ES2709765T3

ES2709765T3 - Uso de pasta de fibra celulósica

Info

Publication number: ES2709765T3
Application number: ES15185250T
Authority: ES
Inventors: Jean Henaff; Ronald Bredemo
Original assignee: Smurfit Kappa Paper Holdings France
Current assignee: Smurfit Kappa Paper Holdings France
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: DK2947203T3; EP2947203A3; BR112018005210A2; MX2018003229A; US20180266054A1; EP2947203A2; PT2947203T; US10704199B2; PL2947203T5; RS58552B1; CO2018002755A2; EP2947203B1; EP2947203B2; DK2947203T4; ES2709765T5; BR112018005210B1; RS58552B2; CA2999106C; PL2947203T3; CA2999106A1

Abstract

Uso de pasta de fibra celulósica que tiene un número de Schopper-Riegler según la norma ISO 5267-1 de aproximadamente 70-90 como un componente de una pasta para la fabricación de papel para mejorar la resistencia a la compresión del papel o cartón fabricado a partir de la pasta para la fabricación de papel, en el que se utiliza la pasta de fibra celulósica en la pasta para la fabricación de papel en tal cantidad que la fibra que se origina a partir de la pasta de fibra celulósica constituye hasta aproximadamente el 25 % en peso, determinado como materia seca, de la composición de fibra de la pasta para la fabricación de papel y/o del papel o cartón fabricado.

Description

DESCRIPCION

Uso de pasta de fibra celulosica

Campo tecnico

La presente solicitud se refiere al uso de pasta de fibra celulosica que tiene un numero de Schopper-Riegler segun ISO 5267-1 de aproximadamente 70-90 como componente de una pasta para la fabricacion de papel, y a un proceso para mejorar la resistencia a la compresion del papel o carton fabricado a partir de pasta de papel.

Antecedentes de la tecnica

La pasta para la fabricacion de papel, es decir, la pasta destinada a la fabricacion de papel o carton, se produce separando las fibras de un material celulosico, como la madera, por medios qmmicos y/o mecanicos. Como ejemplo comun, la pasta kraft se produce cociendo astillas de madera de acuerdo con el proceso de sulfato. La pasta para la fabricacion de papel tambien puede comprender o consistir en fibra reciclada, es decir, un material de fibra que se ha incorporado previamente en un producto de papel o carton.

El papel o carton se utiliza como material de embalaje en forma de un producto de una sola capa o, a menudo, despues de la conversion en un producto de multiples capas, como un carton de varias capas o un tablero de fibra de carton corrugado. Se requiere que una caja formada a partir de un material de embalaje de este tipo proteja su contenido y resista el pandeo, el doblado y/o el colapso bajo la carga de otras cajas o productos apilados sobre ella. El documento US 2004/0168781 divulga una pasta de papel y un metodo para fabricar pasta de papel. La pasta de papel incluye al menos uno de fibra de celulosa y fibra de pasta mecanica, relleno y fibras cortas producidas a partir de fibra de celulosa refinada en un rango de 0,1 a 15 % en peso de la pasta de papel. Las fibras cortas pueden producirse refinando la fibra de celulosa a un numero de Schopper-Riegler superior a 80.

El documento US 8.231.764 divulga un metodo para preparar una composicion para su uso como carga del papel o como un recubrimiento del papel que comprende una etapa de microfibrilacion de un sustrato fibroso que comprende celulosa en presencia de un material inorganico en forma de partfculas.

Existe un deseo en el campo de mejorar las propiedades de los materiales de embalaje a base de papel o carton con respecto al mantenimiento de la forma de una caja formada a partir de dichos materiales de embalaje y/o al mantenimiento del estado de los productos dentro de la caja, por ejemplo, cuando la caja esta bajo la carga de otras cajas o productos apilados encima de ella.

Sumario de la invencion

Un objeto de la presente invencion es dotar al papel o carton fabricado a partir de una pasta para la fabricacion de papel de propiedades mejoradas con respecto al mantenimiento de la forma de una caja formada a partir de materiales de embalaje a base de dicho papel o carton. Otro objeto de la presente invencion es obtener una mayor resistencia a la compresion del papel o carton fabricado a partir de una pasta para la fabricacion de papel sin necesidad o con una necesidad reducida de agentes de resistencia convencionales. Como se refleja en las reivindicaciones adjuntas, la invencion se basa en la utilizacion de la capacidad de la pasta para la fabricacion de papel, que comprende una pasta de fibra celulosica altamente refinada, para proporcionar propiedades de resistencia hasta ahora no identificadas al papel o carton fabricado a partir de la pasta para la fabricacion de papel. Estos objetos, asf como otros objetos de la invencion, que debenan ser evidentes para una persona experta en la materia despues de haber estudiado la siguiente descripcion, se logran asf mediante el uso y el proceso de las reivindicaciones adjuntas.

