paper

papel (es), paper (en)
m
Química
Tecnologia

Formes per a fer paper i premsa per posar els fulls de paper entre filtres de llana, al fons

© Fototeca.cat

Substància feta amb fibres vegetals adherides les unes a les altres i que pren la forma de làmines molt primes.

La idea de formar un full llis a partir de la unió de fibres vegetals sorgí l’any 105 a la Xina. Ts’ai Lun, ministre d’agricultura, proposà la utilització de la fusta de morera, la canya de bambú i el rami. Anteriorment a aquesta data hom havia emprat diversos materials per a l’escriptura (papirs, pergamins, teixits, etc.). La utilització del paper restà limitada a la Xina fins que, al començament del segle VII, fou introduït al Japó. L’expansió cap a l’Occident fou obra dels àrabs per mitjà de presoners xinesos conduïts a Samarcanda el 751. El 794 fou creada una fàbrica a Bagdad i, després, una altra a Damasc. Els àrabs escamparen els nous procediments per tot el nord d’Àfrica i després a Europa a través de la península Ibèrica, principalment des dels ports de València, Tamarit i Barcelona. La fabricació del paper, però, no es desenvolupà completament per tot Europa fins a la invenció de la impremta, a mitjan segle XV, i prengué l’impuls definitiu amb la introducció, el 1798, de la fabricació mecànica del paper. El paper és una matèria enfeltrada, constituïda per l’encavalcament de fibres de cel·lulosa prèviament suspeses en aigua, que constitueixen l’armadura interna i li donen les característiques mecàniques, uns elements de reble (pigments i càrregues sòlides com ara caolí, talc, guix, etc.), que omplen els forats que queden a l’interior de l’estructura fibrosa i en modifiquen les característiques fisicomecàniques, la densitat, l’opacitat i la porositat, i, finalment, una sèrie de composts químics (additius) la finalitat dels quals és de proporcionar al suport una sèrie de característiques específiques tals com disminuir l’afinitat amb l’aigua (encolants), matisar la tonalitat del paper i donar una major sensació de blanc (colorants), i altres característiques especials. Hom realitza la preparació de la suspensió, anomenada pasta de cel·lulosa, a partir de la fusta (principalment la dels arbres resinosos, per raó de la llargària de llurs fibres), dels papers vells de recuperació, de la palla dels cereals, de l’espart, del bambú i la canya de sucre i dels draps vells de lli i cotó.

