ES2226404T3 - Metodo y dispositivo para el calandrado de papel y carton antes y despues de recubrimiento. - Google Patents
Metodo y dispositivo para el calandrado de papel y carton antes y despues de recubrimiento.Info
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Abstract
Método para el calandrado de papel y cartón cuando se fabrican calidades de papel y cartón con recubrimiento, que comprende: - calandrado, como mínimo, de una de las superficies de un elemento laminar de base, sin recubrimiento, - aplicar, como mínimo, una capa de recubrimiento, como mínimo, sobre la superficie calandrada del elemento laminar de base, y - calandrar, como mínimo, la superficie dotada de recubrimiento del elemento laminar de base, - calandrando la superficie dotada de recubrimiento del elemento laminar de base por medio de una calandra que tiene una longitud de tangencia de 50 mm como máximo, caracterizado por - calandrar la superficie sin recubrimiento del elemento laminar de base por medio de una calandra de zapata que tiene una longitud de pinzado mínima de 50 mm.
Description
Método y dispositivo para el calandrado de papel
y cartón antes y después de recubrimiento.
La presente invención se refiere a un método,
según el preámbulo de la reivindicación 1, para el calandrado de
papel y cartón en la fabricación de calidades de papel o cartón
dotadas de recubrimiento.
La invención se refiere también a una disposición
para llevar a cabo el método.
El papel o cartón es calandrado a efectos de
mejorar sus características de impresión. El calandrado aumenta la
suavidad y brillo superficial y, además, afecta al grosor y volumen
relativo (cm^{3}/g) del material. Los cambios distintos a los que
afectan la superficie son habitualmente no intencionados, porque no
son deseables los cambios en el grosor del material. El cambio no
evitable en el volumen relativo debe ser adaptado a la calidad
deseada de la superficie, de manera que se pueden obtener la calidad
superficial y volumen relativo deseados, así como el grosor final
deseado del material. El material sin recubrimiento puede ser
sometido a calandrado antes de la etapa de recubrimiento, o bien el
calandrado se puede llevar a cabo después de recubrimiento, o en
diferentes etapas. Se conocen muchos tipos de tipos de métodos y
aparatos de calandrado, entre los que se pueden mencionar las
máquinas de calandrado, aparatos de calandrado en blando y aparatos
de supercalandrado, así como el tipo más reciente de calandras, las
llamadas calandras de zapata y calandras de cinta. Cada tipo de
calandra tiene su efecto individual en la calidad del material
producido, y también en su campo típico de aplicación. Los
diferentes tipos de calandras y su utilización son bien conocidos en
la fabricación de papel y cartón.
La Patente europea Nº 0 370 185 describe una
calandra típica de zapata que comprende un rodillo de soporte y un
tope arqueado en forma de zapata diseñado para rodear una parte de
la superficie del rodillo. Una cinta sin fin se desplaza alrededor
de la zapata y está montada para su desplazamiento a la misma
velocidad que el material objeto de tratamiento. El material a
calandrar se desplaza entre la cinta y el rodillo de soporte, y es
abrillantado en su acción contra la superficie del rodillo de
soporte. El rodillo de soporte puede tener medios de calentamiento y
se presentan deformaciones en la superficie del mismo debido a la
potencia de prensado de la zapata y el rodillo de soporte, y
asimismo debido a la acción del calor. El resultado del abrillantado
está naturalmente afectado por la humedad del elemento laminar. La
calandra de tipo zapata proporciona una serie de ventajas, tales
como el hecho de que, debido al tiempo de permanencia más
prolongado, se puede utilizar una carga de compresión y posiblemente
temperaturas más reducidas que en calandras de rodillo,
consiguiendo, no obstante, un resultado final similar. Debido a la
presión reducida de tangencia, se consigue una contracción más
reducida del elemento laminar calandrado, conservando así una parte
más importante de la rigidez original, o volumen relativo, del
elemento laminar.
Una calandra de tipo zapata proporciona
habitualmente un mejor brillo que una calandra de tipo blando
equivalente.