La pasta de fibra celulosica comprende fibras separadas de un material celulosico. La pasta de fibra celulosica puede ser o comprender generalmente una pasta de madera, es decir, una pasta que se obtiene a partir de madera, tal como una pasta de madera blanda y/o dura, es decir, una pasta que se fabrica a partir de madera blanda y/o madera dura. La pasta de fibra celulosica puede ser o comprender una pasta mecanica y/o qmmica, es decir, una pasta en la que las fibras se han separado por medios mecanicos y/o qmmicos. Por lo tanto, la pasta de fibra celulosica tambien puede ser o comprender una pasta quimiomecanica. La pasta de fibra celulosica puede ser o comprender generalmente una pasta kraft o una pasta de sulfato, es decir, una pasta que se fabrica cociendo un material celulosico con una solucion que comprende hidroxido de sodio y sulfuro de hidrogeno de sodio como componentes activos, como pasta kraft de madera blanda y/o madera dura, o una pasta de bisulfito, es decir, una pasta que se fabrica cociendo madera con una solucion que tiene un valor de pH de aproximadamente 4 y que contiene iones de sulfito de hidrogeno (bisulfito). La pasta de fibra celulosica tambien puede ser o comprender una pasta de fibra reciclada, es decir, una pasta que se obtiene a partir de un material de fibra que se ha incorporado previamente en un producto de papel o carton. Es preferible que la pasta de fibra reciclada se obtenga, por ejemplo, de envases corrugados viejos o de recortes de la fabricacion de cajas corrugadas, como el material de la norma UNE-EN 643, Lista europea de calidades normalizadas de papel y carton recuperado, grados 1.02, 1.05 o 4.01. La pasta de fibra celulosica puede ser blanqueada o no blanqueada. Se prefiere que la pasta de fibra celulosica sea una pasta kraft de madera blanda sin blanquear o una pasta kraft de madera dura blanqueada.

Por microfibrilacion de celulosa se entiende un proceso en el que las microfibrillas de celulosa se liberan o se liberan parcialmente como especies individuales o como agregados mas pequenos en comparacion con las fibras de una pasta pre-microfibrilada. Las fibras de celulosa tfpicas (es decir, pasta pre-microfibrilada) adecuadas para su uso en la fabricacion de papel, como la “pasta de fibra celulosica” mencionada en la presente memoria, incluyen agregados mas grandes de cientos o miles de microfibrillas de celulosa individuales. La celulosa microfibrilada, MFC, tambien se denomina celulosa nanofibrilada, NFC, nanofibrillas de celulosa, CNF o simplemente nanocelulosa. La celulosa microfibrilada es un material a nanoescala compuesto por fibrillas que tienen un ancho de alrededor de 10-20 nm y una longitud de hasta varios micrometros. La expresion “pasta de fibra celulosica”, como se usa en la presente memoria, no se refiere a celulosa microfibrilada. La pasta de fibra celulosica a la que se hace referencia en la presente memoria no es, por tanto, celulosa microfibrilada. Las partfculas diminutas, microfibrillas individuales o agregados mas pequenos de microfibrillas, de tales productos de celulosa no se consideran y no se comportan como fibras.

Las propiedades del tamano de partfcula de los materiales de celulosa microfibrilada se pueden medir mediante el metodo convencional bien conocido empleado en la tecnica de la difraccion laser, utilizando un aparato Malvern Mastersizer S suministrado por Malvern Instruments Ltd (o mediante otros metodos que dan esencialmente el mismo resultado). En la tecnica de difraccion laser, el tamano de las partfculas en polvos, suspensiones y emulsiones se puede medir utilizando la difraccion de un rayo laser, basado en una aplicacion de la teona de Mie. Dicho aparato proporciona mediciones y un grafico del porcentaje acumulado por volumen de partfculas que tienen un tamano, denominado “diametro esferico equivalente” (e.s.d), menor que los valores e.s.d dados. El tamano de partfcula medio d50 es el valor determinado de esta manera para la partfcula e.s.d para el que existe un 50 % en volumen de partfculas que tienen un diametro esferico equivalente menor que el valor d50. La pasta de fibra celulosica puede tener un d50 de mas de aproximadamente 525 pm, preferiblemente de mas de aproximadamente 600 pm.

El numero de Schopper-Riegler es una medida de la capacidad de drenaje de una suspension de pasta en agua y se determina de acuerdo con un procedimiento de prueba estandarizado, es decir, ISO 5267-1. La capacidad de drenaje constituye un mdice util de la cantidad de tratamiento mecanico a la que se ha sometido la pasta. La pasta de fibra celulosica que tiene un numero de Schopper-Riegler de aproximadamente 70-90 es, en consecuencia, una indicacion de que la pasta ha sido sometida a un tratamiento mecanico exhaustivo, es decir, que la pasta esta muy batida o refinada. Por lo tanto, la pasta de fibra celulosica puede haber obtenido su numero de Schopper-Riegler de aproximadamente 70-90 al batir o refinar las fibras despues de un proceso en el cual las fibras de un material celulosico han sido separadas por medios mecanicos, qmmicos y/o quimiomecanicos.

La mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel comprende fibras separadas de un material celulosico. La mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel puede ser o comprender generalmente una pasta de madera, es decir, una pasta que se obtiene de madera, tal como una pasta de madera blanda y/o de madera dura, es decir, una pasta que se fabrica a partir de madera blanda y/o de madera dura. La mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel puede ser o comprender una pasta mecanica y/o qmmica, es decir, una pasta en la que las fibras se han separado por medios mecanicos y/o qmmicos. Por lo tanto, la mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel tambien puede ser o comprender una pasta quimiomecanica. La mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel puede ser o comprender generalmente una pasta kraft o una pasta de sulfato, es decir, una pasta que se fabrica cociendo un material celulosico con una solucion que comprende hidroxido de sodio y sulfuro de hidrogeno de sodio como componentes activos, como una pasta kraft de madera blanda y/o de madera dura, o pasta de bisulfito, es decir, una pasta que se fabrica cociendo madera con una solucion que tiene un valor de pH de aproximadamente 4 y que contiene iones de sulfito de hidrogeno (bisulfito). La mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel tambien puede ser o comprender una pasta de fibra reciclada, es decir, una pasta que se obtiene a partir de un material de fibra que se ha incorporado previamente en un producto de papel o carton. Es preferible que la pasta de fibra reciclada se obtenga, por ejemplo, de envases corrugados viejos o de recortes de la fabricacion de cajas corrugadas, como el material de la norma UNE-EN 643, Lista europea de calidades normalizadas de papel y carton recuperado, grados 1.02, 1.05 o 4.01. La mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel puede estar blanqueada o sin blanquear. La mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel puede ser, por lo tanto, una mezcla de pastas de diferentes fuentes, como una mezcla de pasta kraft y pasta de fibra reciclada. Se prefiere que la mayor parte de la pasta para la fabricacion de papel sea una mezcla de una pasta kraft de madera blanda sin blanquear y una pasta de fibra reciclada, o una pasta kraft de madera dura blanqueada.

