CARTA
CARTA (IX, p. 183; App. I, p. 372; App. II, 1, p. 515)
Materie prime vegetali. - Il continuo rilevante aumento del consumo mondiale di carte e cartoni ha richiesto un adeguato incremento della produzione di materie prime fibrose. La questione è particolarmente importante per l'Italia dato che il consumo annuo "pro capite" è ancora notevolmente inferiore a quello degli altri paesi occidentali e quindi esistono possibilità di importanti sviluppi futuri. Questa situazione pone una serie di problemi sia ai tecnici del settore agrario-forestale sia a quelli dei settori produzione paste da carta e fabbricazione della carta, problemi che in parte sono stati risolti o sono in via di soluzione, in parte sono ancora allo studio.
Un notevole lavoro è stato compiuto per aumentare le disponibilità di legname di conifera, mediante opere di rimboschimento ed un più razionale governo delle foreste, specialmente nei paesi scandinavi e nell'America Settentrionale, dove il lavoro iniziato nell'immediato dopoguerra dà già i suoi frutti con un aumento di disponibilità di legname da destinare alle fabbriche di cellulosa e di carta. Anche in Italia non mancano iniziative del genere: alcune importanti società cartarie hanno iniziato la coltivazione di alcune aghifoglie a rapido accrescimento, fra le quali il pino "Strobo", l'abete "Douglas", il "cedro americano" (Chamaecyparis Lawsoniana) ed altre, e la incoraggiano da parte di privati.
L'attenzione dei tecnici si è rivolta sempre più verso le possibilità di sfruttamento di altre materie prime finora non sufficientemente utilizzate o trascurate. Fra queste alcuni residui di lavorazione dei vegetali per scopi diversi da quelli cartarî. Importanti iniziative in questo settore si sono avute per la utilizzazione del "bagasso" nei paesi produttori di zucchero di canna e del legno di castagno esausto residuato dall'estrazione del tannino.
Nel campo della utilizzazione di vegetali diversi dalle conifere, materie prime pregiate per la lunghezza delle loro fibre, sono da annoverarsi le realizzazioni raggiunte nello sfruttamento delle latifoglie, e fra queste specialmente degli eucalipti in Australia, Unione sudafricana, Spagna, Portogallo. Analoghe iniziative sono in corso di realizzazione in Italia e nel Marocco. In Italia già da alcuni anni si produce cellulosa per fibre artificiali da legname di eucalipto importato; gli stabilimenti di Torrelavega (Spagna) e di Unkomaas (Unione Sudafricana), che producono cellulosa al bisolfito da eucalipto ("globulus" nel primo caso, "saligna" nel secondo), sono stati progettati e messi in marcia da tecnici italiani sulla base di sperimentazioni effettuate in Italia su scala industriale. Altre latifoglie che trovano sempre maggiori campi di impiego, oltre al pioppo i cui impieghi cartarî si vanno estendendo oltre il tradizionale uso per pasta meccanica, sono la betulla, il faggio, l'acacia ed altre essenze similari.
Studî approfonditi sono stati effettuati per trovare la possibilità di sfruttare le foreste tropicali costituite da miscele di legni di caratteristiche molto eterogenee. A questo problema ha dedicato gran parte della sua attività il Comitato per la chimica del legno della FAO. Nonostante che gli studî di laboratorio e le prove in semi-scala abbiano fornito risultati incoraggianti, il successo è mancato a qualche coraggiosa iniziativa intesa a portare sul piano industriale lo sfruttamento di queste importanti fonti di materie prime. Altro problema allo studio è l'utilizzazione ai fini cartarî dei cedui misti e per l'Italia in modo particolare del "forteto". Esso consiste nel riuscire a lavorare, in modo economicamente conveniente, tronchi di piccolo calibro, spesso ramificati e contorti ed appartenenti a diverse specie vegetali. Gli ostacoli che si incontrano per le lavorazioni boschive, per il trasporto e per la trasformazione in pasta, rappresentati quest'ultimi soprattutto dalla necessità di eliminare la corteccia da tronchi sottili e malformati e di lavorare con miscele di legni diversi, sebbene siano superabili sul piano tecnico in piccola scala e con opportuni accorgimenti, non lo sono ancora sul piano economico quando si voglia passare ad una lavorazione su scala industriale. Pertanto il problema è ancora allo studio dato l'alto interesse che presenta per il nostro Paese.
