ES2593128T3 - Papel de saco revestido - Google Patents

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Abstract

Un material de papel multicapa para su uso en un saco con válvula para un aglutinante hidráulico, que comprende una capa de papel, tal como una capa de papel Kraft, provista en un lado de una capa de pre-revestimiento y una capa de revestimiento de barrera para la humedad, en el que la capa de pre-revestimiento comprende carga inorgánica y aglutinante en una relación en peso seco de entre 4:1 y 20:1, el gramaje de la capa de papel es 50-140 g/m2 y el material de papel multicapa tiene un lado no revestido, en el que el valor de Cobb 60 (ISO 535) del lado no revestido es de al menos 50 g/m2.

Description

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Cuando se prepara la composición de pre-revestimiento, el caucho sintético normalmente se proporciona en forma de látex.
El peso del revestimiento del pre-revestimiento puede ser, por ejemplo, de 5-12 g/m2, tal como 6-10 g/m2. Si el peso del revestimiento del pre-revestimiento es demasiado bajo, el pre-revestimiento puede fallar a la hora de formar una capa límite débil entre la capa de papel y la capa de revestimiento de barrera para la humedad. Otro inconveniente de un pre-revestimiento demasiado pequeño puede ser que se necesiten mayores cantidades de productos químicos de barrera, que son caros, en la siguiente capa de revestimiento, para obtener una barrera para la humedad suficiente. Si el peso del revestimiento del pre-revestimiento es demasiado alto, el coste del producto será innecesariamente alto.
En las realizaciones de la presente divulgación, la capa de revestimiento de barrera comprende un caucho sintético, tal como caucho de estireno-butadieno. Cuando se prepara la composición de revestimiento de barrera, el caucho sintético normalmente se proporciona en forma de látex.
En realizaciones alternativas o complementarias de la presente divulgación, la capa de revestimiento de barrera comprende una arcilla laminar, tal como caolín laminar, tal como caolín hiper-laminar.
Un ejemplo específico de caolín hiper-laminar es el producto Barrisurf (Imerys).
En una realización preferida, la capa de revestimiento de barrera para la humedad comprende tanto el caucho sintético como la arcilla laminar. Por ejemplo, el caucho sintético y la arcilla laminar pueden suponer al menos el 50 %, tal como al menos el 75 u 85 % del peso seco de la capa de revestimiento de barrera para la humedad. La relación en peso seco de arcilla laminar a caucho sintético puede estar por ejemplo entre 1:1 y 2:1.
El peso del revestimiento de la capa de revestimiento de barrera para la humedad puede ser, por ejemplo, de 5-15 g/m2, tal como 6-12 g/m2, tal como 7-9 g/m2. Si el peso del revestimiento es demasiado bajo, la capa de revestimiento de barrera para la humedad puede fallar a la hora de proporcionar una barrera para la humedad suficiente. Si el peso del revestimiento es demasiado alto, el coste del producto será innecesariamente alto. Cabe destacar que los compuestos químicos de barrera para la humedad generalmente son relativamente caros.
Las propiedades de barrera para la humedad pueden considerarse suficientes cuando la tasa de transmisión de vapor de agua (VWTR, ISO 2528) es menor de 1400 g/m2*24, preferentemente menor de 1200 g/m2*24. Por ejemplo, la WVTR del material de papel multicapa de la presente divulgación puede ser de 700-1200 g/m2*24.
Los inventores se han dado cuenta de que blanquear la pasta aumenta la capacidad de desintegración. Por lo tanto, la capa de papel del material de papel multicapa de la presente divulgación está compuesta preferentemente de papel blanco fabricado de pasta blanqueada. Para obtener una resistencia suficiente, se prefiere pasta de sulfato blanqueada. El gramaje de la capa de papel es de 50-140 g/m2. En general, se prefiere añadir otra capa de papel de un saco, en lugar de aumentar el gramaje de la capa de papel por encima de 140 g/m2. Preferentemente, el gramaje de la capa de papel es de 50-130 g/m2, tal como 60-120 g/m2, tal como 60-110 g/m2, tal como 70-110 g/m2.