La pasta de fibra celulosica se utiliza como componente de una pasta para la fabricacion de papel, es decir, se utiliza en la pasta para la fabricacion de papel para modificar las propiedades del papel o carton fabricado a partir de la pasta para la fabricacion de papel. El uso de la pasta de fibra celulosica como componente de la pasta para la fabricacion de papel puede implicar, por lo tanto, que la fibra que se origina a partir de la pasta de fibra celulosica corresponde, determinada como materia seca, a menos de la mitad de la composicion de fibra de la pasta para la fabricacion de papel y/o papel o carton fabricado a partir de la pasta de papel.

Se ha descubierto inesperadamente que el uso de pasta de fibra celulosica que tiene un numero de Schopper-Riegler de aproximadamente 70-90 como aditivo para la pasta para la fabricacion de papel mejora la resistencia a la compresion del papel o carton fabricado a partir de la pasta para la fabricacion de papel. La resistencia a la compresion se puede expresar como la fuerza de compresion maxima por unidad de anchura que un trozo de papel o carton de prueba puede soportar hasta el inicio del fallo. La resistencia a la compresion es una propiedad relevante de los papeles y cartones utilizados en la fabricacion de materiales de embalaje para envases y cajas. Una caja formada a partir de un material de embalaje que comprende papel o carton con una alta resistencia a la compresion soporta el pandeo, el plegado y/o el colapso bajo la carga de otras cajas o productos apilados encima de la misma mejor que una caja formada por un material de embalaje que comprende papel o carton que tiene una menor resistencia a la compresion.

La resistencia a la compresion de un papel o carton puede ser determinada por la prueba de resistencia a la compresion en corto estandarizada ISO 9895. El resultado de tal prueba de resistencia a la compresion en corto (SCT) puede expresarse como el mdice de compresion en corto (mdice SCT), es decir, la resistencia a la compresion dividida por el gramaje. La resistencia a la compresion se puede determinar en la direccion transversal o en la direccion de la maquina del papel o carton. Para los fines de esta solicitud, se prefiere determinar la resistencia a la compresion en la direccion transversal del papel o carton. Por lo tanto, el uso de la invencion se puede referir mas espedficamente a la mejora del mdice de compresion en corto (mdice SCT), preferiblemente en la direccion transversal (mdice SCT CD). Considerando un diseno convencional de un envase o caja formados a partir de un material de embalaje que comprende papel o carton, una fuerza de compresion vertical que se origina de una carga en la parte superior de dicha caja o envase actuara en la direccion transversal del papel o carton.

El papel o carton fabricados a partir de la pasta para la fabricacion de papel puede ser un papel o carton adecuado como material de embalaje y/o para su inclusion en un material de embalaje. Por lo tanto, el papel o carton puede ser adecuado como material de embalaje de una sola capa y/o como una o mas de las capas de un material de embalaje de multiples capas. El papel o carton puede ser generalmente una capa exterior, un revestimiento inferior, una capa media y/o un nucleo de un producto de multiples capas, o un revestimiento y/o un acanalado de un tablero de fibra de vidrio corrugado. Es preferible que el papel o carton sea un revestimiento, como un Kraft Liner o un revestimiento de prueba (revestimiento de base reciclado).

El numero de Schopper-Riegler de la pasta de fibra celulosica puede ser preferiblemente de aproximadamente 70 79, mas preferiblemente de aproximadamente 70-76.

La pasta para la fabricacion de papel puede comprender al menos un componente de pasta que tiene un numero de Schopper-Riegler de acuerdo con ISO 5267-1 de aproximadamente 50 o menos, preferiblemente de aproximadamente 10-50. De modo alternativo, la pasta para fabricar papel puede comprender al menos un componente de pasta que tiene un numero de Schopper-Riegler de aproximadamente 35 o menos, preferiblemente de aproximadamente 15-35, o de aproximadamente 50 o menos, preferiblemente de aproximadamente 20-50. Un componente de madera blanda de la pasta para la fabricacion de papel puede tener generalmente un numero de Schopper-Riegler de aproximadamente 35 o menos, preferiblemente de aproximadamente 15-35. Un componente reciclado de la pasta para la fabricacion de papel puede tener generalmente un numero de Schopper-Riegler de 50 o menos, preferiblemente de aproximadamente 20-50.

La pasta de fibra celulosica se puede usar como un componente de la pasta para la fabricacion de papel en tal cantidad que la fibra que se origina de la pasta de fibra celulosica constituya preferiblemente aproximadamente 1-25 % en peso, mas preferiblemente aproximadamente 5-25 % en peso, determinado como materia seca de la composicion de la fibra de la pasta de papel y/o del papel o carton fabricado, es decir, de los diferentes tipos de fibras de la pasta para fabricacion de papel o en el papel o carton, respectivamente.