Un grande impulso è stato apportato anche alla utilizzazione di piante annuali quali le paglie di grano, di segale e di riso (le possibilità di utilizzazione di quest'ultima sono state prese in considerazione in modo particolare in Egitto); la canna palustre, per la quale sono in corso in Romania importanti opere sia per una razionalizzazione della raccolta che per la costruzione di impianti per la lavorazione fino alla produzione di fibre artificiali, di carte varie e di cartoni per imballaggio, sfruttando le immense risorse naturali rappresentate dalla vegetazione spontanea del delta del Danubio.
Sono ancora molto dubbie e discusse le possibilità e la convenienza economica di impiegare la canapa come pianta da cellulosa, mentre negli Stati Uniti già da parecchio tempo si utilizza la paglia del lino da seme per la produzione di paste da carta, destinate soprattutto alla fabbricazione di carte da sigarette.
Paste da carta. - La necessità di incrementare la produzione di paste da carta ha provocato una spinta verso il miglioramento della tecnologia della fabbricazione di esse realizzata sia attraverso il perfezionamento di procedimenti già noti, in modo da renderli più economici ed applicabili a materie prime nuove, sia utilizzando procedimenti atti ad ottenere paste da carta con rese più elevate.
Numerosi sono stati i procedimenti nuovi (o ritenuti tali) che sono stati proposti, ma ben pochi di essi hanno superato favorevolmente il collaudo di una sperimentazione seria ed obbiettiva o del passaggio alle realizzazioni in grande scala.
Il procedimento al "solfato" in alcuni stabilimenti è stato reso continuo e controllato automaticamente. Per la produzione di cellulosa per fibre artificiali o comunque destinate ad usi chimici è stato, in alcuni casi, integrato con una fase di idrolisi acida precedente la cottura alcalina (preidrolisi) e ciò ha permesso di ottenere cellulose di elevato grado di purezza e di ottime proprietà a partire da vegetali non utilizzabili con il processo al bisolfito per il loro elevato contenuto di resine o di silice, ecc.
Il procedimento al bisolfito, a parte i miglioramenti apportati nei dettagli, è stato, in alcune fabbriche straniere, integrato con impianti atti a concentrare e bruciare i liscivi di scarico in modo analogo a quanto già praticato per il processo al solfato. L'ostacolo principale rappresentato dalle incrostazioni di solfato di calcio durante la concentrazione è stato superato con opportuni accorgimenti (processi Ramen, Rosenblad, Sebawa) oppure (in qualche fabbrica americana o scandinava) tamponando l'anidride solforosa con cationi diversi dal calcio (magnesio, sodio o ammonio).
Nell'ultimo decennio si è avuto un forte sviluppo dei procedimenti meccano-chimici e semi-chimici per il trattamento dei vegetali. Si tratta di procedimenti nei quali l'azione chimica viene limitata in modo da non estrarre tutte le sostanze cosiddette "incrostanti" che accompagnano la cellulosa, ma soltanto da "ammorbidire" il tessuto legnoso in modo da renderlo facilmente sfibrabile mediante un'azione meccanica che integra quella chimica.
Si sono potute preparare in questo modo paste da carta con rese molto alte e con elevate caratteristiche di resistenza.
Il procedimento meccano-chimico comprende una impregnazione, ad alta temperatura e sotto pressione, dei tronchi con un liscivio costituito da una soluzione di solfito sodico più o meno tamponato con carbonato sodico, seguita da una sfibratura effettuata con gli sfibratori a mole adoperati comunemente per la produzione di pasta meccanica.
Il procedimento che si indica generalmente come "semi-chimico" consiste in un trattamento del legno sminuzzato con gli stessi reattivi adoperati nella cottura dei vegetali per la produzione della cellulosa, ma limitandone l'azione. Dopo il trattamento chimico i minuzzoli di legno ammorbiditi vengono sfibrati mediante passaggio attraverso raffinatori a dischi.