Las propiedades del papel a menudo se miden en la dirección de mecanizado (DM) y en la dirección transversal (DT), puesto que puede haber diferencias significativas en las propiedades, dependiendo de la fibra orientada que fluye fuera de la caja de entrada de la máquina de papel.
Si el índice de una cierta propiedad es necesario, debe calcularse dividiendo el valor real con el gramaje por el papel en cuestión.
El gramaje (en ocasiones denominado peso base) se mide por peso y área superficial. Los gramajes adecuados de la capa de papel del material multicapa de la presente divulgación se han analizado anteriormente.
La resistencia a la tracción es la fuerza máxima que un papel soportará antes de romperse. En el ensayo de la norma ISO 1924/3, se usa una tira de 15 mm de anchura y 100 mm de longitud a una tasa de alargamiento constante. La resistencia a la tracción es un parámetro en la medición de la absorción de la energía de tracción (TEA). En el mismo ensayo, se obtienen la resistencia a la tracción, el estiramiento y el valor de TEA.
La TEA en ocasiones se considera que es la propiedad del papel que mejor representa la resistencia relevante de la pared del saco de papel. Esto está respaldado por la correlación entre la TEA y los ensayos de caída. Dejando caer un saco los artículos que lo llenan se moverán cuando alcanzan el suelo. Ese movimiento significa una deformación de la pared del saco. Para soportar la deformación, la TEA debe ser alta, lo que significa que una combinación de alta resistencia a la tracción y buen estiramiento en el papel absorberá la energía.
El crepado de papel mejora la capacidad de estirado y, de esta manera, el índice de TEA. Por consiguiente, la capa de papel del material de papel multicapa de la presente divulgación puede creparse.
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papel de la lámina externa están compuestas del mismo material de papel. Los beneficios de tal realización se han analizado anteriormente.
Como un segundo aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método de producción de un material de papel multicapa para su uso en un saco con válvula para un aglutinante hidráulico, que comprende las etapas de:
a) proporcionar una capa de papel, tal como una capa de papel Kraft, en la que el gramaje de la capa de papel es de 50-140 g/m2; b) aplicar una composición de pre-revestimiento sobre la capa de papel para formar una capa de pre-revestimiento; y c) aplicar una composición de revestimiento de barrera sobre la capa de pre-revestimiento para formar una capa de barrera.
La capa de pre-revestimiento comprende una carga inorgánica y un aglutinante en una relación en peso seco de entre 4:1 y 20:1.
El material de papel multicapa tiene un lado no revestido, en el que el valor de Cobb 60 del lado no revestido es de al menos 50 g/m2.
Las realizaciones del primer aspecto se aplican al segundo aspecto con los cambios que haya que realizar.
La composición de pre-revestimiento y la composición de revestimiento de barrera preferentemente son composiciones acuosas. Por ejemplo, pueden comprender látex, como se ha analizado anteriormente. Además, una
o ambas composiciones pueden aplicarse mediante revestimiento con paleta. Para facilitar el revestimiento con paleta, la composición de pre-revestimiento puede tener una viscosidad entre 400 y 1000 cP, tal como entre 45 y 950 cP (medido de acuerdo con Scan-P 50:84, pero con una temperatura de la muestra de 34-40 ºC). Puede añadirse un agente espesante, tal como CMC, o un agente sintético a la composición de pre-revestimiento en una cantidad que de la viscosidad deseada. El experto es capaz de encontrar tal cantidad. Además, el pre-revestimiento puede tener, por ejemplo, un pH de 7,8-8,8, tal como 8,0-8,6. Tal pH se prefiere particularmente cuando la carga inorgánica es CaCO3. El pH puede ajustarse con álcali, tal como NaOH.
Como se ha indicado anteriormente, la capa de papel del segundo aspecto, por ejemplo, puede someterse a crepado antes de la etapa a).
En una realización del segundo aspecto, el método comprende además la etapa:
d) calandrar el material revestido de la etapa c).
La etapa d) mejora la formación de película de la capa de barrera. Se sabe también que el calandrado mejora la capacidad de impresión.
Puede sospecharse que el calandrado forzaría los compuestos químicos de barrera dentro de la estructura de fibras de la capa de papel y, de esta manera, reduciría la capacidad de desintegración, pero los inventores han encontrado que el material de papel multicapa de la presente divulgación puede desintegrarse también después del calandrado. Por consiguiente, parece que la capa de pre-revestimiento sí soporta las fuerzas de la operación de calandrado.
