Ciclo di lavoro in cartiera

Figura tratta dal sito web Wikipedia

In sintesi il processo di fabbricazione, che consiste in vari stadi e che porta alla formazione della carta a partire dal legno. Le principali fasi di questo ciclo sono: 1. preparazione delle fibre (spappolamento);

2. sbiancamento;

3. formazione del foglio e pressatura; 4. trattamenti superficiali vari; 5. essiccamento.

La materia prima impiegata è composta da fibre vergini, quali la polpa di legno o cellulosa oppure la carta da macero, che vengono fornite prevalentemente in balle o rotoli. Una volta pronto, il rotolo di carta viene tagliato per mezzo di coltelli circolari e le singole strisce sono ribobinate se la carta serve in bobina, altrimenti un dispositivo particolare taglia la carta in formato (foglio steso).

Nel caso del legno, solitamente tenero come per esempio l’abete ed il pioppo, la prima operazione relativa alla lavorazione è eseguita sul luogo d'origine della pianta e consiste nella scortecciatura. Il legno viene poi spezzettato a tronchetti e quindi sminuzzato in chips. La materia prima raggiunge lo stabilimento per mezzo di camion ed il personale addetto provvede alle operazioni di scarico e stoccaggio nel magazzino coperto o nel piazzale antistante il magazzino, in mancanza di spazio. Nelle moderne cartiere in continuo il processo produttivo comincia quando il personale addetto al caricamento dei nastri trasportatori preleva la materia prima dal magazzino di stoccaggio, sulla base di una ricetta di produzione ben definita.

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Infatti la diversa combinazione delle fibre, lunghe o corte, delignificate o contenenti ancora lignina, costituisce la differenza macroscopica fra i diversi tipi di carte, che si otterranno. Le fibre lunghe, che provengono in massima parte da legni di tipo resinoso, come il pino, l’abete ed il larice, sono più costose, perché richiedono tempi maggiori affinché la pianta ricresca; mentre le fibre corte vengono ricavate da legni di latifoglia, come il faggio, le betulle ed il pioppo.[9][9][9][9] Le unità di carico, costituite nella

maggior parte di casi da 8-10 balle tenute insieme da fili di ferro e reggette, vengono prelevate e liberate da elementi esterni presenti (quali ad esempio filo di ferro, nastri adesivi ed etichette) e posti sui nastri trasportatori, che alimentano le linee di produzione di cui la cartiera dispone. I pezzetti di legno vengono cotti a temperatura e pressione elevate all’interno di particolari bollitori in una soluzione acquosa, detta liscivio. Durante questa fase il legno viene disintegrato, infatti la lignina viene attaccata dalla soluzione per rompere i suoi legami, di modo che le cellulose ancora grezze si possano isolare. Si ottengono così delle paste e la materia prima viene trasformata in polpa, ossia una miscela concentrata di fibre in sospensione nel liquido. La separazione delle fibre può avvenire sia con metodi fisici (sbattimento, calore) che chimici (alcali). Segue l’operazione detta assortimento, in cui la cellulosa viene passata attraverso una serie di filtri di lavaggio, al fine di estrarre il liscivio esausto dalla cellulosa, che poi viene mescolata con nuova

soluzione. Finita la serie di liscivi la cellulosa viene lavata, raccolta in tini e dispersa in acqua, e quindi passata attraverso i vagli, che fermano le impurità ed i residui di minuzzolo, lasciando così passare solo le fibre. La cellulosa dopo questa fase è diventata cellulosa grezza, caratterizzata da un colore brunastro, proprio perché le fibre derivano da fonti naturali. Saranno necessari diversi passaggi di separazione e lavaggio per alterarne l'aspetto fino ad ottenere quello del prodotto finale. Anticamente la polpa preparata sottoponendo a lisciviazione stracci di lino e cotone era diluita con acqua fino ad ottenere una poltiglia leggera. In questa sospensione era immersa la "forma", una sorta di setaccio su cui si depositava un intreccio di fibre. In questa fase si poteva formare una filigrana, quando sulla "forma" erano agganciati fili metallici opportunamente sagomati, che impedivano il depositarsi uniforme della polpa generando così un'immagine visibile contro luce. A questo punto la carta era già pronta e doveva essere soltanto pressata ed essiccata. Ma vediamo più nel dettaglio quello che succede oggigiorno. Gli addetti alla preparazione degli impasti provvedono tramite un sistema di controllo distribuito ad avviare automaticamente i nastri trasportatori per il carico degli spappolatori (pulpers), costituiti da grandi vasche circolari contenenti sul fondo un organo ruotante a pale sporgenti. All’interno dei pulpers le materie prime vengono spappolate e mescolate con l’acqua, dando vita all’impasto, che poi proseguirà il suo percorso all’interno del processo di lavorazione.

