Papel

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Papel
Vários produtos feitos de papel.JPG
ModeloMaterial fino
Propriedades físicas
Densidade (ρ)De 10 gsm a 3000 gsm
Papel
Papel (caracteres chineses) .svg
"Papel" em caracteres chineses tradicionais (parte superior) e simplificados (parte inferior)
Chinês tradicional
Chinês simplificado

Papel é uma folha fina de material produzido por mecanicamente ou quimicamente processamento de celulose fibras derivadas de madeira , trapos , gramíneas ou outras fontes vegetais em água , a drenagem da água através de malha fina deixando a fibra distribuída uniformemente sobre a superfície, seguido pela prensagem e secagem. Embora o papel fosse originalmente feito em folhas soltas à mão, quase todo agora é feito em grandes máquinas - algumas fazendo bobinas de 10 metros de largura, funcionando a 2.000 metros por minuto e até 600.000 toneladas por ano. É um material versátil com muitos usos, incluindo impressão , embalagem, decoração, escrita , limpeza, papel de filtro, papel de parede, papel para livros, papel de conservação, bancadas laminadas, papel higiênico, papel-moeda e papel de segurança e vários processos industriais e de construção.

O processo de fabricação de papel se desenvolveu no leste da Ásia, provavelmente na China , pelo menos já em 105 dC, [1] pelo eunuco da corte Han Cai Lun , embora os primeiros fragmentos arqueológicos de papel derivem do século 2 aC na China. [2] A indústria moderna de celulose e papel é global, com a China liderando sua produção e os Estados Unidos seguindo.

História

Papel de embrulho de cânhamo , China, c. 100 AC

Os fragmentos arqueológicos mais antigos conhecidos do precursor imediato do papel moderno datam do século 2 aC na China . O processo de fabricação de celulose é atribuído a Cai Lun , um eunuco da corte Han do século II dC . [2]

Diz-se que o conhecimento da fabricação de papel foi passado para o mundo islâmico após a Batalha de Talas em 751 dC, quando dois fabricantes de papel chineses foram capturados como prisioneiros. Embora a veracidade dessa história seja incerta, o papel começou a ser feito em Samarcanda logo depois. [3] No século 13, o conhecimento e os usos do papel espalharam-se do Oriente Médio à Europa medieval , onde as primeiras fábricas de papel movidas a água foram construídas. [4] Como o papel foi introduzido no Ocidente por meio da cidade de Bagdá, ele foi inicialmente chamado de bagdatikos . [5]No século 19, a industrialização reduziu muito o custo de fabricação do papel. Em 1844, o inventor canadense Charles Fenerty e o inventor alemão Friedrich Gottlob Keller desenvolveram independentemente processos para polpação de fibras de madeira. [6]

Primeiras fontes de fibra

Antes da industrialização da produção de papel, a fonte de fibra mais comum eram as fibras recicladas de tecidos usados, chamadas de trapos. Os trapos eram de cânhamo , linho e algodão . [7] Um processo para remover tintas de impressão de papel reciclado foi inventado pelo jurista alemão Justus Claproth em 1774. [7] Hoje esse método é chamado de destintagem . Somente com a introdução da polpa de madeira em 1843 a produção de papel deixou de depender de materiais reciclados de ragpickers . [7]

Etimologia

A palavra papel é etimologicamente derivada do latim papiro , que vem do grego πᾰ́πῡρος ( pápūros ), a palavra para a planta de papiro Cyperus . [8] [9] O papiro é um material espesso, semelhante a papel, produzido a partir da medula da planta Cyperus papyrus , que era usada no antigo Egito e em outras culturas mediterrâneas para escrita antes da introdução do papel. [10] Embora a palavra papel seja etimologicamente derivada de papiro, os dois são produzidos de maneira muito diferente e o desenvolvimento do primeiro é distinto do desenvolvimento do segundo. O papiro é uma laminação de fibra vegetal natural, enquanto o papel é fabricado a partir de fibras cujas propriedades foram alteradas pela maceração. [2]

Fabricação de papel

Polpação química

Para fazer polpa de madeira, um processo de polpação química separa a lignina da fibra de celulose . Um licor de cozimento é usado para dissolver a lignina , que é então removida da celulose ; isso preserva o comprimento das fibras de celulose. O papel feito de polpa química também é conhecido como papel sem madeira (não deve ser confundido com papel sem árvore ); isso ocorre porque eles não contêm lignina, que se deteriora com o tempo. A celulose também pode ser branqueada para produzir papel branco, mas isso consome 5% das fibras. Os processos de polpação química não são usados ​​para fazer papel de algodão, que já é 90% celulose.