L’obtenció industrial de la pasta de cel·lulosa comprèn les fases de tractament previ, lleixivació i blanqueig. La primera fase, essencialment mecànica, té per objecte de posar la matèria bruta en condicions industrials per al tractament posterior i consisteix bàsicament a escorçar-la, tallar-la i desfibrar-la. La segona fase inclou l’atac químic i la separació de les substàncies acompanyants no cel·lulòsiques, i d’ella depenen primordialment la qualitat i les propietats de la cel·lulosa obtinguda; hom pot aconseguir de diverses maneres l’atac esmentat: per hidròlisi (procés alcalí), per combinació hidrogenosulfítica amb els grups CO actius (procés àcid), per substitució amb clor d’un àtom d’hidrogen contigu als grups aldehídics o cetònics (procés de cloració) i per procediments especials. En el procés alcalí la matèria bruta és tractada en autoclaus amb lleixius alcalins càustics (obtinguts durant temps per caustificació del sulfat de sodi segons la reacció de Leblanc, la qual cosa donà origen al nom de cel·lulosa al sulfat, amb què hom coneix el producte d’aquest procés), de concentració compresa entre 20 i 60 g/l a temperatures que poden arribar a 170°C i en algun cas a 200°C. Concentració i temperatures elevades afavoreixen l’extracció de les lignines i de l’àcid silícic, però provoquen pèrdues importants de cel·lulosa per despolimerització. El procés àcid, actualment el més generalitzat, consisteix en el tractament de la fusta amb solucions aquoses d’hidrogenosulfit de calci, o de magnesi, dut a terme en autoclaus verticals, a temperatures creixents fins a 130-140°C, i prolongat 16 hores o més, amb l’atac específic dels incrustants per formació d’un compost hidrogenosulfític d’addició en el grup carbonil, compost soluble que és eliminat en els lleixius residuals i amb els rentatges posteriors. El procés àcid no és adequat per a tractar materials rics en resines (fustes de pi dels països càlids) ni en sílice (palla, espart). El procés de cloració és aplicable especialment a les primeres matèries procedents de plantes de creixement anual, tals com les palles i l’espart. Consta d’una primera fase de lleixivació en autoclaus amb hidròxid de sodi en calent i d’una segona fase de cloració, després del rentatge i la desintegració de la massa. El clor substitueix un àtom d’hidrogen en el carboni contingut als grups carbonils actius dels incrustants i transforma les substàncies fàcilment oxidables en derivats àcids de polisacàrids complexos. Tant els derivats clorats com els àcids són insolubles; cal, doncs, complementar la cloració amb un tractament alcalí que neutralitzi els àcids formats i faci solubles els productes de la cloració. El procés exigeix un control químic molt ajustat, no gaire simple, per tal d’evitar la hidròlisi i l’oxidació de la cel·lulosa. Tots els processos de lleixivació esmentats deixen sempre petites quantitats de lignina i d’altres impureses (tanins, resines, etc.) en les pastes obtingudes, puix que no es poden forçar fins a l’eliminació total dels incrustants sense despolimeritzar la cel·lulosa ni degradar o eliminar les semicel·luloses. Les pastes, doncs, no resulten blanques del tot, i cal procedir a operacions de blanqueig amb tractaments suaus amb clor, hipoclorit, diòxid de clor, clorit de sodi o peròxid de sodi o d’hidrogen, fets generalment en dues etapes: una primera de deslignificació secundària i una segona de blanqueig pròpiament dit. Seguidament hom sotmet la pasta a l’operació de refinatge, el principi de la qual consisteix a hidratar les fibres de cel·lulosa i esmicolar-les més o menys segons el fi desitjat. Les diferents qualitats del paper depenen, ultra del tipus de fibra, de la durada i la intensitat del tractament. És igualment en el curs del refinatge quan, molt sovint, hom hi ajunta la cola (a base de resina) i el sulfat d’alúmina destinats a encolar el paper i, en el cas dels papers de color, les matèries colorants, etc., de manera que la pasta quedi a punt per a la fabricació del paper.

En la fabricació manual del paper hom posava aquesta pasta, convenientment diluïda, dins una tina, d’on, amb una forma (un rectangle de fusta amb una tela metàl·lica al fons), hom en prenia una quantitat determinada per fer un full. Després de deixar-la escórrer, hom la prenia i, fent una mica de pressió, deixava el full sobre un feltre en el qual restava adherit, i el cobria després amb un altre feltre, i així successivament fins a la quantitat de 250 fulls, o sigui mitja raima. Seguidament hom col·locava la mitja raima a la premsa per expulsar l’aigua sobrera. Després de separats els fulls dels feltres i d’haver estat premsats de nou, hom els portava a assecar en una habitació ventilada, anomenada mirador. Un cop secs els fulls, hom realitzava l’operació d'encolatge, per dos procediments diferents, l’un a base de midó de cereals (arròs o blat), brunyint-los després a mà amb una pedra d’àgata o d’ònix, i l’altre submergint els fulls en un bany de cola animal procedent de carnasses o pells i setinant-los després copejant fortament el paper amb la maça de setinar o martinet. Actualment, la fabricació del paper a mà gairebé és inexistent, i hom l’empra només per a papers de gran qualitat i de preu elevat destinats a edicions de gran luxe, a bitllets de banc, etc. En la fabricació mecànica hom diposita uniformement sobre una tela metàl·lica contínua, reforçada pels corondells i en constant moviment rectilini horitzontal, una suspensió força diluïda de fibres, que resten sobre la tela. Hom elimina l’aigua a través de la tela metàl·lica, primerament per gravetat, després per succió de les caixes aspirants col·locades sota la tela i, finalment, per pressió entre cilindres. La tira de paper té ja aleshores la consistència suficient per a poder-la separar de la tela i traspassar-la a un feltre a través d’una sèrie de cilindres compressors. A continuació, hom la fa passar per uns cilindres escalfats mitjançant vapor a baixa pressió, anomenats cilindres assecadors, que completen l’assecament per evaporació. Generalment, entre els cilindres assecadors es troba la premsa encoladora, on hom efectua els tractaments superficials. Segons quin sigui el tipus de paper que hom fabrica, l' estucatge és realitzat en un equip adaptat a la mateixa màquina (estucat lleuger) o bé fora de la màquina. El paper és aleshores enrotllat al final de la màquina. Segueix, si és necessari, el setinatge, per mitjà d’una calandra. Finalment hom el talla segons els formats determinats, per mitjà d’una guillotina, o bé l’enrotlla de nou a les bobinadores. Les màquines modernes permeten d’elaborar el paper a una velocitat que va dels 200 m/min (per al paper de 200 g/m2) fins als 1.200-1.300 m/min (per al paper de 50-60-80 g/m2). Per al paper normal (80-150 g/m2), la velocitat usual de producció és d’uns 600 m/min.