A la pasta para la fabricacion de papel se puede anadir una carga, preferiblemente una carga mineral, como carbonato de calcio o una arcilla, preferiblemente de modo que constituya hasta aproximadamente el 25 % en peso, determinado en materia seca, de la pasta para la fabricacion de papel y/o del papel o carton fabricado. Generalmente, tal carga se puede anadir a la pasta para la fabricacion de papel blanqueada, tal como una pasta para la fabricacion de papel de madera dura blanqueada. La carga puede contribuir a la opacidad y brillo del papel o carton fabricado a partir de la pasta para fabricacion de papel. El papel o carton fabricado a partir de una pasta para la fabricacion de papel a la que se le ha anadido una carga es preferiblemente un revestimiento blanco.

La pasta de fibra celulosica se puede preparar batiendo o refinando una pasta de madera o pasta de fibra reciclada para obtener el numero de Schopper-Riegler de la pasta de fibra celulosica.

La pasta para la fabricacion de papel puede comprender una primera fraccion de una pasta de madera o pasta de fibra reciclada, y la pasta de fibra celulosica puede prepararse a partir de una segunda fraccion de la pasta de madera o pasta de fibra reciclada. Los objetos de la invencion se pueden obtener asf con un numero limitado de materias primas de pasta.

Al menos una fraccion de la pasta para la fabricacion de papel puede prepararse desviando una fraccion de una corriente de pasta de madera o pasta de fibra reciclada, batiendo o refinando la fraccion desviada para obtener el numero Schopper-Riegler de la pasta de fibra celulosica, y combinando la fraccion batida o refinada con la corriente de una pasta de madera o pasta de fibra reciclada. Dicha preparacion permite un control optimo de las propiedades de la pasta de fibra celulosica independientemente del control de las propiedades de la pasta para la fabricacion de papel.

Cuando se analizan las pastas utilizadas para la preparacion de la pasta de fibra celulosica, las expresiones “pasta de madera” y “pasta de fibra reciclada” se refieren a una fuente de pasta de madera o pasta de fibra reciclada, respectivamente, que pueden tratarse adicionalmente, generalmente tratarse mecanicamente, para alcanzar un numero Schopper-Riegler de alrededor de 70 o mas. La pasta de madera utilizada para preparar la pasta de fibra celulosica es una pasta que se obtiene de la madera, como la pasta de madera blanda y/o dura, es decir, una pasta que se fabrica a partir de madera blanda y/o dura. La pasta de madera puede ser una pasta mecanica y/o qmmica, es decir, una pasta en la que las fibras han sido separadas por medios mecanicos y/o qmmicos. Por lo tanto, la pasta de madera tambien puede ser una pasta quimiomecanica. La pasta de madera puede ser generalmente una pasta kraft o una pasta de sulfato, es decir, una pasta que se fabrica cociendo un material celulosico con una solucion que comprende hidroxido de sodio e hidrosulfuro de sodio como componentes activos, como una pasta kraft de madera blanda y/o madera dura, o una pasta de bisulfito, es decir, una pasta que se fabrica cociendo madera con una solucion que tiene un valor de pH de aproximadamente 4 y que contiene iones de sulfito de hidrogeno (bisulfito). La pasta de madera puede ser blanqueada o sin blanquear. La pasta de madera es preferiblemente una pasta kraft de madera blanda o una pasta kraft de madera dura, mas preferiblemente una pasta kraft de madera blanda sin blanquear o una pasta kraft de madera dura blanqueada. La pasta de fibra reciclada utilizada para preparar la pasta de fibra celulosica es una pasta que se obtiene a partir de un material de fibra que se ha incorporado previamente en un producto de papel o carton. Es preferible que la pasta de fibra reciclada se obtenga, por ejemplo, de envases corrugados viejos o de recortes de la fabricacion de cajas corrugadas, como el material de la norma UNE-EN 643, Lista europea de calidades normalizadas de papel y carton recuperado, grados 1.02, 1.05 o 4.01.

La pasta de madera o la pasta de fibra reciclada utilizada para preparar la pasta de fibra celulosica pueden tratarse mecanicamente para alcanzar un numero de Schopper-Riegler de 70 o mas. La pasta de madera o la pasta de fibra reciclada pueden asf ser batidas o refinadas en un batidor o refinador. La pasta de madera o la pasta de fibra reciclada se puede batir o refinar pasando una batidora o refinador una o varias veces. De este modo, el batido o refinamiento repetido pueden organizarse pasando la pasta a batir o refinar en un bucle a traves de un solo batidor o refinador.

Se prefiere que la pasta de fibra celulosica mantenga sustancialmente la distribucion del tamano de la fibra de la pasta batida o refinada. En otras palabras, se prefiere que la pasta batida o refinada no este sujeta a una operacion de fraccionamiento de fibra. Por lo tanto, se prefiere que la pasta batida o refinada no este sujeta a una operacion para separar las fibras en grupos segun el tamano. Hay que destacar que el efecto de mejora de la resistencia a la compresion del uso de pasta de fibra celulosica que tiene un numero de Schopper-Riegler de aproximadamente 70 90 como aditivo para la pasta para fabricacion de papel ocurre con la distribucion del tamano de la fibra nativa de la pasta batida o refinada que sirve como pasta de fibra celulosica. Por lo tanto, no es necesario separar, de la pasta batida o refinada, fibras de un cierto tamano para que sirvan como pasta de fibra celulosica.