La solicitud de Patente alemana publicada DE 43
22 876 describe una calandra de zapata con una menor anchura de
zapata y, por lo tanto, una zona de abrillantado más corta que en la
solución antes mencionada. En esta calandra, se pueden montar dos
puntos de calandrado contra el mismo rodillo de soporte, y la banda
que rodea la zapata es similar a la camisa del rodillo. En la
publicación alemana Nº 44 10 129, se describe una calandra de zapata
en la que la zapata está dividida en dos zonas en la dirección del
movimiento del elemento laminar sometido a tratamiento, siendo
ajustable la potencia de prensado de las zonas contra el rodillo de
soporte de manera independiente entre sí.
Las calandras de cinta o banda, en las que la
zona de calandrado queda realizada por un rodillo y una banda
presionada contra dicho rodillo por medio de un segundo rodillo,
tienen mucho parecido con las calandras de zapata. La banda puede
ser flexible en la dirección de su grosor, de manera que se
conseguirá una zona de tratamiento a presión definida por las
características de la cinta y la geometría y fuerza de carga de los
rodillos de la calandra utilizados, entre el rodillo de soporte y la
banda. Asimismo, una calandra con una zapata de prensado muy corta
se denomina calandra de cinta, de manera que la longitud de la zona
de tangencia corresponde casi al punto de tangencia formado mediante
dos rodillos.
Las calandras con zona de tangencia larga, las
calandras de banda o cinta y las calandras de tipo blando son
adecuadas para el calandrado de cartón. En el documento WO 96/28609,
se describe un cartón de embalaje con recubrimiento, cuyo proceso de
fabricación comporta la utilización de una zona de tangencia de
calandrado en blando de mayor longitud. El cartón es calandrado
después del recubrimiento. Al efectuar el calandrado, se obtiene una
superficie de impresión suficientemente buena y, debido a la zona de
tangencia prolongada, se puede aplicar una presión más reducida
durante el calandrado, de manera que se consigue una reducción más
pequeña de densidad y peso base. Esto es particularmente ventajoso
en la fabricación de cartón de embalaje porque un cartón más ligero
proporciona una resistencia a la flexión más elevada. La longitud de
la zona de tangencia alargada de la calandra utilizada se indica con
valores comprendidos entre 30 y 100 mm, preferiblemente entre 60 a
70 mm. Por lo tanto, la calandra utilizada es una calandra que tiene
una zona de tangencia bastante corta. La velocidad del elemento
laminar y el tiempo de reposo utilizado no se dan a conocer en
dicho documento.
En el documento WO 97/44524, se describe un
método para la fabricación de papel LWC. Esta publicación indica el
efecto considerable de la temperatura de tratamiento en las
características del papel objeto de fabricación. De acuerdo con la
publicación, se efectúa el calandrado de papel dotado de
recubrimiento en una calandra de tipo blando y la temperatura del
papel se mantiene por debajo de la temperatura de reblandecimiento
de la lignina. De acuerdo con la publicación, el método consigue un
brillo mucho mejor que en métodos previamente conocidos comportando
la utilización de una calandra de tipo blando.
La presente invención está destinada a reconocer
un método para la fabricación de papel o cartón precalandrado y
calandrado en fase final, dotado de recubrimiento.
La invención se basa en calandrar, en primer
lugar, el material a tratar en una calandra de zona de tangencia
larga y, después de recubrimiento, en una calandra que tiene una
zona de tangencia corta.
De manera más detallada, el método según la
invención se caracteriza por lo que se indica en la parte
caracterizante de la reivindicación 1.
La disposición según la invención se caracteriza,
en este caso, por la parte caracterizante de la reivindicación
9.
La invención consigue considerables ventajas.
El papel y cartón que comprenden fibras de
plantas se comportan de diferente forma durante el calandrado según
estén dotados de recubrimiento o no. Además, el calandrado está
afectado esencialmente por el contenido de humedad del material, por
lo que el calandrado se ve usualmente acompañado por el control de
humedad del material tratado. Por medio de la aplicación de la
invención, estas características del material pueden ser utilizadas,
consiguiendo por lo tanto papel y cartón que tienen una mejor
capacidad de impresión y mejor resistencia que lo anteriormente
conocido. En lo que respecta a cartón y asimismo a calidades de
papel más gruesas, un cambio de la densidad durante el calandrado
afecta esencialmente las características de resistencia del material
de la manera anteriormente descrita, por lo que es especialmente
ventajoso poder controlar el proceso de calandrado durante
diferentes fases de fabricación de acuerdo con las características
del material cuando se fabrican estos materiales.