A estrutura microscópica do papel: Micrografia de autofluorescência de papel sob iluminação ultravioleta . As fibras individuais nesta amostra têm cerca de 10 µm de diâmetro.

Existem três processos principais de polpação química: o processo de sulfito data da década de 1840 e era o método dominante antes da segunda guerra mundial. O processo kraft , inventado na década de 1870 e usado pela primeira vez na década de 1890, é agora a estratégia mais comumente praticada; uma de suas vantagens é que a reação química com a lignina produz calor, que pode ser usado para fazer funcionar um gerador. A maioria das operações de polpação usando o processo kraft são contribuintes líquidos para a rede elétrica ou usam a eletricidade para operar uma fábrica de papel adjacente. Outra vantagem é que esse processo recupera e reutiliza todos os reagentes químicos inorgânicos. A polpação de soda é outra especialidade do processo utilizado para a celulose de palha , bagaço e madeira de leicom alto teor de silicato .

Polpação mecânica

Existem duas polpas mecânicas principais: polpa termomecânica (TMP) e polpa de madeira moída (GW). No processo TMP, a madeira é lascada e então alimentada em refinadores aquecidos a vapor, onde os cavacos são espremidos e convertidos em fibras entre dois discos de aço. No processo de madeira moída, as toras descascadas são colocadas em moinhos, onde são pressionadas contra pedras giratórias para serem transformadas em fibras. A polpação mecânica não remove a lignina , então o rendimento é muito alto,> 95%; no entanto, a lignina faz com que o papel assim produzido fique amarelo e se torne quebradiço com o tempo. As pastas mecânicas têm fibras bastante curtas, produzindo assim um papel fraco. Embora grandes quantidades de energia elétrica sejam necessárias para produzir pasta mecânica, ela custa menos do que o tipo químico.

Polpa sem tinta

Os processos de reciclagem de papel podem usar celulose produzida quimicamente ou mecanicamente; misturando-o com água e aplicando ação mecânica, as ligações de hidrogênio no papel podem ser quebradas e as fibras separadas novamente. A maior parte do papel reciclado contém uma proporção de fibra virgem por uma questão de qualidade; em geral, a celulose sem tinta é da mesma qualidade ou inferior ao papel coletado com o qual foi feita.

Existem três classificações principais de fibra reciclada:

  • Refugo da fábrica ou desperdício interno da fábrica - Isso incorpora qualquer papel de qualidade inferior ou alterado feito na própria fábrica de papel, que então volta para o sistema de fabricação para ser polido novamente em papel. Esse papel fora das especificações não é vendido e, portanto, muitas vezes não é classificado como fibra reciclada genuína reciclada; entretanto, a maioria das fábricas de papel tem reutilizado sua própria fibra residual por muitos anos, muito antes da reciclagem se tornar popular.
  • Resíduos do pré-consumidor - são resíduos de corte e processamento, como guarnições de guilhotina e resíduos de envelopes em branco; é gerado fora da fábrica de papel e pode potencialmente ir para aterro, e é uma fonte genuína de fibra reciclada; inclui resíduos do pré-consumidor sem tinta (material reciclado que foi impresso, mas não atingiu o uso final pretendido, como resíduos de impressoras e publicações não vendidas). [11]
  • Resíduos pós-consumo - são fibras de papel que foram usadas para o uso final pretendido e incluem resíduos de escritório, papéis de revistas e jornais. Como a grande maioria desse material foi impresso - seja digitalmente ou por meios mais convencionais, como litografia ou rotogravura - ele será reciclado como papel impresso ou passará por um processo de destintagem primeiro.

Os papéis reciclados podem ser feitos de materiais 100% reciclados ou misturados com polpa virgem, embora eles (geralmente) não sejam tão fortes nem tão brilhantes quanto os papéis feitos com esta última.

Aditivos

Além das fibras, as polpas podem conter cargas como giz ou caulino , [12] que melhoram suas características para impressão ou escrita. [13] Aditivos para fins de colagem podem ser misturados com ele ou aplicados à folha de papel posteriormente no processo de fabricação; o objetivo de tal dimensionamento é estabelecer o nível correto de absorção de superfície para se adequar à tinta ou pintura.

Produzindo papel

A polpa é alimentada para uma máquina de papel, onde é formada como uma teia de papel e a água é removida por prensagem e secagem.

Pressionar a folha remove a água com força. Uma vez que a água é expelida da folha, um tipo especial de feltro, que não se confunde com o tradicional, é usado para coletar a água. Ao fazer papel à mão, uma folha de mata-borrão é usada em seu lugar.