El papel o el carton pueden fabricarse a partir de la pasta para la fabricacion de papel mediante etapas que son convencionales y bien conocidas en la tecnica.

Ejemplos

En los siguientes ejemplos, el uso de una pasta de fibra celulosica que tiene un numero de Schopper-Riegler de aproximadamente 70 o mas se ilustra mediante el uso de una pasta de fibra celulosica altamente refinada (“ORK”, “ORE” u “ORR”, como se expone a continuacion).

Ejemplos de laboratorio

En los ejemplos de laboratorio 1, 2, 3 y 5 siguientes, se prepararon hojas de papel a partir de mezclas de pasta que comprenden como uno de sus componentes una pasta de fibra celulosica altamente refinada. A continuacion, se probaron las propiedades ffsicas, en particular las propiedades de resistencia, de las hojas manuales. Los ejemplos de laboratorio se planearon y evaluaron utilizando un diseno de mezcla con tres componentes de la mezcla, las proporciones de los componentes de la mezcla sumaron 100 %. El diseno de la mezcla permitio la prediccion de las respuestas, es decir, las propiedades del papel, para otras combinaciones de los componentes de la mezcla de pasta diferentes a las mezclas probadas, y facilito el aumento de escala a nivel de ensayos de fabrica. Un diseno de mezcla proporciona una estimacion del grado en que los componentes pueden modelar una respuesta determinada. El enfoque mas basico es crear un modelo ajustando linealmente los coeficientes (“coef”) a la proporcion de cada componente de la mezcla (“comp”).

Respuesta = Coef1*Comp1 Coef2*Comp2 Coef3*Comp3

Cuando fue posible, las respuestas para las mezclas probadas se evaluaron adicionalmente por comparacion directa.

El componente de fibra celulosica altamente refinada se obtuvo al refinar una pasta como se define a continuacion para lograr el numero de Schopper-Riegler deseado. El refinado se realizo con un refinador de laboratorio conico Escher Wyss a una carga de borde constante de 1,5 J/m y una potencia constante de 1,05 kW. La energfa de refinado deseada se logro mediante la recirculacion de un lote de pasta de alrededor de 0,5 kg.

Se obtuvo una mezcla de pasta para la preparacion de la hoja manual mezclando los componentes de la pasta como se define a continuacion y la posterior dilucion con agua del grifo hasta una consistencia de la pasta de 0,2 %. A la mezcla de pasta se le anadio 1 % de un almidon cationico como un auxiliar de retencion. Las hojas manuales de papel se produjeron a partir de la mezcla de pasta en un formador de hojas Formette Dynamique a una velocidad de tambor de 1200 rpm. La formacion tuvo lugar a una presion de 2,8 bar, con una boquilla de % MEG 2510TC con un angulo de pulverizacion de 25°, y con un angulo de chorro a tambor de 35° contra la tangente de la placa de la cubierta. Las hojas manuales formadas se pasaron tres veces a traves de una prensa de rodillos, a una presion de 3, 6 y 6 bar, respectivamente. El secado de las hojas de mano prensadas se realizo mediante secado restringido en un L&W Rapid Dryer tipo 3-1. El tiempo de secado fue de 14 minutos.

Se utilizaron los siguientes metodos para el ensayo de la pasta.

Capacidad de drenaje (numero de Schopper-Riegler, SR): ISO 5267-1

Longitud de la fibra (Lorentzen/Wettre Fiber Tester Plus): ISO 16065-2

Se utilizaron los siguientes metodos para probar las hojas de papel manuales.

Gramaje: ISO 536

Resistencia a la compresion - Prueba en corto (SCT): ISO 9895

Cenizas 525 °C: ISO 1762

Los resultados experimentales presentados en la presente memoria son valores promedio de varias mediciones. A menos que se indique lo contrario, el gramaje se proporciona en g/m2, el SCT CD (SCT en direccion transversal) se proporciona en kN/m, y el mdice SCT CD (mdice SCT en direccion transversal) se proporciona en kNm/kg. En la presente memoria, los modelos de respuesta ajustados al mdice SCT CD se basan en promedios de varias mediciones.

A menos que se indique lo contrario, las proporciones de los componentes de la mezcla de pasta dados en % se refieren al % en peso del componente de pasta respectivo calculado como pasta seca.

Ejemplo 1 (ejemplo de laboratorio)

Este ejemplo se basa en un diseno de una mezcla de tres componentes, siendo los componentes pasta kraft (“kraft”), pasta de fibra reciclada (“RCF”) y la pasta kraft altamente refinada (“ORK”).

La pasta kraft era una pasta de madera blanda obtenida de una fabrica de papel con un numero de Schopper-Riegler de 13 (valor promedio diario) y un numero Kappa de 85,7. La longitud media de la fibra fue de 2,298 mm. La pasta de fibra reciclada se obtuvo de una fabrica de papel con un numero de Schopper-Riegler de 46 (calculado a partir de un numero de Schopper-Riegler modificado obtenido con un orificio mas grande que el prescrito en la norma ISO 5267-1). El contenido de cenizas (determinado en hojas manuales hechas de la pasta de fibra reciclada) fue del 9 % en peso. La longitud media de la fibra fue de 1,275 mm.

