Siete alla ricerca di una soluzione di imballaggio sostenibile che offra una sensazione piacevole al tatto e le condizioni ideali per una stampa a colori brillante, oltre ad essere estremamente resistente allo strappo e robusta? Allora il cartone di cellulosa è la scelta giusta. Qui potete scoprire tutto quello che c'è da sapere sulla materia prima cellulosa e su come si ottiene, oltre ai vantaggi degli imballaggi realizzati con essa.

Il materiale di base: cos'è la pasta di cellulosa e da cosa si può ricavare?

La pasta è una massa fibrosa prodotta dalla lavorazione chimica e meccanica delle fibre vegetali. È costituita principalmente da cellulosa e, insieme alla pasta di legno, è un importante materiale di partenza per la produzione di carta.

Circa il 90% della pasta di cellulosa prodotta in tutto il mondo è ricavata dal legno. L'uso di paglia, bagassa (residui vegetali fibrosi e macinati della produzione di zucchero), kenaf (Hibiscus cannabinus) e bambù (Bambusoideae) sta perdendo sempre più importanza a livello mondiale.

A seconda della regione, il legno di scarto industriale o di piantagione serve come materia prima per la produzione di pasta di legno. In Europa e in Nord America si utilizzano soprattutto residui di segheria (prevalentemente legno di conifere), mentre in Sudafrica, Sudamerica e Australia si utilizza spesso legno duro proveniente da piantagioni forestali (eucalipto). Il legno viene scortecciato e poi trasformato in cippato. Questi vengono scomposti chimicamente.

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Estrazione della polpa: i processi in sintesi

Per la produzione di pasta di cellulosa si utilizzano due processi chimici:

• il processo al solfato alcalino e
• il processo di solfito acido.

Il processo al solfato fu sviluppato da Carl Ferdinand Dahl (Danzica) a partire da un metodo di spappolamento del legno con soluzione di idrossido di sodio, ideato da Hugh Burgess e Charles Watt in Inghilterra nel 1851 e introdotto negli Stati Uniti nel 1854.

Nel loro approccio, l'elevato fabbisogno di idrossido di sodio rendeva costose le operazioni di evaporazione, combustione e "recausticazione". Dahl ha introdotto il solfato di sodio direttamente nel sistema di recupero.

Durante il processo, notò che il solfito di sodio che si formava con la riduzione portava a un miglioramento significativo della qualità delle fibre. Nel 1884 ricevette un brevetto per la modifica del processo.

Le condizioni alcaline producevano fibre molto resistenti, ma di colore marrone scuro. Per questo motivo, per molto tempo sono state utilizzate solo per la produzione di prodotti cartacei non sbiancati, come sacchi di carta e imballaggi in cartone.

La digestione con solfito fu brevettata negli Stati Uniti nel 1867 dal chimico americano Benjamin Chew Tilghman. Il suo metodo utilizzava una soluzione di bisolfito di calcio e anidride solforosa libera. A partire dagli anni '70 del XIX secolo, Carl Daniel Ekman in Svezia e Alexander Mitscherlich in Germania svilupparono ulteriormente il metodo fino a raggiungere la maturità industriale. La bollitura con solfito acido di Mitscherlich produce fibre di colore chiaro. Se si utilizzano trucioli di legno ben scortecciati, si può raggiungere un grado di bianco di quasi il 70% (ISO). Un ulteriore schiarimento è possibile mediante sbiancamento con cloro e calce clorata.

Come funziona la produzione di cellulosa?

Il materiale di partenza per la produzione di pasta è costituito da trucioli di legno di forma il più possibile uniforme. La sminuzzatura meccanica consente un'impregnazione omogenea del legno con la rispettiva soluzione di pulper. Se i trucioli di legno sono troppo grossolani, l'impregnazione è incompleta.

Questo porta a residui non aperti. I trucioli troppo piccoli, invece, hanno lo svantaggio che le fibre risultano troppo corte. Gli scarti di segheria (schegge) sono quindi inadatti alla produzione di cellulosa tanto quanto il legno cippato.

Nel processo al solfato, i trucioli di legno vengono cotti per tre-sei ore a una pressione di 7-10 bar in soda caustica, solfato di sodio e altri liquidi alcalini. A una temperatura fino a 170 °C, le emicellulose, le lignine e altri elementi costitutivi del legno vengono disciolti in modo alcalino.

