Papel Carbono

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Antecedentes

O papel carbono é um dispositivo reprográfico barato usado para fazer uma única cópia simultaneamente com o original, como em recibos de transações de cartão de crédito, documentos legais, manuscritos, cartas e outras formas simples.

Mesmo até o século XX, copiar documentos para fins comerciais era um processo difícil e trabalhoso. Escriturários de cópia, como os escribas de igrejas e escritórios do governo antes deles, eram comuns nos escritórios de negócios do século XIX.

A primeira tentativa de copiar correspondência comercial importante é atribuída ao engenheiro escocês James Watt, que aperfeiçoou a máquina a vapor. Watt não gostava de confiar em escribas para copiar cartas comerciais, então ele inventou um método de prensar um lenço de papel umedecido com líquidos especiais em um original, que havia sido escrito com tinta especial. Em 1779, ele estava pronto para comercializar o processo, mas não pegou.

Em 1806, Ralph Wedgwood inventou o Escritor Manifold Estilográfico. Um papel saturado com tinta de impressora foi colocado entre um pedaço de papel de seda e um pedaço de papel normal. Uma caneta de metal então arranhou uma impressão no papel de seda, criando uma cópia que era lida corretamente e outra que era um espelho imagem, embora facilmente lida através do papel de seda fino. Era necessário preparar cópias dessa maneira porque as canetas da época (penas) não davam para pressionar com força suficiente e os lápis podiam ser apagados. Por volta de 1820, tornou-se possível usar papel com tinta em apenas um dos lados e um lápis indelével para produzir o original. Este papel carbono inicial não foi um grande sucesso, aparentemente porque os donos de empresas, temendo falsificações, preferiam os itens escritos a tinta.

Em 1823, Cyrus P. Dakin começou a fazer carbonos, papéis revestidos com óleo e negro de fumo. Na década de 1860, Lebbeus H. Rogers tentou vender esses carbonos para empresas, mas foi somente com a invenção do escritor em 1867 que o papel carbono passou a ser aceito (as máquinas de escrever produziam uma cópia mais limpa, bem como um original de qualidade) . Rogers originalmente fez papel carbono colocando papel em uma mesa de pedra e espalhando nele uma mistura contendo negro de carbono (fuligem), óleo e nafta (um hidrocarboneto líquido). Posteriormente desenvolveu uma máquina que aplicava cera quente no papel carbono, dispensando a escovação manual.

A produção de papel carbono permaneceu basicamente a mesma desde os avanços tecnológicos de Rogers. Em um livro comercial de manufatura curioso publicado na virada deste século, o papel carbono é descrito como consistindo de vários pigmentos, incluindo negro de fumo e cera ou óleos escovados em papel fino e forte. Enquanto o papel carbono moderno é feito essencialmente com a mesma fórmula, os fabricantes têm se concentrado em aumentar a limpeza do processo e melhorar a qualidade da reprodução usando materiais mais refinados.

Matérias-primas

Uma folha típica de papel carbono consiste em uma folha de papel impregnada com carbono e prensada entre duas folhas de papel comum. Todos os componentes são padrão, exceto a chapa revestida que realiza a reprografia. O seu revestimento é constituído por diversos materiais, sendo o mais importante deles o negro de fumo. O negro de fumo é muito O ingrediente principal no papel carbono é o negro de fumo. Para fazer isso, ar e um hidrocarboneto (como óleo de petróleo) são alimentados em uma fornalha. Na fornalha, parte do óleo de petróleo sofre combustão, ajudando a elevar a temperatura para 3.000 graus Fahrenheit e fazendo com que o hidrocarboneto não queimado se decomponha em negro de fumo. O negro de fumo é então resfriado com água e recuperado colocando-se em um ciclone centrífugo ou filtro de mangas. forma fina, esférica e amorfa de carbono que não é tão cristalina quanto a grafite. Principalmente carbono, ele também contém pequenas quantidades de oxigênio, hidrogênio e enxofre. O negro de fumo adere ao papel com a ajuda de várias ceras. Papel de carbono preto de uso único familiar (o tipo usado para recibos de cartão de crédito, por exemplo) é revestido com uma mistura comumente composta de cera de parafina (33%), óleo mineral (25%), negro de fumo (15%), argila caulino ou caulim (12%), cera montana (8%), cera de carnaúba (6%) e violeta de metila ou violeta de genciana (1%). Papel carbono descartável azul menos comum é comumente revestido com uma mistura composta de azul de ferro (21%), cera de parafina (20%), vaselina (20%), óleo mineral (15%), cera de carnaúba (10%), argila da China (10%) e cera montana (4%).