A secagem envolve o uso de ar ou calor para remover a água das folhas de papel. Nos primeiros dias da fabricação de papel, isso era feito pendurando-se os lençóis como se fossem roupas para lavar; nos tempos mais modernos, várias formas de mecanismos de secagem aquecidos são usadas. Na máquina de papel, o mais comum é o secador de latas aquecido a vapor. Estes podem atingir temperaturas acima de 200 ° F (93 ° C) e são usados ​​em longas sequências de mais de quarenta latas onde o calor produzido por elas pode facilmente secar o papel a menos de 6% de umidade.

Acabamento

O papel pode então passar por um dimensionamento para alterar suas propriedades físicas para uso em várias aplicações.

O papel neste ponto não é revestido . O papel revestido tem uma camada fina de material, como carbonato de cálcio ou argila caul, aplicada em um ou nos dois lados para criar uma superfície mais adequada para telas de meio - tom de alta resolução . (Papéis não revestidos raramente são adequados para telas acima de 150 lpi.) Papéis revestidos ou não revestidos podem ter suas superfícies polidas por calandragem . Os papéis revestidos são divididos em fosco, semi-fosco ou seda e brilhante. Os papéis brilhantes fornecem a maior densidade óptica na imagem impressa.

O papel é então alimentado em bobinas se for usado em prensas de impressão em rede ou cortado em folhas para outros processos de impressão ou outros fins. As fibras do papel correm basicamente na direção da máquina. As folhas são geralmente cortadas de "fibra longa", ou seja, com a fibra paralela à dimensão mais longa da folha. O papel de formulário contínuo (ou papel de carta contínuo) é cortado na largura com furos nas bordas e dobrado em pilhas.

Grão de papel

Todos os papéis produzidos por máquinas de papel como a Fourdrinier Machine são papéis tecidos, ou seja, a malha de arame que transporta a teia deixa um padrão que tem a mesma densidade ao longo do grão do papel e ao longo do grão. Acabamentos texturizados, marcas d'água e padrões de arame que imitam papel colocado feito à mão podem ser criados pelo uso de rolos apropriados nos estágios posteriores da máquina.

O papel tecido não apresenta "laylines", que são pequenas linhas regulares deixadas no papel quando foram feitas à mão em um molde feito de fileiras de fios de metal ou bambu. Os laidlines estão muito próximos. Eles correm perpendiculares às "linhas de corrente", que estão mais afastadas. O papel feito à mão também exibe "bordas onduladas" ou bordas ásperas e penugentas. [14]

Formulários

Papel-moeda de diferentes países

O papel pode ser produzido com uma ampla variedade de propriedades, dependendo de seu uso pretendido.

Artigos publicados, escritos ou informativos

  • Por representar valor : papel moeda , nota de banco , cheque , segurança (ver papel de segurança ), voucher , bilhete
  • Para armazenamento de informações : livro , caderno , papel de gráfico , cartão perfurado , papel fotográfico
  • Para materiais publicados, publicações e materiais de leitura: livros, jornais, revistas, pôsteres, panfletos, mapas, placas, etiquetas, anúncios, outdoors.
  • Para uso individual : diário , cadernos, blocos de notas, blocos de notas, diários, planejadores, notas para lembrar-se, etc .; para uso pessoal temporário: rascunho
  • Para uso comercial e profissional: papel para copiadora, papel para livro-razão, papel para digitação, papel para impressora de computador. Papel especializado para formulários e documentos como faturas, recibos, tickets, vouchers, faturas, contratos, formulários oficiais, convênios.
  • Para comunicação : entre indivíduos e / ou grupos de pessoas: cartas , cartões postais, correio aéreo, telegramas, papel jornal , cartolina
  • Para organizar e enviar documentos : envelopes, pastas de arquivos, embalagens, pastas de bolso, pastas de partição.
  • Para trabalhos e utilizações artísticas; papel de desenho, pastéis, pinturas em aquarela, blocos de desenho , desenhos a carvão ,
  • Para itens impressos especiais usando formas de papel mais elegantes; estacionário, pergaminho,

Embalagem e usos industriais

Estima-se que as soluções de armazenamento em papel capturaram 0,33% do total em 1986 e apenas 0,007% em 2007, embora em termos absolutos a capacidade mundial de armazenamento de informações em papel tenha aumentado de 8,7 para 19,4 petabytes . [15] Estima-se que em 1986 as cartas postais em papel representavam menos de 0,05% da capacidade mundial de telecomunicações, com tendência de queda acentuada após a introdução massiva de tecnologias digitais. [15]

O papel tem um papel importante nas artes visuais. Ele é usado sozinho para formar formas e colagens bidimensionais e tridimensionais . [16] [17] Ele também evoluiu para ser um material estrutural usado no design de móveis. [18] O papel para aquarela tem uma longa história de produção e uso.