La lignina viene scissa da un attacco nucleofilo dell 'anione solfuro e passa alla lignina alcalina solubile, il cosiddetto black liquor. Questo viene separato dalla pasta rimanente con l'aiuto di filtri di cellulosa.

Utilizzando una piccola quantità di zolfo, questo processo può essere utilizzato per produrre pasta con buone proprietà tecniche della carta da specie legnose di bassa qualità e ricche di resina come abete rosso, pino o cirmolo.

Tuttavia, solo il 45-55% circa della materia prima utilizzata può essere recuperato sotto forma di cellulosa durante la digestione. Poiché la selettività diminuisce con l'aumento dell'uso di sostanze chimiche o di tempi o temperature di cottura più lunghi, il grado di digestione non può essere aumentato all'infinito.

Circa il 95% della pasta di legno mondiale viene prodotta con il processo al solfato.

Nel processo al solfito, il legno a basso contenuto legnoso e ben scortecciato (abete rosso, faggio, abete, pioppo) viene digerito in un ambiente acido o neutro. Come cationi vengono utilizzati ioni di calcio, magnesio, sodio e/o ammonio.

La lignina viene sottoposta a solfonazione e quindi convertita in un sale idrosolubile di acido lignosolfonico, che può essere facilmente rimosso dalla fibra.

A seconda del rispettivo valore di pH, le emicellulose presenti nel legno rimangono nella fibra con la cellulosa o vengono convertite in zucchero dall'idrolisi acida e passano nella fase acquosa.

Le paste di colore molto chiaro prodotte in questo modo sono oggi utilizzate quasi esclusivamente nella produzione di cellulosa chimica o di carta. Per produrre 1000 kg di pasta con il processo al solfito sono necessari circa cinque metri cubi di legno massiccio e 90 kg di zolfo.

Una variante del metodo al solfito è il processo al bisolfito di calcio. In questo caso, il legno trasformato in trucioli viene cotto per sette o 15 ore in pentole a pressione con idrogeno solfito di calcio. Durante il processo, i trucioli di legno diventano così morbidi da poter essere facilmente schiacciati.

Dopo la cottura, vengono sminuzzate in fibre lunghe da due a quattro millimetri, lavate, se necessario sbiancate e quindi essiccate sotto forma di cartone spesso. Le polpe ottenute sono particolarmente pure e vengono quindi utilizzate preferibilmente per applicazioni chimiche.

Lo svantaggio di questo processo è che i prodotti chimici non possono essere recuperati. Di conseguenza, non è molto economico e non viene quasi mai utilizzato per la produzione di pasta di solfito.

Un'altra variante del metodo del solfito è il metodo del bisolfito di magnesio. Funziona in modo simile alla variante con bisolfito di calcio. Tuttavia, a differenza della variante con bisolfito di calcio, può essere utilizzato in modo continuo e offre un buon recupero chimico. Viene utilizzato principalmente per la produzione di pasta chimica dal legno di abete rosso.

Da cosa dipende la qualità della pasta?

Esistono differenze qualitative a seconda che la pasta sia di legno duro o di legno tenero. La pasta di legno tenero ha fibre lunghe e resistenti, con una lunghezza media di 3,3 mm. Ciò conferisce alla carta un'armatura.

La pasta di legno duro ha fibre lunghe solo 1 mm circa. È la più adatta per la produzione di carta liscia (carta da lettere, carta per fotocopie) o per la produzione di carta tissue (carta igienica). Oltre alle proprietà di base delle materie prime, la qualità dei processi di pulizia e miscelazione effettuati durante la lavorazione gioca un ruolo decisivo nella qualità del prodotto.

Di particolare rilevanza sono la cottura della pasta nella soda caustica utilizzata nel processo al solfato, la successiva filtrazione e lavaggio del materiale cotto e la sbiancatura, in cui la pasta viene trattata con vari ossidanti.

La qualità del processo nella produzione di cellulosa è garantita da numerosi punti di misurazione di pH, conducibilità, temperatura e pressione. In questo modo si garantisce che i parametri ottimali prevalgano durante tutta la produzione.

Le perdite di qualità sono causate principalmente da una spremitura troppo intensa, da un accorciamento eccessivo delle fibre o da errori nello sbiancamento della pasta. I valori qualitativi del test di resistenza meccanica sono la lunghezza e la resistenza allo strappo.