Como un tercer aspecto de la presente divulgación, se proporciona un uso de un saco de acuerdo con lo anterior para producir una composición hidráulica. El saco contiene un aglutinante hidráulico y/o áridos. El saco puede contener también adiciones minerales.
Una composición hidráulica generalmente comprende un aglutinante hidráulico, agua, áridos y mezclas. Los áridos incluyen áridos gruesos y/o arena. Pueden ser material mineral u orgánico. Pueden ser también de materiales de madera o reciclados o con una base de material residual. Una arena es generalmente un árido que tiene un tamaño de partícula menor de o igual a 4 mm. Los áridos gruesos generalmente son áridos que tienen un tamaño de partícula mayor de 4 hasta, por ejemplo, 20 mm.
Un aglutinante hidráulico comprende cualquier compuesto que fragüe y se endurezca mediante reacciones de hidratación. El aglutinante hidráulico comprende, por ejemplo, cemento, yeso o cal hidráulica. Preferentemente, el aglutinante hidráulico es un cemento.
Por consiguiente, el saco de acuerdo con el tercer aspecto preferentemente contiene un aglutinante hidráulico, tal como cemento, áridos y/o adiciones minerales.
El saco usado de acuerdo con el tercer aspecto generalmente es un saco de un material que es suficientemente resistente para que sea posible llenar el saco con un material en forma de partículas, manipular y transportar el saco lleno y, al mismo tiempo, que tenga una naturaleza y estructura tal que se disuelva, disperse o desintegre en agua,
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preferentemente de forma rápida, durante la producción de una composición hidráulica. Preferentemente, el saco se disuelve, dispersa o desintegra en agua por efecto de mezclado mecánico. La diferencia entre la solubilidad y la dispersabilidad es que, en el último caso, pequeños trozos del saco quedan intactos (por ejemplo partículas o fibras), pero sin tener un efecto negativo significativo cuando se usa la composición hidráulica. Un saco desintegrable generalmente está fabricado de un material que pierde su cohesión durante el mezclado.
Preferentemente, el saco de la presente divulgación comprende una o más características seleccionadas de la siguiente lista:
-propiedades mecánicas suficientes para contener de 5 a 50 kg de materiales en forma de partículas;
-desintegración en frío (no se requiere calentamiento para la desintegración);
-desintegración por el efecto de una acción de mezclado; y
-impermeabilidad a gases suficiente, por ejemplo al oxígeno y al dióxido de carbono del aire. Esta impermeabilidad es importante, en particular durante el almacenamiento de los sacos, reduciendo al mínimo el envejecimiento de los materiales en forma de partículas contenidos en el saco.
Preferentemente, el saco tiene todas las características indicadas anteriormente.
Preferentemente, el saco del tercer aspecto se desintegra en menos de 70 revoluciones de la pala en una mezcladora de hormigón.
Preferentemente, al menos un 80 % en masa del saco se desintegra en la mezcladora de hormigón en 10 minutos o menos, tal como 6 minutos o menos.
De forma similar al tercer aspecto, se proporciona un proceso para la producción de una composición hidráulica que comprende mezclar agua, áridos y un aglutinante hidráulico, en el que se usa un saco de acuerdo con lo anterior, que contiene el aglutinante hidráulico y/o los áridos.
El proceso para la producción de la composición hidráulica comprende las siguientes etapas:
a.
introducción de agua y áridos en una mezcla de hormigón;
b.
introducción de un aglutinante hidráulico; y
c.