Di solito l’acqua utilizzata durante questa fase è quella recuperata a seguito delle operazioni di filtrazione e flottaggio, che vedremo in seguito, mentre l’acqua fresca viene utilizzata nella fase iniziale di avviamento della macchina continua o durante un riavviamento (dopo una fermata prolungata) oppure per il reintegro.

Terminata la fase di spappolamento e mescolamento l’impasto fibroso, estremamente ricco di acqua, viene scaricato dal pulper in appropriate tine, dove si procede alla lavorazione per mezzo di depastigliatori e raffinatori, per ottenere le specifiche di prodotto richieste.

L’impasto fibroso così ottenuto viene ulteriormente depurato da eventuali contaminanti (sabbia, schegge,...) per mezzo di un impianto di pulizia e depurazione. A questo punto, nel caso in cui venga usata per carta bianca, è necessario eliminare il più possibile la colorazione brunastra della cellulosa. L’imbianchimento può essere fatto con vari sistemi, ma il tipo più diffuso è il trattamento con il cloro o coi suoi derivati. Infine la cellulosa viene ripetutamente lavata per togliere le tracce di prodotti chimici impiegati nell’imbianchimento per poi passare alla raffinazione. L’impasto per la carta è formato normalmente da pasta di cellulosa, cariche, collanti, oltre che di coloranti se si procede alla produzione di carta colorata. Gli additivi vengono applicati al fine di rendere liscia la matrice di fibra, che è per sua natura rugosa. Infatti se la carta venisse fatta solo di cellulosa, non sarebbe utilizzabile per scrivere e stampare e avrebbe un aspetto pressoché traslucido, non uniforme. Invece per conferirle un aspetto opaco e permettere quindi la scrittura e la stampa, nell’impasto della carta vengono messe delle sostanze d'origine minerale o sintetica, che le conferiscono l'aspetto caratteristico, accentuando anche il grado di bianco, sofficità e consistenza. Inoltre per poter utilizzare la carta per la stampa e la scrittura è necessario trattarla in modo da evitare che la carta sia troppo assorbente e che l’inchiostro spanda, e per conferirle questa proprietà è necessario aggiungere delle colle nell’impasto. E l’aggiunta di queste sostanze all’impasto serve proprio per migliorare le caratteristiche specifiche della carta e per modificarne gli aspetti superficiali. La scelta tra un’ampia gamma di prodotti permette così di ottenere le proprietà desiderate, che cambiano a seconda delle applicazioni future della carta prodotta.

L’impasto a questo punto è pronto per la disidratazione e per essere trasformato in un foglio di carta. La fase di fabbricazione della carta avviene in apposite macchine, dette macchine continue, in quanto funzionano senza interruzione giorno e notte, e sono formate da una serie d'organi collegati tra loro. Secondo il ciclo di formazione della carta, l’impasto così ottenuto viene messo all’interno della cassa di flusso della macchina continua, dopo di

che la sospensione fibrosa viene fatta passare attraverso una fessura larga quanto la macchina stessa per poi essere immessa fra la tela di formazione che scorre in continuo ed il feltro, una struttura capillare che proteggerà il foglio durante tutte le movimentazioni nella zona presse. Ed è proprio da qui che nascono i termini "lato feltro" e "lato tela" della carta. E’ come un nastro trasportatore sempre in movimento dove la soluzione di cellulosa si distribuisce uniformemente e viene fatta drenare in modo che le fibre si concentrino e si compattino, allineandosi preferenzialmente in senso macchina e formando il foglio iniziale. Poi la velocità della tela in rapporto alla velocità di deflusso delle fibre dalla cassa di flusso determinerà la "quadratura" della carta, cioè l'orientamento delle fibre e quindi le resistenze meccaniche sia trasversali che longitudinali. Al di sotto del telo sono situati appositi cassoni, che aspirano altra acqua.