Algum papel carbono pode ser reutilizado. Isso é útil para uso em livros de vendas, por exemplo, porque apenas uma folha de papel carbono é necessária para escrever os recibos de várias vendas. O carbono para lápis solúvel em óleo reutilizável produz uma cópia indelével. É comumente revestido com uma mistura de talco (39%), cera de carnaúba (23%), óleo de banha (16%), ácido oleico (15%) e base de azul de vitória (7%). O papel carbono reutilizável para lápis de pigmento produz uma cópia apagável. É revestido com uma mistura que geralmente consiste em azul milori (25%), cera de carnaúba (20%), óleo mineral (16%), vaselina âmbar (11%), vaselina (11%), azul de ferro tonificante (10% ) e cera de parafina (7%). O carbono para máquinas de escrever também é reutilizável e, devido à forte força do toque da tecla da máquina de escrever, usa negro de fumo de qualidade superior e ingredientes mais finos do que papel carbono de uso único ou de lápis. É comumente revestido com uma tinta que consiste em cera de carnaúba (32%), óleo mineral (26%), negro de fumo (12%), vaselina âmbar (6%), cera de abelha (5%), cera de ouricúrio (5%) , cera de ozocerite (5%), ácido oleico (3%), toner roxo pigmentado (3%), corante violeta cristal (2%) e base azul victoria (1%). Para maior proteção, possui ainda uma cera de suporte composta por cera de carnaúba (40%), cera de ouricúrio (40%) e cera microcristalina (20%).

O processo de fabricação

O ingrediente mais importante do papel carbono, o negro de fumo, mudou nos últimos anos. Antes de 1940, 90 por cento do negro de fumo produzido nos Estados Unidos era feito de canal ou carbono de impacto, onde minúsculos jatos de chama de gás incidiam (atingiam) em uma superfície metálica fria, como um canal (ou ranhura) de ferro. A fuligem resultante da combustão parcial foi então raspada, produzindo partículas de carbono de aproximadamente 10 ^-8 metros de diâmetro Este método excelente de criar negro de fumo fino foi abandonado em 1976, no entanto, por causa de um grande aumento no preço do gás natural. O método atual de produção de negro de fumo usa o processo de forno, descrito abaixo. O negro de fumo acabado é então revestido no papel usando uma série de rolos de deslocamento.

Fazendo negro de fumo

• 1 Um hidrocarboneto (como óleo de petróleo) e ar são alimentados em uma câmara. Parte do hidrocarboneto sofre combustão incompleta, elevando a temperatura dentro da câmara Dois métodos usados ​​para produzir papel carbono descartável são o Método Mayer e o Método Flexográfico. Os dois métodos são semelhantes, pois ambos apresentam o papel se movendo em torno de uma série de rolos, um dos quais entra em contato com uma bandeja de tinta de carbono. a 2.012-3.092 graus Fahrenheit (1100-1.700 graus Celsius). Nessa temperatura, o hidrocarboneto não queimado se decompõe em negro de fumo.
• 2 O negro de fumo recém-criado é encaminhado para um refrigerador, onde é borrifado com água. A fina substância preta é então recuperada usando um ciclone centrífugo ou um filtro de mangas.

Fabricação de papel carbono descartável
(método Mayer)

• 3 Um grande rolo de papel de revestimento (chamado de rolo de moagem) se desenrola e passa sobre outro rolo (o rolo de dope) em uma bandeja de tinta de carbono. O tinteiro foi aquecido entre 168,8 e 179,6 graus Fahrenheit (76 e 82 graus Celsius). Conforme o papel passa sobre este rolo, a tinta aquecida é transferida para um lado do papel.
• 4 Em seguida, o papel passa por uma haste equalizadora, que raspa o papel revestido para alisá-lo e remover o excesso de tinta. A haste do equalizador pode ser lisa ou estriada. O papel então passa por outro rolo, o rolo de resfriamento, que esfria e solidifica a tinta no papel. Finalmente, o papel concluído é rebobinado em outro rolo.
• 5 No caso de formulários comerciais múltiplos, o papel carbono é colado em outro formulário, portanto o papel deve ter uma tira não revestida sem carbono onde o adesivo possa ser aplicado. Para conseguir isso no método Mayer, uma tira de metal é simplesmente colocada no lugar apropriado no rolo de dope. Esta parte do rolo, portanto, não pega tinta do tinteiro para passar para o papel.

Método flexográfico

• 6 Outro método, denominado método flexográfico, também pode ser usado para produzir papel carbono descartável. Primeiro, um rolo de dope é revestido com tinta de carbono de uma panela aquecida abaixo dele. Um rolo de medição entra em contato com o rolo de dope e A etapa final na fabricação de papel carbono é a perfuração. Isso é executado automaticamente por uma máquina de processamento de carbonização localizada e inclui as perfurações entre as folhas de papel carbono e os pequenos orifícios (produzidos por corte) ao longo das bordas do papel. aperta a tinta para uma espessura uniforme. A tinta é então transferida para um terceiro rolo, o rolo de impressão.
• 7 Enquanto isso, o papel é alimentado de um rolo de moagem para um rolo de impressão que entra em contato com o rolo de impressão, o terceiro rolo mencionado na etapa 5 acima. Quando esses dois rolos entram em contato, a tinta do rolo de impressão é passada para o papel no rolo de impressão. O papel então passa por um rolo de resfriamento que solidifica a tinta, antes de ser enrolado no rolo de rebobinamento. Para formulários comerciais múltiplos produzidos com o método flexográfico, uma ranhura rasa é formada no rolo de impressão. Onde esta ranhura entra em contato com o papel no rolo de impressão, nenhuma tinta é transferida.