La producció i el consum de paper

Esquema de la fabricació de paper a partir de pasta química

© Fototeca.cat

El consum de paper augmentà notablement arran de la invenció de la impremta per Gutenberg al segle XV, bé que el progrés tècnic no arribà a la fase industrial fins a la darreria del segle XVIII. Aquest progrés, juntament amb el de la cultura i el desenvolupament de la premsa periòdica, féu que la primera matèria utilitzada fins aleshores (draps, cotó, lli) esdevingués insuficient. D’aquesta manera, la invenció de la desfibradora, màquina que permeté la ràpida trituració dels troncs, convertí la fusta en la primera font de cel·lulosa. Avui la indústria del paper tendeix a concentrar-se als països industrialment avançats i que gaudeixen d’un forniment abundós de primeres matèries fibroses, especialment fusta. Existeix un flux de comerç internacional a gran escala de polpa de fusta, pasta de paper i paper des dels països amb grans recursos forestals als països on són escassos o bé no els tenen prou explotats, o que, tot i explotant-los bé, temen d’exhaurir-los (cas dels EUA). En el període 1950-82 la producció de paper gairebé s’havia sextuplicat, i la de pasta de paper entre el 1950 i el 1983, s’havia multiplicat per quatre i mig (128 milions de tones el 1983), malgrat la forta crisi que seguí el màxim del 1974. Aquesta fou deguda a la forta puja de les primeres matèries forestals, especialment de la fusta, amb què els productors pretenien defensar-se de les pèrdues degudes a la puja del petroli. Estadísticament hom separa, per les seves característiques i pel pes que assoleix en el comerç internacional, el paper de diari dels altres (paper continu, papers especials, cartó). La producció mundial d’aquests altres papers que ja s’apropava als 85 milions de tones el 1966, augmentà en una meitat en vuit anys, però en un 10% escàs fins el 1982. Com tants altres productes industrials, hom pot dir que és un monopoli de l’hemisferi nord. El 1982 el 40,7% fou produït per l’Amèrica del Nord, bàsicament els EUA (que de fa temps són el primer productor del món) i el Canadà; el 30,75%, per Europa (l’Alemanya Federal, França, Suècia, Finlàndia, Itàlia); el 17,3% per Àsia (el Japó, segon lloc mundial, la Xina), seguida de l’URSS, tercera com a estat. La producció mundial de paper de diari, de 18 milions el 1967, s’incrementà en el 22,5% els set anys següents, i només el 15,4% fins el 1982. És un altre monopoli de l’hemisferi nord, bé que l’ordre dels estats no sigui el mateix. L’Amèrica del Nord en produeix quasi la meitat (el Canadà n'és el primer productor, seguit dels EUA); Europa, el 22,7% (Finlàndia, Suècia, l’Alemanya Federal, Noruega), i Àsia el 16,5% (el Japó, tercer productor, i la Xina). Segueixen, a distància, l’URSS i Oceania. Hom n'exporta ben bé la meitat de la producció mundial, i els dos terços d’aquesta exportació procedeixen del Canadà. La resta procedeix del nord d’Europa (prop d’un cinquè del total) i, a distància, de l’URSS, Nova Zelanda i exportadors secundaris. Més de la meitat s’adreça a països anglosaxons (els EUA i la Gran Bretanya, els primers importadors d’aquest paper), i segueix l’Europa continental (l’Alemanya Federal, França, els Països Baixos, Dinamarca). Com a excepció entre els grans consumidors, el Japó s’autoabasta en paper de diari. D’altra banda, hom considera el consum de paper com un indicador del nivell de vida, calculat en el consum per habitant i any. Segons estimacions del 1981, als EUA el consum anual de paper diari per capita supera els 44 kg, a Suècia s’acosta als 37 kg, i als altres estats nòrdics, als d’Australàsia, a la Gran Bretanya, Suïssa, Singapur i els Països Baixos en consumeixen de 36 a 29, mentre que a Espanya no arriba encara als 5,5 kg, xifra que la situa entre els països de consum més baix de l’Europa occidental. Pel que fa a l’Estat espanyol, fins a la introducció de la màquina contínua, el paper es fabricava als molins paperers, distribuïts al llarg dels cursos fluvials. Amb la màquina contínua i sense recursos forestals d’importància, la indústria paperera, dependent de les importacions de pasta escandinava, es concentrà primerament a Guipúscoa i a Biscaia i, més endavant, en altres províncies costaneres, especialment a Barcelona, gran centre consumidor. La producció mitjana anual d’aquests darrers anys oscil·la al voltant dels dos milions i mig de tones, insuficient per a abastar el consum interior.