Alla fine di questa prima parte della macchina, il telo metallico torna indietro, il foglio di carta si stacca e comincia a passare attraverso una lunga serie di presse (cilindri rotanti), che hanno lo scopo di formare il foglio, facendolo sgocciolare, tendere, seccare e lisciare, fino a che poi viene arrotolato in grandi bobine.

La funzione della zona presse consiste essenzialmente nella rimozione della maggior parte d’acqua presente nel contesto fibroso, tramite la pressione in continuo di due cilindri, senza alterare le caratteristiche fisico-chimiche della carta. Quanto più acqua si toglie, tanto più efficiente è la sezione presse; si passa da un secco del 18-20% alla tela, che corrisponde al 95-98% della quantità d’acqua totale, ad un 42-50% di secco all’uscita delle presse corrispondente all’1% d’acqua presente. La quantità d’acqua che non viene rimossa nella sezione presse viene fatta evaporare in seccheria, quindi minore è questa quantità minori saranno i costi dell’essiccamento. Le presse inoltre hanno il compito di disidratare il foglio in modo costante su tutta la lunghezza della linea di contatto, aumentare la compattezza del foglio, avvicinare i vari elementi che compongono il contesto fibroso aiutando la formazione dei legami.

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Questo processo di disidratazione e di asciugamento che porta alla formazione del foglio può essere diviso in tre fasi:

1. disidratazione per drenaggio naturale, infatti la tela grazie alla sua particolare struttura permette una rapida e consistente perdita d’acqua per forza centrifuga. Le acque recuperate durante questa fase e cariche di fibre vengono in parte rinviate direttamente in macchina ed in parte inviate ad un impianto di recupero (filtro a dischi) che provvede alla loro concentrazione e rinvio nelle tine, atte alla preparazione degli impasti. Una volta che il foglio di carta si è formato tra la tela ed il feltro prosegue il suo viaggio sul feltro;

2. disidratazione meccanica del foglio , che supportato dal feltro, viene compresso contro il monolucido da una pressa aspirante al fine di ridurre ulteriormente la quantità d’acqua contenuta e di compattare maggiormente le fibre;

3. essiccazione ed asciugamento finale del foglio grazie all’energia termica fornita dal vapore in pressione inviato all’interno del monolucido e dall’aria calda insufflata da due semicappe a gas ad alto rendimento. La carta in genere esce dal trattamento precedente ancora con una certa percentuale di umidità, che viene definitivamente eliminata calandrando il foglio attraverso uno o più rulli, in genere di acciaio, che vengono riscaldati e che impartiscono un certa pressione al foglio rendendolo relativamente liscio dalla parte della calandra (carta monolucida).

Le macchine continue più moderne hanno dispositivi di collatura, lisciatura, patinatura e calandratura che possono essere inseriti nel ciclo di lavoro soltanto all’occorrenza. A questo punto la carta ormai formata ed asciugata viene staccata dal monolucido per mezzo di una coltella crespatrice e quindi arrotolata su di un albero di avvolgimento posto a valle di essiccazione. Una volta terminato l’arrotolamento fino al diametro desiderato le bobine di carta così ottenute possono seguire due percorsi:

- vengono avviate alla fase di ribobinatura per la produzione di carta a più veli, dove due o più bobine madri vengono accoppiate e tagliate per mezzo di coltelli rotanti al fine di produrre rotoli nei formati e nel diametro richiesto dal cliente. A questo punto le bobine, dopo essere state imballate, vengono inviate al discensore per essere stivate nel magazzino prodotto finito. E qui resteranno fino a che non verranno successivamente caricate sui camion per essere trasportate in cartotecnica e destinati ad ulteriori trasformazioni.

Nel documento VALUTAZIONE E MONITORAGGIO DEL RISCHIO DI INTERFERENZA APPLICATO ALLA GESTIONE DEI FORNITORI ESTERNI: UN CASO NELL'INDUSTRIA CARTARIA (pagine 31-37)