Esiste anche una correlazione tra il grado di polimerizzazione della pasta e la resistenza delle fibre. Indicazioni sul grado di danneggiamento delle fibre possono essere ottenute analizzando la viscosità dei campioni di fibre disciolte.

Siete interessati ai nostri standard di qualità o avete bisogno di aiuto nella giungla degli imballaggi? Contattateci e saremo lieti di aiutarvi!

Come si trasforma la pasta in cartone?

Nella prima fase, la pasta viene scomposta nelle sue fibre e macinata in una pasta acquosa. Da qui si producono contemporaneamente singoli nastri di carta con diverse sezioni di filo su macchine Fourdrinier. Questi vengono pressati l'uno sull'altro allo stato umido (calandrati), in modo da formare un'accoppiata.

Un cilindro lisciatore viene utilizzato per livellare la superficie e compattare la struttura del foglio. Una soluzione di amido applicata nella pressa dimensionale garantisce la resistenza al prelievo e l'assenza di polvere. Infine, a seconda del prodotto, viene applicato un composto di rivestimento contenente pigmento, legante o gesso su uno o entrambi i lati.

Quali sono i vantaggi del cartone di cellulosa?

L'uso del cartone come materiale e imballaggio presenta i seguenti vantaggi fondamentali:

• Rispettoso dell'ambiente: il cartone è prodotto con materiali rinnovabili e può essere completamente riciclato.
• Flessibilità: grazie alle diverse qualità di materiali, è possibile trovare soluzioni ottimali per ogni esigenza.
• Protezione: le scatole di cartone ondulato sono estremamente stabili e proteggono il loro contenuto durante tutto il processo logistico.
• Stampabilità: i cartoni sono molto adatti alla stampa individuale.

Il cartoncino di cellulosa si distingue dagli altri tipi di cartoncino perché è completamente privo di legno. È quindi privo di acidi ed è caratterizzato da un'elevata resistenza all'invecchiamento. Presenta inoltre ottime proprietà di resistenza ed è resistente alla flessione e alla spaccatura.

Per garantire un risultato di stampa di alta qualità, il cartoncino in pasta di cellulosa deve avere una sufficiente resistenza al grimaldello. In caso contrario, i solventi contenuti nell'inchiostro di stampa penetrerebbero nella carta durante la stampa, aumentando la forza adesiva dell'inchiostro.

L'applicazione dell'amido nella pressa a formato aumenta la resistenza al prelievo del fronte e del retro e allo stesso tempo impedisce la formazione di polvere. Il cartone di cellulosa rivestito e non rivestito è adatto a tutti i comuni processi di finitura e stampa. Può essere facilmente punzonato, rigato e scanalato, è stampabile, verniciabile e bronzabile.

Il cartone di cellulosa è uno dei materiali di imballaggio più importanti nel settore dei beni di consumo alimentari e non alimentari.

Conclusione

Realizzato con materie prime rinnovabili e integrato in un ciclo di materiali virtualmente chiuso, il cartone di cellulosa è ideale per tutti coloro che apprezzano i prodotti sostenibili. Con la sua superficie bianca e liscia, offre le migliori condizioni per la stampa, la pittura, la laminazione, il rivestimento con pellicola, la verniciatura o la laminazione.

FAQ

1. Qual è la differenza tra i pannelli di pasta di legno e gli altri pannelli stampabili?

   Il cartoncino di cellulosa è un cartoncino a due o tre strati realizzato in pura cellulosa. Nel caso di altri cartoni da stampa (ad esempio i cartoni cromati), il liner può essere costituito anche da pasta di legno sbiancata e/o carta di recupero.

2. Il cartone di cellulosa è adatto al confezionamento di alimenti?

   Il cartoncino certificato secondo le raccomandazioni dell'Istituto Federale per la Valutazione dei Rischi (BfR) è adatto al contatto diretto con alimenti asciutti e non unti.

3. Il cartone di cellulosa è compostabile?

   I materiali ricchi di cellulosa possono essere degradati dai microrganismi in humus, anidride carbonica e composti minerali. Il cartone prodotto con cellulosa non modificata chimicamente è quindi facilmente compostabile. Tuttavia, il cartone di cellulosa fortemente stampato dovrebbe essere riciclato per motivi ecologici.