Perfuração

• 8 A etapa final na fabricação de papel carbono descartável é a perfuração. Primeiro, o carbono e os formulários impressos são cortados enquanto são agrupados. Em seguida, os enormes rolos de papel carbono são cortados em formulários ou folhas do tamanho adequado. Se necessário, orifícios de linha também podem ser perfurados no papel. Todas essas operações são realizadas automaticamente por uma máquina de processamento local de carbonização. Finalmente, o papel é empilhado, embalado e enviado ao cliente.

Papel carbono para máquinas de escrever

O papel carbono para máquinas de escrever difere do papel carbono antigo porque geralmente tem um revestimento de tinta e cera de suporte, bem como material impresso no verso. Neste método de produção, uma configuração flexográfica que compreende um rolo de dope, rolo de medição, rolo de impressão e rolo de impressão fornece os meios para imprimir no verso do papel que foi fornecido a partir de um rolo de moinho. Após a impressão, o papel passa por um rolo de dope para receber um revestimento de tinta de carbono que é alisado com uma haste equalizadora como no método Mayer. Em seguida, o papel viaja para um rolo de cera, que o cobre com a cera de fundo. Como nos outros métodos, um rolo de resfriamento solidifica a cera. Um rolo de polimento de feltro às vezes é usado para melhorar a aparência do produto antes de ser enrolado em um rolo de rebobinamento.

Controle de qualidade

O princípio por trás do papel carbono é simples, mas sua produção é difícil. Um moderno fabricante de papel carbono testa a qualidade de todas as matérias-primas recebidas. Um grande número de testes pode ser aplicado ao negro de fumo, incluindo aqueles para pigmentos e teor de enxofre. O negro de fumo selecionado também deve ter um tamanho de partícula fino, que é determinado medindo o diâmetro médio de uma partícula de negro de fumo com um microscópio eletrônico. Além disso, deve ter baixa absorção de óleo, e a absorvência e o pH do negro de fumo são testados antes do uso. As tintas são testadas quanto à finura do grão, o que afeta a lisura final do revestimento. O aglutinante de cera deve penetrar apenas ligeiramente no papel e ter a viscosidade adequada. Para garantir a inscrição correta, a quantidade de cera liberada sob pressão é testada. O papel em si deve ser liso, não poroso e sem defeitos de superfície. Embora deva ser um tecido fino, também deve ser forte e denso. O papel carbono acabado deve estar livre de defeitos:sem deslocamento, descamação, rugas ou ondulações. Deve funcionar corretamente; a cópia resultante deve estar limpa e legível. O revestimento deve ser duro o suficiente para atender ao uso pretendido; por exemplo, o carbono único não requer um revestimento tão duro quanto o carbono para máquinas de escrever, que também deve ter um revestimento composto de boa cor para que possa ser reutilizado.

Existem outros testes para papel carbono acabado. Para determinar a quantidade de tinta que foi depositada, uma amostra de papel carbono é selecionada e pesada. O depósito de tinta é removido quimicamente antes de ser pesado novamente. A diferença de peso indica a quantidade de tinta depositada. Curl é uma reclamação frequente sobre papel carbono, embora o papel carbono seja frequentemente revestido em ambos os lados (um lado com o carbono, o outro com cera de fundo) para combater o problema. Para testar a ondulação em diferentes condições, um pedaço de papel carbono é colocado sobre uma superfície plana e, sob temperatura controlada, submetido a diferentes umidades. A durabilidade do papel carbono reutilizável para máquinas de escrever é verificada digitando-se repetidamente em um espaço até que o carbono se esgote. A limpeza da cópia e do próprio papel químico é importante. Para testar o primeiro, um documento é digitado e a cópia é examinada para ver se está limpa. Para testar o segundo, o lado do carbono é esfregado com uma folha de papel limpa e amassada, que é então examinada para ver quanto carbono foi removido. A cor e a espessura do carbono devem ser inspecionadas visualmente para ver se eles atendem aos padrões de qualidade.

O Futuro

Em 1991, mais de 62.000 toneladas métricas de papel carbono foram produzidas nos Estados Unidos. No entanto, durante o mesmo período, mais de 600.000 toneladas métricas de papel de transferência autocopiativo foram fabricadas. Ideal para registros manuscritos, o papel autocopiativo utiliza folhas quimicamente revestidas que reagem sob pressão, produzindo uma imagem colorida. Embora o papel autocopiativo pese significativamente mais do que o papel carbono e seja menos adequado para registros datilografados e computadorizados, sua demanda está aumentando em detrimento do papel carbono. (Essa demanda por papel "comum" também pode ser atribuída à crescente disponibilidade de fotocopiadoras.) É provável que, à medida que a comunicação eletrônica se torna mais prevalente, o papel carbono se torne obsoleto. Atualmente, porém, há demanda suficiente de empresas que utilizam papel carbono para recibos de cartão de crédito e registros computadorizados para garantir a sobrevivência desse produto simples e barato por algum tempo.