opcionalmente, introducción de adiciones minerales y/u otras mezclas;
en el que el saco se introduce durante la etapa a y/o durante la etapa b, en el que el saco se obtiene de acuerdo con el proceso descrito anteriormente en el presente documento. En una realización, al menos una parte de los áridos en la etapa a y/o al menos una parte del aglutinante hidráulico
en la etapa b y/o al menos una parte de las adiciones minerales en la etapa c está contenida en el saco. De acuerdo con otra realización, se añade un saco desintegrable durante la etapa a. Al menos una parte de los
áridos en la etapa a están contenidos preferentemente en el saco desintegrable. Preferentemente, la totalidad de los áridos en la etapa a están contenidos en el saco desintegrable. De acuerdo con otra realización, se añade un saco desintegrable durante la etapa b. Al menos una parte del
aglutinante hidráulico en la etapa b está contenido preferentemente en el saco desintegrable. Preferentemente, la
totalidad del aglutinante hidráulico en la etapa b está contenido en el saco desintegrable. De acuerdo con otra realización, se añade un saco desintegrable durante la etapa c. Al menos una parte de las adiciones minerales en la etapa c están contenidas preferentemente en el saco desintegrable. Preferentemente, la totalidad de las adiciones minerales en la etapa c están contenidas en el saco desintegrable.
De acuerdo con una realización adicional, se añade un saco desintegrable durante la etapa a y durante la etapa b. De acuerdo con una realización adicional, se añade un saco desintegrable durante la etapa a y durante la etapa c. De acuerdo con una realización adicional, se añade un saco desintegrable durante la etapa b y durante la etapa c. De acuerdo con una realización adicional, se añade un saco desintegrable durante la etapa a, durante b y la durante
c.
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Muestra, blanco/marrón
Gurley (s) Índice de Tracción [DM/DT] (kNm/kg) Índice TEA [DM/DT] (J/g) Cobb 60 s [lado superior/lado inferior] (g/m2) Ensayo de capacidad de desintegración 1 (%) Ensayo de capacidad de desintegración 2 (%)
F*, marrón
5,9 84/64 3,3/3,7 28/27 32 N/A
* Papel de saco marrón comercial de Mondi
Tabla 2. Propiedades de diversas calidades de papel revestido. El papel de la muestra B está revestido con una sola capa (15 g/m2) de una barrera para la humedad que comprende látex y arcilla. El papel de la muestra C está revestido con dos capas (6+6 g/m2) de una barrera para la humedad que comprende látex y una arcilla hiper-laminar 5 (relación en peso 1:1,6). El papel de la muestra D está revestido con una capa de pre-revestimiento (9 g/m2) que comprende pigmento de CaCO3 (60 % < 2 m) y látex (relación en peso seco 7,4:1) y una capa de revestimiento de barrera para la humedad (5 g/m2) que comprende látex y la arcilla hiper-laminar (relación en peso seco 1:1,6). El papel de la muestra E se reviste con una capa de pre-revestimiento (9 g/m2) que comprende el pigmento de CaCO3 (60% < 2 m) y aglutinante (relación de peso seco 7,4:1) y una capa de revestimiento de barrera para la humedad
10 (9 g/m2) que comprende látex y la arcilla hiper-laminar (relación en peso seco 1:1,6)
Muestra, gramaje
Índice de Tracción [DM/DT] (kNm/kg) Índice TEA [DM/DT] (J/g) Cobb 60 s [lado revestido/lado no revestido] (g/m2) Ensayo de capacidad de desintegración 1 (%) Ensayo de capacidad de desintegración 2 (%)
B*, blanco 95 g/m2
72/47 2,2/2,6 29/24 84 80
C# , blanco 102 g/m2
70/49 2,2/2,7 26/20 81 68
D# , blanco 94 g/m2
75/44 2,2/2,6 40/39 90 89
E# , blanco 98 g/m2
68/40 2,2/2-4 82/46 99 95
* no calandrado # calandrado
Tabla 3. La diferencia en la capacidad de desintegración de acuerdo con el ensayo 1 o 2 entre el papel no revestido y revestido
Muestra
 (Ensayo de capacidad de desintegración 1)  (Ensayo de capacidad de desintegración 2)
B
-15 % -14 %
C
-18 % -26 %
D
-10 % -1 %
E
-1 % 0 %
15 El ensayo de capacidad de desintegración 1 se llevó a cabo de acuerdo con el siguiente protocolo:
1. Desgarrar el papel (peso seco 30,0 g) en trozos de aproximadamente 1,5 cm x 1,5 cm y añadirlos a 21 de agua;
20 2. Después de 2 minutos, añadir la mezcla papel-agua a un desfibrador de laboratorio (L&W);
3.
Girar a 5000 revoluciones;
4.