I reattivi più adoperati sono il solfito di sodio, più o meno tamponato, a temperatura di 170 ÷ 190 °C (cottura al solfito neutro) e la soda caustica a freddo o a temperatura inferiore a 100 °C.
Seguendo il procedimento meccano-chimico si ottengono, con rese molto vicine a quelle della pasta meccanica, paste di caratteristiche di resistenza più elevate di quest'ultima; col "semi-chimico" si può graduare l'azione chimica e di conseguenza l'azione meccanica in modo da produrre una gamma di materiali fibrosi con rese comprese fra quelle della pasta meccanica e quelle della pasta chimica e proprietà fisiche e meccaniche variabili in funzione della resa.
Questi procedimenti sono noti da molto tempo: il loro sviluppo è stato reso possibile grazie ai perfezionamenti dei macchinarî per realizzarli e soprattutto alla costruzione di raffinatori a dischi molto efficienti.
Epurazione e sbianca. - I sistemi di epurazione sono stati resi più efficienti grazie all'introduzione di epuratori statici a ciclone (centri-cleaners) funzionanti a vortice elicoidale della sospensione fibrosa spinta sotto pressione in apparecchi di forma conica.
Notevoli progressi sono stati compiuti nella sbianca della pasta meccanica mediante l'impiego di perossidi e di idrosolfiti: questo problema assume particolare importanza anche per la sbianca delle paste meccano-chimiche e semi-chimiche senza abbassarne molto la resa.
L'applicazione di una fase di trattamento finale con perossidi o con biossido di cloro nella sbianca delle paste chimiche ha portato ad ottenere gradi di bianco molto elevati e stabili, anche a partire da paste "al solfato" di difficile sbiancabilità e conservandone le elevate caratteristiche di resistenza.
Carta. - L'aumento di disponibilità di materiali a fibra corta provenienti da piante annuali e da latifoglie ha spinto l'industria cartaria ad incrementarne l'impiego negli impasti limitando il consumo delle cellulose a fibra lunga di conifere. In Italia si sono ottenuti risultati molto interessanti nella produzione di carte da stampa in offset di alto pregio anche con elevatissime percentuali di cellulosa di paglia o comunque di paste a fibra corta.
Si va sempre più diffondendo l'impiego delle paste semichimiche grezze, soprattutto per la produzione di cartoni ed in particolare di cartoni ondulati, e quello delle paste semichimiche e meccanochimiche di pioppo (che sono abbastanza chiare) grezze, e delle prime semibianchite e bianchite, negli impasti per la produzione di varî tipi di carte da scrivere e da stampa, per la fabbricazione del pergamino, di cartoncini duplex, ecc.
Il macchinario di cartiera non ha subìto sostanziali modificazioni di principio, ma solo perfezionamenti che rappresentano ulteriori sviluppi di quelli già indicati nella II Appendice e progressi nel campo della automazione e del controllo automatico dell'uniformità di caratteristiche del foglio (soprattutto per quanto riguarda la grammatura ed il contenuto di umidità).
Si è molto difffuso l'impiego della "pressa a collare" (size-press) introdotta nella seccheria della continua a circa due terzi della lunghezza, che ha la funzione di applicare su una o su entrambe le superfici del foglio già secco soluzioni o sospensioni atte a migliorare le caratteristiche superficiali della carta (collanti alla resina, gelatina, amido, derivati solubili della cellulosa, resine sintetiche, lattici naturali o artificiali, ecc.), prima che il foglio passi nell'ultimo tratto della seccheria.
Un ulteriore sviluppo di questa tecnica può essere considerata la "patinatura in macchina", realizzata con diversi tipi di apparecchiatura che applicano una sottile pellicola di patina, regolata nel suo spessore da una serie di cilindri distributori, sulle due facce del foglio in una sezione della seccheria. Questo metodo ha permesso la produzione a basso costo di carte di ottime caratteristiche di stampabilità.