La pasta kraft altamente refinada se preparo refinando, como se describio anteriormente, la pasta kraft a un numero de Schopper-Riegler de 77,5 utilizando una energfa de refinado espedfica de 600 kWh/t. La longitud de la fibra no se midio.

El plan de mezcla, que establece las proporciones relativas (% en peso) de los componentes, y los resultados se muestran en la tabla 1. Una pasta kraft altamente refinada es diffcil de deshidratar y no se puede usar sin mezclarla con otras pastas. Por lo tanto, la dosis maxima se establecio en 20 %.

Tabla 1. Plan de mezcla resultados

La Tabla 2 muestra una evaluacion estadfstica de los resultados, segun la cual se creo un modelo, tal como se establecio anteriormente, para el mdice SCT CD. Ni el modelo ni los componentes tienen riesgo de no significancia, de acuerdo con las pruebas estadfsticas realizadas como parte de la evaluacion (pruebas F y t con lfmites de confianza del 95 %).

Tabla 2. Evaluacion estadfstica del mdice SCT CD.

La Tabla 2 muestra que ORK es, con mucho, el componente mas importante para el mdice SCT CD (coeficiente 0,337). Es evidente que la pasta kraft que tiene un numero de Schopper-Riegler de 13 tiene una resistencia de SCT deficiente y no es adecuada para la fabricacion de papel sin refinado adicional, ya que su coeficiente es mas bajo que el coeficiente para RCF. Esto se manifiesta de tal manera que la pasta de fibra reciclada contribuye dos veces mas al mdice SCT CD que la pasta kraft.

Para las comparaciones de resistencia, los resultados pronosticados para dos mezclas hipoteticas con diferentes cantidades de pasta kraft, con y sin pasta altamente refinada, se muestran en la tabla 3. Los resultados experimentales para las mismas mezclas se muestran en la tabla 4.

T l . R l r n i r m z l hi i

Tabla 4. Resultados ex erimentales

Hay que senalar que los resultados experimentales se originan en la misma poblacion que se uso para construir el modelo.

Ejemplo 2 (ejemplo de laboratorio)

Este ejemplo se basa en un diseno de mezcla de tres componentes, los componentes son pasta kraft refinada (“kraft”), pasta de fibra reciclada (“RCF”) y pasta kraft altamente refinada (“ORK”).

La pasta kraft refinada se preparo refinando, como se describio anteriormente, una pasta kraft de madera blanda obtenida de una fabrica de papel con un numero de Schopper-Riegler de 13 (valor promedio diario) a un numero de Schopper Riegler de 20 usando una energfa de refinado espedfica de 100 kWh/t. La longitud promedio de la fibra despues del refinado fue de 2,242 mm.

La pasta de fibra reciclada se obtuvo de la misma fabrica. Su numero de Schopper-Riegler no se midio. El contenido de cenizas (tal como se determino en hojas manuales hechas de la pasta de fibra reciclada) fue de 9,75 % en peso. La longitud media de la fibra fue de 1,20 mm.

La pasta kraft altamente refinada se preparo refinando, como se describio anteriormente, una pasta kraft de madera blanda obtenida de una fabrica de papel con un numero de Schopper-Riegler de 13 (valor promedio diario) a un numero de Schopper Riegler de 76 usando una energfa de refinado espedfica de 450 kWh/t. La longitud promedio de la fibra despues del refinado fue de 1,831 mm.

El plan de mezcla, que establece las proporciones relativas (% en peso) de los componentes, y los resultados se muestran en la tabla 5. Una pasta kraft altamente refinada es diffcil de deshidratar y no puede usarse sin mezclarse con otras pastas. Por lo tanto, la dosis maxima se establece en 20 %.

Tabla 5. Plan de mezcla resultados

La Tabla 6 muestra una evaluacion estadfstica de los resultados, segun la cual se creo un modelo, tal como se establecio anteriormente, para el mdice SCT CD. Ni el modelo ni los componentes tienen riesgo de no significancia segun las pruebas estadfsticas realizadas como parte de la evaluacion (pruebas F y t con lfmites de confianza del 95 %).

Tabla 6. Evaluacion estadfstica del mdice SCT CD

ORK es el componente de pasta superior en contribuir a un alto mdice SCT CD, como se muestra por el alto coeficiente en la tabla 6 (0,337). El componente kraft ha ganado potencial de resistencia con el refinado (con un numero de Schopper-Riegler de 20), y es ligeramente mejor que el componente RCF a la hora de contribuir al mdice SCT CD, en comparacion con el componente kraft del laboratorio ejemplo 1 (con un numero de Schopper-Riegler de 13).

En cuanto a las comparaciones de resistencia, en la tabla 7 se muestran los resultados pronosticados para mezclas hipoteticas de kraft puro y una mezcla de kraft/ORK al 90/10 %, respectivamente. Se observa una mejora del mdice SCT CD del 12 %. Los resultados experimentales para las mismas mezclas se muestran en la tabla 8.

T l 7. R l r n i r m z l hi i

Tabla 8. Resultados ex erimentales

Cabe senalar nuevamente que se utilizo la misma poblacion para los resultados experimentales y para construir el modelo.

Ejemplo 3 (ejemplo de laboratorio)

Este ejemplo se basa en un diseno de mezcla de tres componentes, siendo los componentes la pasta kraft de eucalipto (madera dura) blanqueada (“kraft”), la carga y la pasta kraft de eucalipto (madera dura) blanqueada altamente refinada (“ORE”).

