonostante siano di specie simili al Canada). Inoltre, gli alberi di latifoglie coltivati nelle regioni nordiche e in Russia sono classificati come settentrionali. Le specie sono principalmente acero, betulla, faggio e frassino. L'uso primario di NBHK è quello di fornire lucentezza e qualità nella produzione di carta per la stampa e la scrittura, oltre che per i tessuti.

SBHK - SOUTHERN MIXED HARDWOOD

SBHK è molto simile alla sua controparte settentrionale. Le specie includono tutto il legno duro coltivato negli Stati Uniti, sia negli ecosistemi settentrionali che meridionali. I suoi usi finali sono principalmente la stampa e la scrittura e la carta velina.

BEKP - BLEACHED EUCALYPTUS KRAFT PULP

La polpa di eucalipto è diventata il più grande segmento di pasta di mercato per tonnellaggio. Importanti in Europa, Asia e in particolare in America Latina, gli alberi di eucalipto sono favoriti per il loro ciclo di vita relativamente breve (7-8 anni fino alla piena crescita) e per l'alta qualità per la polpa del kraft. La maggior parte della polpa di eucalipto viene prodotta in Brasile ed esportata in tutto il mondo, con i suoi principali usi finali di carta velina, stampa e scrittura e carte speciali.

BIRCH - BLEACHED BIRCH SULPHATE

ACACIA - OTHER or TROPICAL HW

Il legno tropicale è una polpa di mercato basata in gran parte sulle piantagioni di acacia nel sud-est asiatico. La maggior parte della polpa del mercato tropicale è prodotta in Indonesia e compete direttamente con l'eucalipto.

SULPHITE PULP

La polpa di solfito commerciale fu introdotta nel 1867 e all'inizio del 1900 aveva superato la polpa meccanica come processo principale per la produzione di pasta di legno. La polpa di Kraft fu sviluppata solo pochi anni dopo, ma sarebbe diventata popolare solo negli anni '40, quando fu sviluppata la caldaia di recupero, permettendo alle cartiere di Kraft di riciclare quasi tutti i loro prodotti chimici. La polpa del mercato dei solfiti rimane ancora oggi, ma è solo una frazione delle dimensioni del mercato della polpa di kraft. Le polpe del mercato dei solfiti hanno generalmente una resa più elevata e si caratterizzano per essere più facili da candeggiare rispetto alla polpa di kraft. Tuttavia, le fibre sono generalmente meno resistenti.

BSS - BLEACHED SOFTWOOD SULPHITE

BHS - BLEACHED HARDWOOD SULPHITE

WIKIPEDIA

UNBLEACHED PULP

UKSP - UNBLEACHED KRAFT SOFTWOOD PULP

UKHP - UNBLEACHED KRAFT HARDWOOD PULP

USS - UNBLEACHED SOFTWOOD SULPHITE

NSU EDU PROJECT

CTMP AND SEMI-CHEMICAL

La pasta di mercato semi-chimica, un sottosegmento relativamente piccolo della pasta di mercato totale, è un processo in cui i trucioli di legno vengono prima cotti e poi macinati usando un processo meccanico. Le fibre semi-chimiche sono generalmente più rigide e hanno una resa maggiore rispetto alla polpa kraft. I principali utilizzi finali per la polpa del mercato semi-chimico sono il cartone per contenitori e il mezzo ondulato.

BCTMPHW - BLEACHED CHEMI THERMO MECHANICAL PULP HARDWOOD

BCTMPSW - BLEACHED CHEMI THERMO MECHANICAL PULP SOFTWOOD

TMP - THERMO MECHANICAL PULP

SGW - STONE GROUND WOOD

RECYCLED FIBRE PULP

La produzione di carta in fibra riciclata inizia principalmente con la polpa, che crea polpa riciclata. Dopo questo viene la rimozione dell'inchiostrazione, durante la quale l'inchiostro da stampa e le impurità vengono rimossi dalla polpa riciclata formata dalle fibre riciclate. La deinchiostrazione provoca una perdita di inchiostrazione dal 10 al 40 percento della polpa riciclata, che è ad esempio dovuta al danneggiamento e alla rottura delle fibre; la parte scartata viene bruciata per produrre energia. Si stima che una singola fibra arborea possa sopportare da 3 a 7 cicli di riciclaggio al massimo, dopodiché viene persa. Pertanto, la deinchiostrazione produce polpa disinchiostrata utilizzata nella produzione di carta, energia e rifiuti di inchiostrazione, che può essere ulteriormente elaborato e trasformato in biomassa.

DIP - DE-INKED PULP AND RECOVERED FIBRE

RBK - RECYCLED BLEACHED KRAFT

BLEACHING PROCESS

Il candeggio è il trattamento della fibra cellulosica con sostanze chimiche per aumentare la luminosità.

TCF - TOTALY CHLORINE FREE

ECF - ELEMENTARY CHLORINE FREE

SPECIALITIES

MERCERISED PULP

La polpa mercerizzata è una polpa decolorata che viene trattata con alcali diluiti a caldo per ottenere una massa extra elevata e un'elevata porosità. La polpa si sente e sembra simile a un batuffolo di cotone.

DISSOLVING PULP

La dissoluzione della pasta di legno (DWP) è una pasta di cellulosa purificata adatta per la successiva conversione chimica in una gamma di prodotti. La cellulosa, il biopolimero più comune sulla terra, è il componente strutturale delle pareti cellulari delle piante verdi.

FLUFF PULP

La polpa di lanugine (detta anche polpa di sminuzzamento o polpa soffice) è un tipo di polpa chimica ottenuta da legni dolci di fibre lunghe. Parametri importanti per la polpa di lanugine sono la massa e l'assorbimento di acqua. Oltre il 90% delle polveri di lanugine sono paste di legno tenero chimico completamente sbiancate, di cui oltre il 90% sono polpe di kraft.La fonte di materie prime più comune per le polpe di lanugine è il kraft di legno tenero sbiancato meridionale (SBSK) di pino mugo. SBSK di altre specie e NBSK sono anche usati per produrre polpa di lanugine. Fibre più spesse sono preferite per migliorare la massa. Le paste di lanugine sono utilizzate come materia prima nel nucleo assorbente dei prodotti per la cura della persona come pannolini, prodotti per l'igiene femminile, spugna assorbente per via aerea, in quanto tale o con superassorbenti e/o fibre sintetiche. Oltre l'80% delle polpe viene utilizzato nei pannolini per bambini.

Altre abbreviazioni

BSK Cellulosa a fibra lunga (generico)

BHK Cellulosa a fibra corta (generico)

Mixed HW Cellulosa a fibra mista corta (generico)

Minichip/Sawdust Cellulosa prodotta da scarti di segheria

UKP Cellulosa greggia (generico)