Tipos, espessura e peso

Cartolina e papel para uso artesanal vêm em uma ampla variedade de texturas e cores

A espessura do papel é frequentemente medida por paquímetro, que normalmente é dado em milésimos de polegada nos Estados Unidos e em micrômetros (µm) no resto do mundo. [19] O papel pode ter entre 0,07 e 0,18 milímetros (0,0028 e 0,0071 pol.) De espessura. [20]

O papel geralmente é caracterizado pelo peso. Nos Estados Unidos, o peso é o peso de uma resma (maço de 500 folhas) de vários "tamanhos básicos" antes de o papel ser cortado no tamanho que será vendido aos clientes finais. Por exemplo, uma resma de papel de 20 lb, 8,5 pol × 11 pol. (216 mm × 279 mm) pesa 5 libras porque foi cortada de folhas maiores em quatro pedaços. [21] Nos Estados Unidos, o papel de impressão tem geralmente 20 lb, 24 lb, 28 lb ou 32 lb no máximo. O estoque de capa geralmente é de 68 lb e 110 lb ou mais é considerado cartão .

Na Europa e em outras regiões que usam o sistema de dimensionamento de papel ISO 216 , o peso é expresso em gramas por metro quadrado (g / m 2 ou geralmente apenas g) do papel. O papel de impressão é geralmente entre 60 ge 120 g. Qualquer coisa mais pesada do que 160 g é considerada cartão. O peso de uma resma depende, portanto, das dimensões do papel e de sua espessura.

A maioria dos papéis comerciais vendidos na América do Norte é cortada em tamanhos de papel padrão com base nas unidades usuais e é definida pelo comprimento e largura de uma folha de papel.

O sistema ISO 216 usado na maioria dos outros países é baseado na área da superfície de uma folha de papel, não na largura e no comprimento da folha. Foi adotado pela primeira vez na Alemanha em 1922 e geralmente se espalhou à medida que as nações adotavam o sistema métrico. O maior tamanho de papel padrão é A0 (A zero), medindo um metro quadrado (aprox. 1189 × 841 mm). A1 tem metade do tamanho de uma folha de A0 (ou seja, 594 mm × 841 mm), de modo que duas folhas de A1 colocadas lado a lado são iguais a uma folha de A0. A2 tem metade do tamanho de uma folha de A1 e assim por diante. Os tamanhos comuns usados ​​no escritório e em casa são A4 e A3 (A3 é o tamanho de duas folhas A4).

A densidade de faixas de papel a partir de 250 kg / m 3 (16 lb / cu ft) para papel de seda a um 500  kg / m 3 (94 lb / cu ft) por algum papel especialidade. O papel de impressão pesa cerca de 800 kg / m 3 (50 lb / pés cúbicos). [22]

O artigo pode ser classificado em sete categorias: [23]

  • Papéis para impressão de uma grande variedade.
  • Papéis de embrulho para a proteção de bens e mercadorias. Isso inclui papéis de cera e kraft.
  • Papel de escrita adequado para requisitos de papelaria. Isso inclui livro razão, banco e papel bond.
  • Papel absorvente de pouco ou nenhum tamanho.
  • Papéis de desenho geralmente com superfícies ásperas usadas por artistas e designers, incluindo cartuchos de papel.
  • Papéis artesanais, incluindo a maioria dos papéis decorativos, papéis Ingres , papéis e lenços japoneses , todos caracterizados pela falta de direção do grão.
  • Papéis especiais, incluindo papel de cigarro, papel higiênico e outros papéis industriais.

Alguns tipos de papel incluem:

Estabilidade do papel

Muito do papel inicial feito de polpa de madeira continha quantidades significativas de alúmen , uma variedade de sal de sulfato de alumínio que é significativamente ácido . Alum foi adicionado ao papel para ajudar no dimensionamento , [24] tornando-o um tanto resistente à água, de forma que as tintas não "escorreu" ou se espalharam de forma incontrolável. Os primeiros fabricantes de papel não perceberam que o alume que adicionaram liberalmente para curar quase todos os problemas encontrados na fabricação de seu produto acabaria por ser prejudicial. [25] As fibras de celulose que compõem o papel são hidrolisadaspor ácido, e a presença de alúmen eventualmente degrada as fibras até que o papel se desintegre em um processo conhecido como " fogo lento ". Os documentos escritos em papel trapo são significativamente mais estáveis. O uso de aditivos não ácidos para fazer papel está se tornando mais comum, e a estabilidade desses papéis é menos problemática.