La pasta kraft de eucalipto blanqueada se preparo refinando, como se describio anteriormente, una pasta de mercado seca obtenida de Suzano en un numero de Schopper-Riegler de 17,5 a un numero de Schopper-Riegler de 30. La longitud de fibra promedio despues del refinado fue de 0,741 mm.

La carga fue CaCO3 (Hydrocarb 60-ME obtenido de Omya).

La pasta kraft de eucalipto blanqueada altamente refinada se preparo refinando, como se describio anteriormente, una pasta de mercado seca obtenida de Suzano con un numero de Schopper-Riegler de 17,5 a un numero de Schopper-Riegler de 75. La longitud promedio de la fibra despues del refinado fue de 0,688 mm.

El plan de mezcla, que establece las proporciones relativas (% en peso) de los componentes, y los resultados se muestran en la tabla 9. Como la carga generalmente no contribuye a la resistencia, la dosis maxima se establece en 12 %. Por el mismo motivo que en los ejemplos de laboratorio 1 y 2, la dosis maxima de ORE se establece en 20 %.

Tabla 9. Plan de mezcla resultados

La Tabla 10 muestra una evaluacion estadfstica de los resultados, segun la cual se creo un modelo, tal como se establecio anteriormente, para el mdice SCT CD. La prueba de significancia de la influencia de la carga en el mdice SCT CD apenas esta por debajo del lfmite del 5 %. Los valores inferiores al 5 % pueden considerarse significativos.

Tabla 10. Evaluacion estadfstica del mdice SCT CD

Como se puede ver en la tabla 10, ORE es el componente que mas contribuye al mdice SCT CD (0,347). Tambien el componente kraft contribuye al mdice SCT CD. La carga tiene una influencia muy pequena en el mdice SCT CD. Utilizando mezclas hipoteticas de kraft puro y una mezcla de kraft/ORE de 90/10 % respectivamente, sin carga, se muestran en la tabla 11 los resultados pronosticados. La mejora de la resistencia equivale a un aumento de aproximadamente el 6,5 % para el mdice SCT CD. Los resultados experimentales para las mismas mezclas se muestran en la tabla 12.

T s

Tabla 12. Resultados ex erimentales

Ejemplo 4 (ejemplo de fabrica)

La produccion a gran escala de Kraft Liner de dos capas se realizo en las instalaciones de Smurfit Kappa (PM6) en Facture, Francia. Un ensayo de Kraft Liner de dos capas en el que la capa inferior se produjo a partir de una composicion de pasta del 50 % en peso de una pasta de madera blanda kraft ordinaria, 30 % en peso de una pasta de fibra reciclada y 20 % en peso de una pasta de madera blanda altamente refinada (“ORK” ) se comparo con un Kraft Liner de dos capas de control en el que la capa inferior se produjo a partir de una composicion de pasta de 75 % en peso de pasta de madera blanda kraft ordinaria y 25 % en peso de pasta de fibra reciclada. La pasta de madera blanda kraft ordinaria se habfa llevado a un numero de Schopper-Riegler de 16-20, pasandola a traves de un refinador comun para pasta de la capa inferior. La pasta de madera blanda altamente refinada para el Kraft Liner de prueba se preparo pasando una cantidad de pasta de madera blanda kraft ordinaria en un asa a traves de un refinador ordinario para la pasta de la capa inferior hasta que se alcanzo un numero de Schopper-Riegler de 75. En el Kraft Liner de prueba, la capa superior represento el 30 % del total de Kraft Liner, mientras que para el Kraft Liner de control la capa superior constitrna el 20 % del total de Kraft Liner.

Se determino que el Kraft Liner de prueba tema un mdice SCT CD de 19,3 mientras que el Kraft Liner de control tema un mdice SCT CD de 18,0 (ambos valores son valores promedio de varias mediciones), lo que indica un aumento del 7 %.

Ejemplo 5 (ejemplo de laboratorio)

Este ejemplo se basa en un diseno de mezcla de tres componentes, siendo los componentes pasta kraft refinada (“kraft”), pasta de fibra reciclada (“RCF”) y pasta reciclada altamente refinada (“ORR”).

La pasta kraft refinada era una pasta kraft de madera blanda obtenida de una fabrica de papel con un numero de Schopper-Riegler de 15. La longitud de fibra promedio era de 2,246 mm y el contenido de cenizas era de 0,9 % en peso.

La pasta de fibra reciclada se obtuvo de una fabrica de papel con un numero de Schopper-Riegler de 32. El contenido de cenizas (como se determino en hojas manuales hechas de pasta de fibra reciclada) fue de 9,7 % en peso. La longitud media de la fibra fue de 1,298 mm.

La pasta reciclada altamente refinada se preparo refinando, como se describio anteriormente, la pasta de fibra reciclada a un numero Schopper Riegler de 74 usando una energfa de refinado espedfica de 215 kWh/t. La longitud promedio de la fibra despues del refinado fue de 1,084 mm.

El plan de mezcla, que establece las proporciones relativas (% en peso) de los componentes, y los resultados se muestran en la tabla 13. Una pasta reciclada altamente refinada es diffcil de deshidratar y no se puede usar sin mezclarla con otras pastas. Por lo tanto, la dosis maxima se establece en 20 %.

Tabla 13. Plan de mezcla resultados

La Tabla 14 muestra una evaluacion estadfstica de los resultados, segun la cual se creo un modelo, tal como se establecio anteriormente, para el mdice SCT CD. Ni el modelo ni los componentes tienen riesgo de no significancia segun las pruebas estadfsticas realizadas como parte de la evaluacion (pruebas F y t con lfmites de confianza del 95 %).