La invención se explicará en detalle a
continuación con la ayuda de la siguiente descripción detallada.
A continuación, se explicará la solución aplicada
por la invención en el contexto de fabricación de cartón, que es
aquello para lo que la invención es especialmente adecuada. La
invención es también aplicable a un tratamiento similar de un
elemento laminar de papel.
Durante el calandrado, las demandas de proceso
varían de acuerdo con el hecho de que el elemento laminar tratado
esté recubierto o no recubierto. Esto es debido a un diferente
comportamiento de las fibras que constituyen el material (usualmente
fibras derivadas de la madera), y del recubrimiento, por la acción
de las fuerzas termomecánicas que las afecta durante el calandrado.
Por lo tanto, se presentan diferentes exigencias al calandrado y al
proceso en las diferentes etapas del tratamiento del elemento
laminar, y es ventajoso utilizar un método diferente de calandrado
en la etapa de precalandrado con respecto a lo utilizado para el
calandrado final después de recubrimiento. El cartón sin
recubrimiento contiene principalmente materias primas tales como
celulosa, hemicelulosa y lignina, contenidas en la madera u otras
materias primas fibrosas. Éstas tienen la estructura de polímeros
con temperaturas de transición en estado vítreo notablemente más
elevadas que los polímeros contenidos en el recubrimiento. Por otra
parte, el cartón de base consiste en fibras cruzadas que
difícilmente pueden desplazarse en absoluto entre sí, mientras que
el recubrimiento consiste en elementos de unión y pequeñas
partículas que se desplazan de manera relativamente fácil entre sí y
sobre el cartón de base en comparación con las fibras. Por lo tanto,
el cartón sin recubrimiento requiere un tratamiento más prolongado y
esfuerzos termomecánicos más elevados antes de conseguir
deformaciones permanentes de las fibras. La capa de recubrimiento,
por otra parte, se desplaza de manera relativamente fácil sobre la
superficie del cartón de base en comparación con las fibras, y por
lo tanto, se pueden utilizar tiempos de tratamiento más cortos
cuando se procesa la superficie del panel dotado de
recubrimiento.
En el procedimiento de la invención para la
fabricación de cartón o papel dotado de recubrimiento, el elemento
laminar es acabado por calandrado, como mínimo, de manera tal que el
calandrado que tiene lugar antes de la etapa de recubrimiento, es
decir, el llamado pre-calandrado, es llevado a cabo
en una calandra con punto de tangencia largo, de manera que el
elemento laminar es llevado a una zona de prensado formada por la
banda y el rodillo de soporte, estando sometidas las fibras que
constituyen dicho elemento laminar a tratamiento en dicha zona
durante el cual la presión en la zona de tratamiento aumenta hasta
15 MPa como máximo y la temperatura de la superficie del elemento
laminar alcanza, como mínimo, la temperatura de transición de estado
vítreo de las fibras de celulosa.
La presión máxima en la zona de tratamiento se
mantiene en un valor comprendido entre 0 y 15 MPa, preferentemente,
no obstante, entre 4 y 12 MPa. El elemento laminar es llevado a la
zona de tratamiento con un contenido de humedad y temperatura en el
que, como mínimo, se ha alcanzado la temperatura de transición de
estado vítreo del material que forma su superficie, poseyendo, por
lo tanto, el elemento laminar buenas características de
manipulación. La temperatura de transición de estado vítreo puede se
alcanzada alternativamente llevando el elemento laminar al
calandrado por medio de pretratamiento, tal como tratamiento
mediante vapor y/o humectación con agua, o bien las condiciones en
la zona de calandrado son ajustadas de manera tal que las
condiciones previas para el trabajo del elemento laminar se cumplen
en la zona de calandrado. En este caso, es posible utilizar, por
ejemplo, la combinación de prehumectado y un rodillo de soporte con
medios de calentamiento.
