ES2799248B2 - Proceso de fabricacion de papel y/o carton a partir de harina de cascara de frutos secos - Google Patents

Proceso de fabricacion de papel y/o carton a partir de harina de cascara de frutos secos Download PDF

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Description

DESCRIPCIÓN
PROCESO DE FABRICACIÓN DE PAPEL Y/O CARTÓN A PARTIR DE HARINA DE
CÁSCARA DE FRUTOS SECOS
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención pertenece al campo técnico de la industria de fabricación de papel y/o cartón.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los procesos convencionales de fabricación de papel y/o cartón reciclado comienzan en un dispositivo conocido como pulper, donde las balas de papel recuperado se mezclan con agua bajo agitación con hélice hasta lograr la disgregación de las fibras de celulosa. La mezcla obtenida se envía a un tanque y, desde allí, a una serie de tamices y otros dispositivos para eliminar impurezas como plásticos, arena u otros materiales no celulósicos. Una vez que la mezcla está limpia de materiales extraños, se añaden los productos químicos de proceso que ayudan al drenaje o que mejoran la resistencia del producto final, como son almidones, biocidas y otros aditivos usados normalmente en la manufactura del papel. A continuación, la mezcla se drena en una mesa continua o fourdrínier, dando lugar a una hoja continua que se prensa y posteriormente se seca utilizando cilindros secadores con vapor en su interior. La hoja seca llega al final de la máquina de papel, donde se enrolla para la venta o procesamiento posterior.
En el caso de no utilizar papel reciclado, el proceso de fabricación de papel es el mismo, con la diferencia de que se emplea únicamente fibra virgen como materia prima del proceso que, al no presentar tantas impurezas, requiere un menor número de tamices especiales para el filtrado.
En el estado de la técnica se han localizado diferentes invenciones referentes a procesos de reciclado de papel. Así por ejemplo, la solicitud internacional WO2019/056139 se refiere a un proceso de fabricación de papel reciclado a partir de una pasta húmeda de papel que es sometido a un tratamiento hasta obtener un polvo que se añade a una superficie sobre la que se aplica un adhesivo dando lugar al papel reciclado sin necesidad de añadir otros compuestos o llevar a cabo otra serie de tratamientos habituales en los procesos convencionales de fabricación de papel, como la obtención de pulpa de papel, el lavado de la misma o su tratamiento para la eliminación de tintas.
La solicitud CA3033181, a su vez, se refiere a un proceso para la fabricación de papel o cartón que comprende preparar una suspensión de fibras de celulosa recicladas, con una conductividad de al menos 1.5 mS/cm, así como la adición de un copolímero y micropartículas de silicio inorgánico, de manera secuencial o simultánea.
No se conoce hasta la fecha, sin embargo, un método para la fabricación de papel y/o cartón que permita aprovechar un producto hasta ahora desechado o poco utilizado y, al mismo tiempo, obtener un papel y/o cartón de menor densidad respecto a los papeles o cartones obtenidos en los procesos de fabricación convencionales, manteniendo al mismo tiempo las propiedades de rigidez deseadas para su aplicación final.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
De este modo, es un primer objeto de la invención un proceso para la fabricación de papel y/o cartón que comprende la adición en la primera etapa del proceso, correspondiente a la preparación de una pasta mediante la mezcla de fibra de celulosa proveniente de papel y/o cartón reciclado o virgen con agua (en una proporción aproximada de 4-12 g de fibra de celulosa por 100 g de agua), de entre un 1 y un 20% en peso y preferentemente entre un 5 y 10% en peso respecto al peso total de fibra de celulosa empleada en el proceso, de harina de cáscara de frutos secos, preferentemente, harina de avellanas y/o almendras, dando lugar a una mezcla que continúa el proceso de acuerdo a las etapas convencionales de fabricación de papel y/o cartón. De este modo, la pasta obtenida en la etapa inicial de mezcla es enviada a al menos un tanque de almacenamiento. En una realización particular en la que el papel y/o cartón sea papel y/o cartón reutilizado, tras el tanque de almacenamiento la pasta será enviada a al menos un sistema de tamizado o eliminación de impurezas, tales como plásticos, arenas u otros materiales no celulósicos.
Una vez limpia de impurezas, la mezcla es sometida a un proceso químico de adición de los aditivos habitualmente empleados en el proceso de fabricación de papel y/o cartón que incluyen compuestos como biocidas, antiespumantes, floculantes, desincrustantes, almidón y otros, en las cantidades requeridas por la maquinaria empleada en el proceso, la calidad de las fibras y las condiciones del proceso, así como por los requerimientos del producto final, siendo conocidas por cualquier experto en la materia.
A continuación, la mezcla se drena en una mesa continua o fourdrinier, dando lugar a una hoja continua que se prensa y posteriormente se seca utilizando un dispositivo de secado que puede tratarse de cilindros secadores con vapor en los que se reduce el contenido de humedad preferentemente hasta un valor de humedad absoluta de un 5 a un 8%, y preferentemente de 6.5%, medido a temperatura ambiente (21°C). La hoja seca llega al final de la máquina de papel, donde puede procederse a su enrollado para la venta o procesamiento posterior.