Tabla 14. Evaluacion estadfstica del mdice SCT CD

ORR es el componente de pasta superior para el mdice SCT CD como lo muestra el alto coeficiente (0.265) en la tabla 14.

En cuanto a las comparaciones de resistencia, en la tabla 15 se muestran los resultados pronosticados para mezclas hipoteticas de kraft puro y una mezcla de kraft/ORR de 90/10 %, respectivamente. Se observa una mejora del 4m3 % en el mdice SCT CD. Los resultados experimentales para las mismas mezclas se muestran en la tabla 16.

T s

Tabla 16. Resultados ex erimentales

Ejemplo 6 (posible aplicacion industrial)

Los ejemplos de mezclas de la tabla 17 se proponen para aplicacion industrial en la fabricacion de papel o carton con una alta resistencia a la compresion. Kraft = pasta kraft, RCF = pasta de fibra reciclada, ORR = pasta de fibra reciclada altamente refinada (numero de Schopper-Riegler > 70), ORK = pasta kraft altamente refinada (numero de Schopper-Riegler > 70).

T l 17. E m l m z l n n m ri )

Discusion

Los ejemplos de laboratorio y fabrica presentados anteriormente confirman que la adicion de una pasta de fibra celulosica altamente refinada a una pasta para la fabricacion de papel aumenta la resistencia a la compresion, en particular el mdice SCT CD, del papel o carton fabricado a partir de la pasta para la fabricacion de papel. Por lo tanto, se puede usar una pasta de fibra celulosica altamente refinada para permitir un mayor contenido reciclado, asf como un mayor contenido de carga en una pasta para la fabricacion de papel.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Uso de pasta de fibra celulosica que tiene un numero de Schopper-Riegler segun la norma ISO 5267-1 de aproximadamente 70-90 como un componente de una pasta para la fabricacion de papel para mejorar la resistencia a la compresion del papel o carton fabricado a partir de la pasta para la fabricacion de papel, en el que se utiliza la pasta de fibra celulosica en la pasta para la fabricacion de papel en tal cantidad que la fibra que se origina a partir de la pasta de fibra celulosica constituye hasta aproximadamente el 25 % en peso, determinado como materia seca, de la composicion de fibra de la pasta para la fabricacion de papel y/o del papel o carton fabricado.

2. Uso de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el numero de Schopper-Riegler de la pasta de fibra celulosica es aproximadamente 70-79, preferiblemente aproximadamente 70-76.

3. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la pasta para la fabricacion de papel comprende al menos un componente de pasta que tiene un numero de Schopper-Riegler de acuerdo con la norma ISO 5267-1 de aproximadamente 50 o menos, preferiblemente aproximadamente 10-50.

4. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la pasta de fibra celulosica se usa en la pasta para la fabricacion de papel en tal cantidad que la fibra que se origina a partir de la pasta de fibra celulosica constituye aproximadamente 1-25 % en peso, preferiblemente aproximadamente 5-25 % en peso, determinada como materia seca, de la composicion de la fibra de la pasta para fabricacion de papel y/o del papel o carton fabricado.

5. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que se anade una carga, preferiblemente una carga mineral, tal como carbonato de calcio o una arcilla, a la pasta para la fabricacion de papel, preferiblemente de modo que constituya hasta aproximadamente el 25 % en peso, determinado como materia seca, de la pasta para la fabricacion de papel y/o del papel o carton fabricado.

6. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la pasta de fibra celulosica se prepara batiendo o refinando una pasta de madera o pasta de fibra reciclada para obtener el numero de Schopper-Riegler de la pasta de fibra celulosica.

7. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la pasta para la fabricacion de papel comprende una primera fraccion de una pasta de madera o pasta de fibra reciclada, y la pasta de fibra celulosica se prepara a partir de una segunda fraccion de la pasta de madera o pasta de fibra reciclada.

8. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que al menos una fraccion de la pasta para la fabricacion de papel se prepara

desviando una fraccion de una corriente de pasta de madera o pasta de fibra reciclada,

batiendo o refinando la fraccion desviada para obtener el numero de Schopper-Riegler de la pasta de fibra celulosica, y

combinando la fraccion batida o refinada con la corriente de una pasta de madera o pasta de fibra reciclada.

9. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 u 8, en el que la pasta de fibra celulosica mantiene sustancialmente la distribucion del tamano de la fibra de la pasta batida o refinada.

10. Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6, 8 o 9, en el que la pasta batida o refinada no esta sujeta a una operacion de fraccionamiento de la fibra.

11. Un proceso para aumentar la resistencia a la compresion del papel o carton fabricado a partir de una pasta para la fabricacion de papel, que comprende el uso de una pasta de fibra celulosica que tiene un numero de Schopper-Riegler segun la norma ISO 5267-1 de aproximadamente 70-90 como un componente de la pasta para la fabricacion de papel, en el que la pasta de fibra celulosica se utiliza en la pasta para la fabricacion de papel en tal cantidad que la fibra que se origina a partir de la pasta de fibra celulosica constituye hasta aproximadamente el 25 % en peso, determinada como materia seca, de la composicion de la fibra de la pasta para la fabricacion de papel y/o del papel o carton fabricado.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 11, mediante el cual se mejora la resistencia a la compresion del papel o carton.

13. Un proceso de acuerdo con la reivindicacion 11 o 12, que comprende ademas la fabricacion de un papel o carton a partir de la pasta para la fabricacion de papel.

14. Un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, definido adicionalmente como en una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10.