La fabricació de paper als Països Catalans fins al segle XVIII

La manufactura del paper a les terres catalanes, documentalment, fou iniciada a Xàtiva (1150) sota dominació musulmana, a Copons (Anoia, 1194), la ciutat de Mallorca (1287), Perpinyà (1444), Barcelona (1456); després de la introducció de la impremta, a Montcada (Vallès Occidental, 1527), Vilagelans (Osona, 1541), Girona (1571) Salt (Gironès, 1578), la Pobla de Claramunt (Anoia, 1584), Roda de Ter (Osona, 1595). A la darreria del segle XVI disposava de molts altres centres manufacturers, puix que les corts catalanes (1599) prohibien la sortida de draps, comerç clandestí practicat pels genovesos competidors dels catalans en la fabricació de paper. Al segle XVII l’expansió de les factories papereres esdevingué progressivament intensificada, mentre que a la centúria següent fou notablement ampliada, amb nous centres de producció que els darrers anys adquirí el més alt exponent de prosperitat. Al principi del segle XIX la fabricació de paper a Catalunya registrà un considerable progrés. Com a primeres matèries cal assenyalar els draps i les carnasses, que originaven un notable comerç de compra i venda. Els formaires eren obrers especialitzats en la fàbrica de formes o motllos de fer paper a mà o a la tinta. Les marques foren objecte de lamentables falsificacions. Les mesures usuals del paper foren l’arca, la bala, el baló, la caixa, la càrrega, la mà i el raima. El comerç del paper s’inicià al segle XIII i s’incrementà en les centúries posteriors. Les classes de paper eren: prim o fi, mà major, marca major, mitja marca, comú, marquilla, floret, refí, impremta i d’estrassa. La introducció de la renda del paper segellat data de l’any 1637. Tributava per les lleudes de Mediona, Tamarit, Cotlliure i Tortosa, a més del dret del pariatge i altres. Consta que el paper estranger restava pagat per l’aranzel dictat per la generalitat de Catalunya l’any 1704, i, àdhuc, per la contribució cadastral. Important fou la immigració d’occitans professionals de l’art de paper, principalment, al segle XVI equiparada amb la genovesa.