Carte speciali. - I maggiori sviluppi sono rappresentati dall'incorporazione nel foglio di agenti che ne migliorano: la resistenza all'umidità (i più adoperati di questi agenti sono i precondensati di resine urea-formaldeide e melamina-formaldeide e la polietilenimmina), la resistenza alla lacerazione (mediante elastomeri, introdotti per lo più sotto forma di emulsioni acquose), la permeabilità all'acqua, ai grassi, ecc.
Oltre a questi prodotti, che vengono applicati in macchina, un'altra vasta serie viene impiegata con trattamenti successivi per produrre carte dotate di speciali proprietà: per es. carte rivestite con politene per avere una completa impermeabilità al vapor d'acqua; carte al "difenile" per imballaggio di agrumi in ambiente antisettico, carte contenenti speciali sostanze anti-muffa ed anti-fermentative per l'imballaggio di prodotti ortofrutticoli; carte contenenti speciali sostanze che inibiscono la corrosione per imballaggio di oggetti metallici; ecc.
Hanno avuto inizio già da alcuni anni tentativi per la produzione di "carta" mediante l'impiego di fibre sintetiche organiche e di fibre di vetro da sole o in miscela con fibre cellulosiche. I primi risultati ottenuti sono molto interessanti e promettenti. Le applicazioni pratiche su larga scala non sono ancora possibili per l'elevato costo di questi materiali, ma questo rappresenta oggi uno dei settori più importanti sui quali è diretto lo sforzo della ricerca scientifica.
Bibl.: J. B. Calkin, Modern pulp and paper making, New York 1957; J. Grant, Cellulose pulp and allied products, Londra 1958; J. N. Stephenson, Pulp and paper manufacture, New York 1950.
Produzione.
Per la prima volta dal 1952, si è avuta nel 1958 una lieve contrazione nella produzione mondiale di pasta di legno: il totale di 50,2 milioni di t (composta nel 1958 per 33% di pasta meccanica e per 67% di pasta chimica) è risultato infatti leggermente inferiore al record di 50,3 milioni toccato nel 1957. Le due maggiori aree produttrici - il Nord America e l'Europa - hanno entrambe registrato dei regressi. Fra i paesi la cui produzione è in aumento figurano l'Unione Sovietica e alcuni paesi dell'Asia e dell'America Centrale e Meridionale.
Come già per molti anni addietro, anche nel 1958 i quattro principali paesi produttori sono stati: gli S. U. A. con 19.720 migliaia di t; Canada con 9.350; Svezia con 4.071 e Finlandia con 3.063 migliaia di t., rappresentando rispettivamente il 39%, il 19%, l'8% e il 6% della produzione mondiale di pasta di legno. Va però notato che se gli Stati Uniti detengono il primo posto fra i paesi produttori, ciò è dovuto prevalentemente ai quantitativi di pasta di legno chimica (cellulosa) che essi forniscono (15.940 migliaia di t prodotte nel 1958), mentre per quanto concerne la produzione di pasta di legno meccanica è il Canada che si trova in testa alla graduatoria (con 5102 migliaia di t). L'Europa Settentrionale (Finlandia, Norvegia e Svezia) si trova al secondo posto per la produzione di cellulosa e al terzo per quella di pasta meccanica.
Per quanto riguarda le esportazioni di pasta di legno, quelle europee - sempre le più elevate - sono scese nel 1958 a 4,8 milioni di t dai 4,9 milioni dell'anno precedente. Anche per il Nord America si ha un lieve declino da 2,6 milioni di t a 2,4 milioni. Ancora una volta la Svezia figura al primo posto fra i paesi esportatori: le sue spedizioni hanno costituito il 31% del totale mondiale esportato nel 1958. Seguono il Canada (26%) e la Finlandia (18%). Nell'ultimo decennio le esportazioni svedesi sono sempre state in testa a quelle degli altri paesi, se si prescinde dal 1951 e dal 1952, anni in cui il primato è stato detenuto dal Canada. Le esportazioni delle altre zone produttrici non sono che di entità trascurabile, per quanto quelle sovietiche siano in aumento (219.000 t nel 1958, contro 151.000 t nel 1957).