O papel feito de pasta mecânica contém quantidades significativas de lignina , um dos principais componentes da madeira. Na presença de luz e oxigênio, a lignina reage para dar materiais amarelos, [26] e é por isso que o papel de jornal e outros papéis mecânicos amarelam com o tempo. O papel feito de polpas kraft branqueadas ou sulfito não contém quantidades significativas de lignina e, portanto, é mais adequado para livros, documentos e outras aplicações onde a brancura do papel é essencial.

O papel feito de polpa de madeira não é necessariamente menos durável do que um papel de pano. O comportamento de envelhecimento de um papel é determinado por sua fabricação, não pela fonte original das fibras. [27] Além disso, testes patrocinados pela Biblioteca do Congresso provam que todo papel está em risco de deterioração do ácido, porque a própria celulose produz ácidos fórmico, acético, láctico e oxálico. [28]

A polpa mecânica rende quase uma tonelada de polpa por tonelada de madeira seca usada, razão pela qual as polpas mecânicas são às vezes chamadas de polpas de "alto rendimento". Com quase o dobro do rendimento da polpação química, as polpas mecânicas costumam ser mais baratas. Os livros e jornais de bolso do mercado de massa tendem a usar papéis mecânicos. Os editores de livros tendem a usar papel sem ácido , feito de polpas químicas totalmente branqueadas, para livros de capa dura e de bolso comercial .

Impacto ambiental

A produção e o uso de papel têm vários efeitos adversos no meio ambiente.

O consumo mundial de papel aumentou 400% nos últimos 40 anos [ esclarecimentos necessários ], levando ao aumento do desmatamento , com 35% das árvores cortadas sendo usadas para a fabricação de papel. A maioria das empresas de papel também planta árvores para ajudar a regenerar as florestas. A extração de madeira em florestas antigas é responsável por menos de 10% da polpa de madeira, [29] mas é uma das questões mais controversas.

Os resíduos de papel respondem por até 40% do total de resíduos produzidos nos Estados Unidos a cada ano, o que soma 71,6 milhões de toneladas de resíduos de papel por ano somente nos Estados Unidos. [30] O trabalhador de escritório médio nos EUA imprime 31 páginas todos os dias. [31] Os americanos também usam cerca de 16 bilhões de copos de papel por ano.

O branqueamento convencional de polpa de madeira usando cloro elementar produz e libera no meio ambiente grandes quantidades de compostos orgânicos clorados , incluindo dioxinas cloradas . [32] As dioxinas são reconhecidas como um poluente ambiental persistente, regulamentado internacionalmente pela Convenção de Estocolmo sobre Poluentes Orgânicos Persistentes . As dioxinas são altamente tóxicas e os efeitos para a saúde em humanos incluem problemas reprodutivos, de desenvolvimento, imunológicos e hormonais. Eles são conhecidos por serem cancerígenos. Mais de 90% da exposição humana se dá por meio de alimentos, principalmente carnes, laticínios, peixes e crustáceos, pois as dioxinas se acumulam na cadeia alimentar no tecido adiposo dos animais. [33]

As indústrias de papel e impressão emitiram juntas cerca de 1% das emissões mundiais de gases de efeito estufa em 2010 [34] e cerca de 0,9% em 2012, [35] mas menos do que as telas: as tecnologias digitais emitiram aproximadamente 4% das emissões mundiais de gases de efeito estufa em o ano de 2019 e o número pode ser duas vezes maior até o ano de 2025. [36]

Futuro

Alguns fabricantes começaram a usar uma alternativa nova e significativamente mais ecológica às embalagens de plástico expandido. Feita em papel e conhecida comercialmente como PaperFoam, a nova embalagem tem propriedades mecânicas muito semelhantes às de algumas embalagens de plástico expandido, mas é biodegradável e também pode ser reciclada com papel comum. [37]

Com o aumento das preocupações ambientais com os revestimentos sintéticos (como o PFOA ) e os preços mais altos dos produtos petroquímicos à base de hidrocarbonetos, há um foco na zeína (proteína do milho) como revestimento para papel em aplicações com alto teor de graxa, como sacos de pipoca. [38]

Além disso, sintéticos como Tyvek e Teslin foram introduzidos como mídia de impressão como um material mais durável do que o papel.

Veja também

Citações

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Referências gerais

Leitura adicional

links externos