En una realización preferente de la invención, el proceso puede comprender una etapa inicial previa de preparación de la harina de cáscara de frutos secos mediante trituración hasta obtener una harina con un tamaño de partícula comprendido preferentemente entre 50 y 100 micras. Se ha demostrado que este tamaño permite conseguir un efecto óptimo, sin que la granulometría afecte a la lisura de la superficie del papel/cartón.
Es asimismo objeto de la invención un papel y/o cartón obtenido a partir de un proceso según ha sido anteriormente descrito, el cual se caracteriza por que presenta una densidad preferentemente comprendida entre 0,63 y 0,68 kg/l (a temperatura ambiente, de 21°C), inferior a la densidad habitual de aproximadamente 0,71 kg/l, si bien mantiene las propiedades de rigidez adecuadas para su aplicación final. Esta es una de las principales ventajas de la invención, ya que permite reducir la densidad del papel y/o cartón entre un 1 y un 12% en peso, según la cantidad adicionada, sin perder las propiedades óptimas del papel respecto a su valor de rigidez.
En una realización particular en la que el producto sea cartón, es posible reducir la densidad en una proporción de un 1 a un 2% en peso por cada 3% en peso de harina de cáscara de frutos secos añadida. De este modo, se consigue reducir la cantidad de fibra de celulosa consumida por unidad de producto final en la misma proporción que se reducen los valores de densidad del papel y/o cartón obtenido en el proceso, logrando así un ahorro económico de materia prima.
Otra ventaja del proceso reivindicado es que el secado del papel y/o cartón en el dispositivo de secado es más rápido, lo que implica un consumo de vapor menor. En particular, el consumo de vapor es aproximadamente igual a la mitad de la cantidad de cáscara de harina que se añade al proceso. Así por ejemplo, si se añade un porcentaje de un 10% en peso de harina, se consigue reducir el consumo de vapor en un 5% en peso.
El proceso descrito es especialmente ventajoso, ya que permite hacer uso de un material que hasta ahora se empleaba exclusivamente en la calefacción de granjas avícolas o porcinas durante el invierno. De este modo, se consigue aprovechar un producto hasta ahora poco utilizado o desechado, lo que contribuye a una importante mejora ambiental y económica.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Con objeto de probar la eficacia de la invención, se ha llevado a cabo el proceso reivindicado en dos fábricas de producción de cartón convencionales, obteniéndose en ambas resultados similares.
En particular, en la primera etapa del proceso llevado a cabo se añadió a la mezcla de cartón reciclado y agua (en una proporción aproximada de 4 g de fibra de celulosa por 100 g de agua), un 8% en peso sobre el peso de fibra de celulosa de harina de cáscara de avellana (con un tamaño de partícula inferior a 100 micras). A continuación, la mezcla obtenida continuó el proceso de acuerdo a las etapas convencionales de fabricación de cartón. En particular, fue sometido a una etapa de tamizado en el que se eliminaron las impurezas presentes en la mezcla. Posteriormente, se adicionaron los aditivos químicos habituales en el proceso de fabricación de cartón (entre un 0,01 y un 0,10% en peso de biocida y entre un 0,05 y un 0,20% en peso de almidón). Finalmente, la mezcla fue sometida a un proceso de drenaje, prensado y secado en el que se redujo el contenido de humedad hasta un valor de humedad de un 6.5% medido a temperatura ambiente (21°C).
Se demostró que el cartón obtenido en el proceso presentaba un valor de densidad de 0.65 kg/l, inferior en un 3% en peso respecto al valor habitual de densidad de los cartones obtenidos mediante un proceso de fabricación convencional. Se demostró asimismo que, si bien se había reducido el valor de densidad en una proporción equivalente a la adición de la harina de cáscara de avellana, el cartón obtenido presentaba propiedades óptimas de rigidez. Finalmente, se demostró que, gracias a la adición de la harina de cáscara de avellana, se redujo en un 4% la duración de la etapa de secado del cartón. Esto implica un aumento en la producción de un 4% y una reducción de un 4% en el consumo de vapor por unidad producida de cartón.
El mismo proceso se llevó a cabo añadiendo un 10% en peso de harina de cáscara de avellanas, demostrándose una reducción del valor de la densidad del papel obtenido en el proceso de un 6.5% en peso respecto al valor de densidad del papel sin la adición de la harina de cáscara de avellanas.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la fabricación de papel y/o cartón que comprende adicionar en una primera etapa de mezcla fibra de celulosa y agua, entre un 5 y un 10% en peso respecto al peso total de fibra de celulosa empleada, de harina de cáscara de frutos secos.
2. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 1, donde la harina de cáscara de frutos secos es harina de avellanas, almendras, o una combinación de las dos.
3. Un proceso de acuerdo a la reivindicación 1 o 2, donde dicho proceso comprende una etapa inicial previa de preparación de la harina de cáscaras de frutos secos mediante trituración hasta obtener una harina con un tamaño de partícula comprendido entre 50 y 100 micras.
4. Un papel y/o cartón reciclado obtenido a partir de un proceso según ha sido descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que presenta una densidad comprendida entre 0,63 y 0,68 kg/l a temperatura ambiente.
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