Añadir los contenidos del desfibrador a un equipo de tamiz de laboratorio que tiene aberturas de tamiz de 0,15 mm;
5.
Una vez completada la filtración, recoger el retenido;
25 6. Secar el retenido a 105 ºC;
7.
Pesar el retenido seco;
8.
Calcular la capacidad de desintegración (%) usando la fórmula ((30-w)/30)*100, en la que w es el peso (g) de retenido seco.
30 El ensayo de capacidad de desintegración 2 se llevó a cabo de acuerdo con el siguiente protocolo:
1.
Introducción de los áridos (los gruesos primero, después los finos) en una mezcladora de campana (hormigón).
2.
Añadir agua de pre-humectación (6 % de la cantidad global) en el espacio durante 30 segundos.
35 3. Mezclar durante 30 segundos a velocidad normal y no más de 45 grados de inclinación.
4. Pausar el mezclado durante 4 minutos para que ocurra pre-humectación.
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2.
Añadir agua de pre-humectación (6 % de la cantidad de áridos global) durante un periodo de 30 segundos;
3.
Mezclar durante 30 segundos a la velocidad normal (24 RPM) y no más de 45 grados de inclinación (idealmente de 20 a 30 grados);
4.
Pausar el mezclado durante 4 minutos para dejar que ocurra la pre-humectación;
5 5. Añadir un saco de cemento de 25 kg entero en la cavidad de la mezcladora y mezclar durante 1 minuto;
6.
Añadir el agua restante durante un periodo de 30 segundos;
7.
Mezclar durante un periodo de tiempo (el tiempo de "mezclado en húmedo") que varía de 3 a 9 minutos.
8.
Detener, transferir el hormigón de la mezcladora y realizar el ensayo.
10 Se examinó la variación de la capacidad de desintegración con el diseño de la mezcla, el tipo de saco y el tiempo de mezcla. Los resultados se muestran en la tabla 5.
Tabla 5. Rendimiento de la capacidad de desintegración
Formulación
Saco mezclado en la formulación Tiempo de mezclado en húmedo en la etapa de producción 7 Ensayo de capacidad de desintegración 2 (%)
A (mortero)
Saco I, 25 kg 6 min 95
B (mortero)
Saco II, 35kg 6 min 93
D (hormigón)
Saco II, 35kg 6 min 99,5
A (mortero)
Saco III, 25 kg 3 min 54,1
A (mortero)
Saco III, 25 kg 6 min 84,3
A (mortero)
Saco III, 25 kg 9 min 88,2
15 La importancia del tipo de saco se ilustra en la tabla 5por comparación del rendimiento de los sacos I y III a tiempos de mezclado equivalentes (6 minutos).
Se examinó también el rendimiento durante un periodo de envejecimiento durante el almacenamiento en exterior.
20 El envejecimiento se llevó a cabo en sacos enteros en una planta de cemento usando una máquina de llenado Rotopacker (Haver and Boecker). Los sacos llenos se pusieron en palés que posteriormente se cubrieron con una película de polietileno (capota). Los palés se transfirieron al sitio de ensayo y se pusieron en un escenario al aire libre bajo una cubierta horizontal (tejado) para evitar la exposición directa al entorno. Las condiciones climáticas a las que se expusieron los sacos se dan en la tabla 6.
25 Tabla 6. Condiciones climáticas del ensayo de envejecimiento
Semana
T (ºC) Promedio diario T (ºC) Máx. horario T (ºC) Mín. horario HR (%) Promedio semanal HR (%) Máx. horario HR (%) Mín. horario
1
13,6 22,8 5,6 79,4 93,8 56,8
4
3,7 8,2 0,3 87,1 93,5 74,8
5
0,5 5,5 -6,4 81,2 92,8 60,3
6
0,2 7,0 -5,8 87,2 92,8 69,5
7
-0,7 10,3 -6,1 91,3 97,0 66,5
8
8,2 14,6 1,5 81,6 94,0 41,3
9
7,8 14,8 -1,8 80,4 94,0 52,3
10
7,1 11,8 -0,7 84,4 95,0 64,0
11
9,2 14,9 2,1 79,6 95,0 49,0
12
6,2 11,1 -1,2 87,4 95,0 59,5
13
3,8 8,3 -4,0 88,3 94,0 71,3
14
4,5 8,1 -0,7 83,2 94,0 58,5
15
6,4 12,3 -2,2 78,3 93,8 46,8
16
7,4 16,2 0,2 78,8 94,0 50,3
17
7,1 14,1 -0,9 80,2 94,0 50,5
18
6,5 14,4 1,3 79,3 93,8 42,8
19
7,2 19,3 -1,2 74,1 93,0 33,8
20
8,9 17,7 0,7 76,5 94,0 47,5
21
11,0 23,0 1,9 73,5 94,3 36,3
imagen9
En atmósfera de N2
Temp. diana (ºC) Pendiente (ºC/min) Fase en segundos Duración
Etapa carbonato
950 120 180 525
Los resultados de los ensayos de envejecimiento se muestran en las tablas 8 y 9 a continuación.