Por lo tanto, la zona de calandrado se
caracteriza principalmente por su formación entre la banda y la
superficie de tope para calandrado dispuesta en oposición a la
banda, y porque permanece a una presión que afecta al elemento
laminar dentro de la zona de calandrado, cuya intensidad varía de 0
a 15 MPa. El límite inferior de la gama de presiones se alcanza, por
ejemplo, de manera tal que la zona de calandrado se forma entre un
mínimo de dos bandas estiradas por medios de guiado de la banda, y
una superficie tope, y el límite superior, por ejemplo, por
tecnología de calandrado de tipo zapata. Además, es característico
de la zona de calandrado que el tiempo de permanencia del elemento
laminar de la zona de calandrado es, como mínimo, de 3 ms, mientras
que, no obstante, es de 40 ms como máximo, que a velocidades del
elemento laminar de 400 a 1000 m/min corresponde a longitudes de
zona de calandrado de 50 a 270 mm.
Un elemento laminar calandrado de esta forma, se
caracteriza, por lo tanto, por una buena suavidad superficial,
mientras que su resistencia a la flexión permanece casi a su nivel
inicial. Cuando la superficie del elemento laminar es suave y
estanqueizada antes de la etapa de recubrimiento, la cantidad de
mezcla de recubrimiento aplicada se puede reducir esencialmente o,
de manera correspondiente, la capacidad de impresión del producto
final se puede mejorar, incluso a un nivel que supera el descrito en
el documento WO 96/28609 sin perder la resistencia a la flexión o
"volumen relativo" del elemento laminar.
En el caso de una calandra con zona de tangencia
larga, el tiempo de permanencia en la zona de tangencia (tiempo de
tangencia) se puede optimizar sin cambiar las otras condiciones del
proceso. En el contexto actual, una calandra de zona de tangencia
larga es una máquina que tiene una longitud de tangencia que supera
los 50 mm. La "longitud de pinzado o tangencia" es la longitud
sobre la que el elemento laminar tratado es sometido a la influencia
del prensado. La presión del pinzado o tangencia puede variar a lo
largo de la zona de tangencia, por ejemplo, de manera tal que la
zona de tangencia queda dividida al dividir la zapata de prensado en
sectores en la dirección de desplazamiento del elemento laminar,
siendo controlable de manera independiente la potencia de prensado
de los sectores hacia el rodillo de soporte. Esta construcción hace
también posible alterar la longitud de la zona de tangencia paso a
paso al eliminar la potencia de prensado de los sectores exteriores.
La longitud de tangencia se selecciona de acuerdo con el efecto de
calandrado deseado. En la solución prevista en la presente
invención, se trata un elemento laminar de papel o cartón con un
recubrimiento que tiene una calandra que tiene una longitud de
tangencia de 50 a 270 mm. Cuando se aplica una velocidad de 800 a
1000 m/min, común en la fabricación de cartón, se obtiene por lo
tanto un tiempo de tangencia de 3 a 20 ms.
En el caso de calandras de banda, por otra parte,
se ha observado que se producen fuerzas notablemente más elevadas en
la dirección superficial que en el caso de las llamadas calandras
blandas. Por lo tanto, proporcionarán un efecto ventajoso en la
calidad, especialmente en la fabricación de cartón con recubrimiento
y de productos correspondientes, de manera que el objetivo durante
la etapa final de calandrado consiste en desplazar la mezcla de
recubrimiento sobre la superficie del elemento laminar de base y
alinear las partículas de la mezcla de recubrimiento. Esta
alineación se consigue por medio de una calandra de banda soportada
por un rodillo de soporte o por una calandra de zapata que tiene una
zapata muy corta. La longitud de la zapata no debe superar 50
mm.
El resultado del calandrado puede también estar
afectado por el material del rodillo de soporte, en otras palabras,
por la utilización de un rodillo de soporte duro o blando. El
material del rodillo de soporte es seleccionado de acuerdo con el
tipo de tangencia, del material de la banda y de las exigencias del
producto fabricado. La invención se puede aplicar en máquinas tanto
en línea como fuera de línea.
Habitualmente, el cartón y el papel son dotados
de recubrimiento de la misma manera en ambas caras, pero, por
ejemplo, cuando se fabrica un cartón de embalaje, puede ser
necesario recubrir solamente una cara del elemento laminar o
preparar un diferente recubrimiento para cada cara del elemento
laminar. En este caso, es posible llevar a cabo el calandrado de
forma diferente para las diferentes caras del elemento laminar.
