Il legno è formato indicativamente da:
- Cellulosa (circa 45%)
- Emicellulosa (circa 30%)
- Lignina (circa 20%)
- Estraibili vari: terpeni, resine, acidi grassi (circa 5%).
Cellulosa ed emicellulosa costituiscono le fibre del legno, mentre la lignina è l'interfibra che le tiene unite. All’inizio si creavano i fogli manualmente, poi furono sviluppate macchine per la produzione in continuo della carta. Inizialmente si trattava di fabbriche che utilizzavano il processo completo dal taglio degli alberi fino alla carta (in bobina). Il materiale più comunemente usato è la polpa di legno o di cellulosa, solitamente legno tenero come per esempio l'abete o il pioppo, ma si possono utilizzare anche altre fibre come cotone, lino, canapa e carta riciclata.
I principali stadi per fabbricare la carta sono:
1 - Spappolamento
Il legno viene scortecciato e ridotto in chips, successivamente si formano delle paste rompendo in vari modi il legame della lignina. La materia prima è trasformata in polpa, una miscela concentrata di fibre in sospensione nel liquido. La separazione delle fibre avviene con metodi sia fisici (sbattimento, calore) che chimici (alcali). Poiché le fibre derivano da fonti naturali, sono necessari diversi passaggi di separazione e lavaggio, quindi candeggio o tintura per alterarne l'aspetto fino ad ottenere quello del prodotto finale.
Paste chimiche (processo Kraft)
La lignina viene sfibrata chimicamente (con soda caustica e solfuro di sodio) e selettivamente, lasciando intatte le fibre di cellulosa: si ottiene una pasta marrone che richiede molti sbiancanti, ma la carta finale è molto resistente (kraft, che in tedesco significa forte). Il processo ha degli svantaggi ambientali (lo zolfo genera odore di uova marce, e ci sono molti scarti acquosi) e di resa (solo il 50% del legno viene trasformato in pasta, anche se molti scarti vengono bruciati e l’energia recuperata).
Paste meccaniche (groundwood pulping)
La lignina viene sfibrata con uno sminuzzamento meccanico (grinding) e le fibre cellulosiche vengono liberate ma anche parzialmente danneggiate: la carta prodotta è meno resistente e viene generalmente usata per carta da giornale, etc… Il processo ha dei vantaggi di resa (il 95% del legno viene trasformato in pasta), ma richiede molta energia meccanica.
Paste semichimiche (CTMP)
Il processo di formazione della pasta è intermedio: il legno viene trattato chimicamente e successivamente viene trattato con vapore e meccanicamente (Chemo Thermo Mechanical Pulping). La carta prodotta è più forte di quella ottenuta da paste meccaniche e può essere utilizzata per produrre carte patinate.