Tabla 8. Resultados de los ensayos de envejecimiento. En este caso de control, el cemento está contenido en un saco con válvula Kraft marrón convencional fabricado con 2 láminas de papel de 70 g/m2 y una película de barrera de polietileno entre medias.
Periodo de envejecimiento (almacenamiento externo) en semanas
0
4 8 13 25
Formulación
C
Saco con válvula mezclado en la formulación
Ninguno (Control)
Vapor de agua adsorbido -En masa (%)
0,74 0,85 0,93 1,08
Vapor de agua adsorbido -En superficie (%)
0,81 0,84 0,89 1,34
Consistencia (cm)
14 18 20 19,5 19
Aire
3 2,4 2,4 2,4 2,2
Tiempo de fraguado (inicio-final, en minutos)
195-270 210-330 225-333 220-340
Resistencia a la compresión a los 28 días (MPa)*
34,0 (3,88) 34,8 (5,23) 37,1 (3,63) 31,1(1,35) 32,1 (3,74)
Resistencia a la flexión a los 28 días (MPa)
8,4 7,1 7,0 6,8 7,2
* Las resistencias a la compresión y flexión se dan como promedios. Los valores entre paréntesis son desviaciones típicas.
Tabla 9. Resultados de los ensayos de envejecimiento, Saco I.
Periodo de envejecimiento (almacenamiento externo) en semanas
0
4 8 13 25
Formulación
C
Saco con válvula mezclado en la formulación
Saco I
Vapor de agua adsorbido -En masa (%)
0,76 0,86 1 1,23
Vapor de agua adsorbido -En superficie (%)
0,78 0,96 1,08 1,51
Consistencia (cm)
14 17 15 15 10
Aire
3,1 3,3 4 3 2,6
Tiempo de fraguado (inicio-final, en minutos)
180-285 195-315 195-345 195-345 205-370
Resistencia a la compresión a los 28 días (MPa)*
37,8 (3,69) 37,2 (1,20) 34,5 (3,32) 37,7 (3,67) 31,9 (6,78)
Resistencia a la flexión a los 28 días (MPa)
7,1 7,3 7,5 7,5 7,7
* Las resistencias a la compresión y flexión se dan como promedios. Los valores entre paréntesis son desviaciones típicas.
10 La adsorción de vapor agua, un marcador del envejecimiento como causa principal de la pérdida de reactividad del cemento durante el almacenamiento, permanece limitada a lo largo del periodo de ensayo para el saco desintegrable y cerca de los valores medidos para el caso convencional de un saco Kraft marrón con 2 láminas de papel y una película de barrera de polietileno. Los valores de consistencia sugieren que se pierde algo de consistencia con el tiempo y, por tanto, que requeriría un ajuste, ya sea con la adición de una cantidad juiciosa de
15 agua extra o de una mezcla reductora de agua. Se aumenta también un poco el aire, pero no tendría consecuencias sobre la mayoría de aplicaciones comunes.
El tiempo de fraguado y la resistencia a la compresión y también a la flexión, tomadas como indicadores fiables de la reactividad del cemento, muestran que durante el almacenamiento el cemento contenido en los sacos
20 desintegrables esencialmente no cambia, especialmente con respecto al caso base donde el cemento está contenido en sacos Kraft marrones convencionales.

Claims (1)

  1. imagen1
    imagen2
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