Fra i maggiori paesi importatori si trova la Gran Bretagna col 28% degli acquisti globali del 1958, seguita dagli Stati Uniti col 25%. Una delle caratteristiche più salienti del commercio mondiale della pasta di legno è rappresentata dalla esiguità degli scambî fra le due maggiori zone produttrici: Nord America e Europa Occidentale. La Gran Bretagna è l'unico fra i paesi europei ad importare un discreto volume di pasta di legno dal Nord America e in particolare dal Canada. Quest'ultimo non procede ad alcun acquisto in Europa, mentre gli Stati Uniti effettuano qualche importazione dall'Europa Settentrionale.
Come si è visto per la pasta di legno, anche la produzione di carta e cartone è naturalmente concentrata nel Nord America (33,67 milioni di t nel 1958, contro 33,74 milioni nel 1957) e nell'Europa Occidentale (16,3 milioni di t, contro 16,1 milioni). Comunque la produzione mondiale è salita nel 1958 a 62,6 milioni di t dai 61,6 milioni dell'anno precedente. Di questo totale 12,1 milioni di t sono rappresentati dalla carta per giornali (contro 12,3 milioni nel 1957), 29,4 milioni dall'altra carta (contro 28,7 milioni) e 21,1 milioni dal cartone (contro 20,6 milioni).
È interessante rilevare che negli ultimi tre anni la produzione di carta e cartone degli S. U. A. è rimasta pressoché invariata al livello raggiunto nel 1955, forse in seguito alla saturazione del mercato americano, mentre in Europa la tendenza è stata volta all'espansione. Oltre ai paesi del Nord Europa, che come si è visto sono importanti produttori di pasta di legno, fra i maggiori produttori di carta e di cartone figura anche la Gran Bretagna, la cui produzione è solo di poco inferiore a quella complessiva dei paesi del Nord (Svezia, Finlandia e Norvegia). L'Italia si trova al sesto posto, i primi cinque essendo occupati dalla Gran Bretagna, la Germania Occidentale, la Francia, la Svezia e la Finlandia.
Per quanto riguarda il commercio internazionale di carta e cartone, va notato che anche in questo settore gli scambî fra il Nord America e l'Europa sono di minima entità. Comunque fra gli esportatori trovano posto il Canada e i paesi del Nord Europa, fra gli importatori gli Stati Uniti, la Gran Bretagna e i paesi del Mercato Comune.
La contrazione avutasi nel 1958 nella produzione mondiale di carta da giornali (12,1 milioni di t, contro 12,3 milioni nel 1957) è stata la prima a verificarsi per oltre un decennio. Il Nord America ha registrato un regresso del 4%, e l'Europa uno dell'1%, mentre per l'Unione Sovietica, l'Asia e l'area del Pacifico si segnalano degli aumenti.
Il Canada, di gran lunga il maggior produttore mondiale, è anche il principale paese esportatore, seguito dai paesi del Nord Europa, dagli Stati Uniti, dalla Gran Bretagna, dall'Austria e dai Paesi Bassi.
Per contro per l'altra carta (ad esclusione quindi di quella da giornali) si è avuto nel 1958 un incremento del 2% (da 28,7 milioni di t nel 1957 a 29,4 milioni). Fuorché per l'Africa e l'area del Pacifico, si sono avuti progressi in tutte le altre zone. Le maggiori produzioni hanno continuato ad essere quelle degli Stati Uniti (41% del totale mondiale), della Germania Occidentale (7%) e della Gran Bretagna (6%).
Anche per il cartone il 1958 è stato un anno ottimo: la produzione mondiale è salita a 21,1 milioni di t dai 20,6 milioni prodotti nel 1957 e con un aumento del 79% sugli 11,8 milioni prodotti nel 1948. Di questo totale di 21,1 milioni di t il Nord America ha rappresentato oltre il 65% e l'Europa il 21%. I maggiori paesi produttori sono stati gli Stati Uniti con quasi 13 milioni di t, la Gran Bretagna con 992.000 t, il Giappone con 940.000 t, il Canada con 853.000 t, e la Germania Occidentale con 744.000 t.
L'aumento del 79% registrato per la produzione di cartone dal 1948 al 1958 va confrontato con uno del 61% per la produzione di carta da giornali e del 75% per quella di altra carta, ad esclusione di quella da giornali.