Habitualmente, se utilizan rodillos calientes en el calandrado a
efectos de producir un impacto termomecánico, pero en algunos casos
se pueden utilizar también rodillos fríos como mínimo para el
tratamiento de una de las caras del elemento laminar. Una ventaja
proporcionada por las calandras de zapata es que el elemento laminar
puede ser llevado a la calandra en estado considerablemente húmedo.
Esto es beneficioso especialmente en máquinas de funcionamiento en
línea.
Claims (13)
1. Método para el calandrado de papel y cartón
cuando se fabrican calidades de papel y cartón con recubrimiento,
que comprende:
- -
- calandrado, como mínimo, de una de las superficies de un elemento laminar de base, sin recubrimiento,
- -
- aplicar, como mínimo, una capa de recubrimiento, como mínimo, sobre la superficie calandrada del elemento laminar de base, y
- -
- calandrar, como mínimo, la superficie dotada de recubrimiento del elemento laminar de base,
- -
- calandrando la superficie dotada de recubrimiento del elemento laminar de base por medio de una calandra que tiene una longitud de tangencia de 50 mm como máximo,
caracterizado por
- -
- calandrar la superficie sin recubrimiento del elemento laminar de base por medio de una calandra de zapata que tiene una longitud de pinzado mínima de 50 mm.
2. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado por calandrar la superficie sin recubrimiento
del elemento laminar de base por medio de una calandra de zapata que
tiene una longitud de pinzado de 50 a 270 mm.
3. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado por calandrar la superficie dotada de
recubrimiento del elemento laminar de base por medio de una calandra
de banda cuya tangencia está constituida entre dos rodillos.
4. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado por calandrar la superficie dotada de
recubrimiento del elemento laminar de base por medio de una calandra
de banda cuya tangencia está formada por medio de una zapata corta
que tiene una longitud que no supera 50 mm.
5. Método, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por proceder al
calandrado de la superficie no recubierta del elemento laminar de
base por medio de una calandra de zapata, cuya zapata está dividida
en sectores en la dirección de desplazamiento del elemento laminar,
siendo independientemente controlable la carga de compresión de
dichos sectores.
6. Método, según la reivindicación 2,
caracterizado porque la presión máxima del punto de tangencia
es de 0 a 15 MPa, preferentemente de 4 a 12 MPa.
7. Método, según la reivindicación 1 ó 6,
caracterizado por llevar el elemento laminar a una calandra
antes de recubrimiento en un estado en el que la temperatura de
transición de estado vítreo se ha alcanzado por lo menos en sus
fibras superficiales.
8. Método, según la reivindicación 7,
caracterizado por llevar el elemento laminar a la temperatura
de transición de estado vítreo con ayuda de prehumectación o
prevaporizado, o las condiciones en la zona de calandrado, tales
como la temperatura de un rodillo de soporte y prehumectado.
9. Dispositivo para el calandrado de papel y
cartón en la fabricación de calidades de papel o cartón dotadas de
recubrimiento, cuyo dispositivo comprende:
- -
- como mínimo, una primera calandra para el tratamiento, como mínimo, de una de las superficies de un elemento laminar de base sin recubrimiento,
- -
- medios para recubrimiento, como mínimo, de la superficie calandrada del elemento laminar de base con un mínimo de una capa de mezcla de recubrimiento, y
- -
- como mínimo, una segunda calandra para el tratamiento, como mínimo, de la superficie dotada de recubrimiento del elemento laminar de base,
- -
- siendo la segunda calandra una calandra con una longitud de pinzado de 50 mm como máximo,
caracterizado porque
- -
- la primera calandra es una calandra de zapata que tiene una longitud de pinzado mínima de 50 mm.
10. Dispositivo, según la reivindicación 9,
caracterizado porque la primera calandra es una calandra de
zapata que tiene una longitud de pinzado de 50 a 270 mm.
11. Dispositivo, según la reivindicación 9,
caracterizado porque la segunda calandra es una calandra de
banda en la que la tangencia está constituida entre dos
rodillos.
12. Dispositivo, según la reivindicación 9,
caracterizado porque la segunda calandra es la calandra de
banda en la que la tangencia está constituida por medio de una
zapata corta que tiene una longitud que no supera 50 mm.
13. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque la primera
calandra es una calandra de zapata cuya zapata está dividida en
sectores en la dirección de desplazamiento del elemento laminar,
siendo controlables independientemente entre sí las cargas de
compresión de los sectores.
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