La indústria paperera als Països Catalans

Al començament del segle XIX, la localització de la indústria paperera als Països Catalans depenia bàsicament de la necessitat d’aigua, com a força hidràulica i com a element d’elaboració i així alguns rius esdevingueren un enfilall de molins paperers (de nord a sud: Tec, Fluvià, Ter, Besòs, Llobregat-Anoia, Francolí, Millars, Xúquer-Cànyoles, d’Alcoi). També comptava la proximitat de les ciutats grans, proveïdores de la primera matèria: el drap. La substitució d’aquest per la fusta i l’ús d’energia elèctrica han modificat aquestes circumstàncies. Com que la fusta del país (pi, sobretot) ha estat insuficient, hom n'importa dels països riberencs de la mar Bàltica, fet que ha afavorit la localització de les fàbriques prop dels ports receptors de fusta (generalment ja transformada en pasta de paper mecànica o química ). La producció global dels Països Catalans assolí unes 400 000 t el 1968, un dels millors anys abans de la crisi dels anys setanta, probablement deguda a una estructura industrial massa atomitzada. La producció mitjana per fàbrica no supera les 3 000 t. Uns dos terços són produïts a Catalunya i un terç escàs al País Valencià, amb una proporció conjunta que ha anat passant del 50 al 40% de l’Estat espanyol. Aquesta producció, coneguda per les seves qualitats (paper de fil, de barba, de seda, de fumar, assecant) a la resta de l’estat i a l’estranger (hom solia exportar-ne entre 7 000 i 14 000 t anuals) és, altrament, deficitària en altres especialitats, sobretot en paper continu, que sol venir del País Basc. Les xifres de població ocupada (de 25 000 a 20 000 treballadors, amb tendència actual a minvar) inclouen els manipulats de paper i cartó, abundants a les ciutats i en primer lloc al Barcelonès, on ocupen el 30% de la població industrial del sector als Països Catalans (Barcelona, l’Hospitalet de Llobregat, Sant Adrià de Besòs, Esplugues de Llobregat, Santa Coloma de Gramenet). Les altres empreses importants són al Baix Llobregat (Sant Boi, Sant Vicenç dels Horts, Cornellà, Martorell, Sant Joan Despí i el Prat, amb la fàbrica més completa de l’Estat espanyol), Anoia, amb una gran tradició (Igualada, la Pobla de Claramunt, Capellades), el Vallès Occidental (Polinyà, Ripollet, Terrassa i, recentment, Castellbisbal) i l’Oriental (la Llagosta, Granollers, Montornès), l’Alt Penedès (Terrassola i Lavit, els Monjos i sobretot Gelida, vora l’Anoia), Garraf (Vilanova i la Geltrú) i el Maresme (Mataró). També hi ha nuclis importants al Gironès (Girona, Sarrià de Ter, Sant Julià de Ramis, Flaçà), la Selva (Breda), la Garrotxa (Sant Joan les Fonts), el Ripollès (Ribes de Freser), el Rosselló (Perpinyà, de paper de fumar) i el Vallespir (Palaldà, de papers especials), l’Alt Camp (la Riba, Valls, el Milà), el Segrià (Rosselló) i al Pla d’Urgell (Mollerussa), la Noguera (Balaguer), el Montsià (Amposta, la Sénia), el Baix Maestrat (Rossell), la Plana Baixa (Borriana, Vila-real, la Vall d’Uixó), l’Horta (València, Mislata, Quart de Poblet), la Ribera Alta (Alzira, Castelló de la Ribera), la Costera (Xàtiva, de molta tradició), la Foia de Bunyol (Bunyol, Alboraig), la Safor (Vilallonga, Gandia), l’Alcoià (Banyeres de Mariola, Alcoi, coneguda arreu pel paper de fumar), el Comtat (Cocentaina, l’Orxa), el Baix Vinalopó (Elx) i l’Alacantí (Sant Vicent del Raspeig).