ES2882002T3 - Producción eficiente de una cartón para embalaje para su uso como acanaladura - Google Patents
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Abstract
Un método de producción de un cartón para embalaje que tiene un índice SCT geométrico de 37,0-42,0 Nm/g cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 9895:2008, que comprende las etapas de: - proporcionar una pasta que tenga, en la caja de entrada, un valor de Schopper-Riegler (SR) de 15-19 cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 5267-1:1999, en donde al menos el 70 % en peso seco de la pasta es pasta NSSC y la pasta se somete a refinado entre el proceso de fabricación de pasta NSSC y la caja de entrada para obtener el valor SR; - formar una banda a partir de la pasta; - prensar la banda en una sección de prensado que comprende una prensa de zapata, en donde la prensa de zapata comprende una cinta de prensa de zapata que tiene ranuras discontinuas y la carga lineal en la prensa de zapata está en el intervalo de 1400-2000 kN/m; - secar la banda de la sección de prensado en una sección de secado para obtener dicho cartón para embalaje.
Description
DESCRIPCIÓN
Producción eficiente de una cartón para embalaje para su uso como acanaladura
Campo técnico
La invención se refiere a un método para producir un cartón para embalaje para su uso como acanaladura.
Antecedentes
La fabricación de pasta semiquímica de sulfito neutro (NSSC) es un proceso antiguo que es bien conocido en el campo de la fabricación de pasta de papel y se utiliza en muchas plantas de pasta de todo el mundo. Una de las razones para utilizar la fabricación de pasta NSSC es el alto rendimiento.
En la fabricación de pasta NSSC, el licor de cocción contiene sulfito, tal como NaSO3 o (NH^SO3 y una base, tal como NaOH o Na2CO3. "Neutro" significa que el pH del licor de cocción de NSSC está generalmente entre 6 y 10. Normalmente, el tiempo de cocción es de entre 0,5 y 3 horas y la temperatura de cocción es de 160-185 °C. La pasta NSSC comprende cantidades comparativamente altas de lignina residual, tal como 15-20 %, que hacen que la pasta NSSC sea rígida. La fabricación de pasta NSSC es "semiquímica" en el sentido de que comprende un tratamiento mecánico/trituración (después de uno químico (etapa de cocción)).
La pasta NSSC se utiliza, por ejemplo, para producir cartón para embalaje que posteriormente se corruga para formar las acanaladuras del cartón corrugado.
Ejemplos de plantas que utilizan el método de fabricación de pasta NSSC son: las plantas de Billerud-Korsnas en Gruvon (PM 6) y Skarblacka (PM4), Suecia; la planta de Mondi Swiecie SA en Swiecie (PM 4), Polonia; la planta de Mondi (Powerflute) en Koupio, Finlandia; la planta de Stora Enso Oyj en Heinola, Finlandia (Planta de acanalado de Heinola); S.C. la planta de Celrom S.A. en Drobeta, Rumanía; las plantas de Packaging Corp. of America en Filer City (PM1, PM2 y PM3), Tomahawk (PM2 y PM4) y Wallula (PM2), Estados Unidos; las plantas de Ilim Group (PM1 y PM3) en Korjazma, Rusia; la planta de Permsky Karton (PM2) en Perm, Rusia; las plantas de WestRock en Longview (PM10) y Stevenson (PM1 y PM2), Estados Unidos; las plantas de International Paper en Mansfield (PM2) y Pine Hill (PM2), Estados Unidos; las plantas de Georgia-Pacific LLC en Big Island (PM1 y PM3) y Cedar Springs, Estados Unidos; la Planta de Cascades Containerboard Packaging en Trenton, Canadá; la planta Tugela de Sappi (PM2) en Sudáfrica; la planta de Lake Utopia Paper en St. George, Canadá; la planta de Graphic Packaging International en West Monroe, Estados Unidos; la planta de Greif Bros Corp en Riverville, Estados Unidos; la planta de Hood Container Corp en New Johnsonville, Estados Unidos; y la planta de Sonoco en Hartsville (PM10), Estados Unidos.
El documento EP3026173 divulga un método para producir un cartón para embalaje (para su uso como acanaladura) de resistencia SCT incrementada a partir de pasta que comprende pasta NSSC. De acuerdo con el método, una banda formada a partir de la pasta que comprende pasta NSSC se prensa en una prensa de zapata, en la que la carga lineal es de al menos 1200 kN/m. Adicionalmente, en general, se reconoce en la técnica anterior que la resistencia SCT del cartón para embalaje basado en NSSC que se utilizará como acanaladura aumenta cuando la pasta NSSC se somete a más refinado. Como un ejemplo, la reconstrucción de PM4 en Swiecie en 2015 implicó una reconstrucción del sistema de refinado para permitir un mayor refinado de la pasta NSSC con el fin de aumentar la resistencia SCT. Con el mismo fin, Billerud AB (ahora Billerud-Korsnas AB) aumentó la capacidad de refinado en el planta NSSC en Gruvon, Suecia en 2005. La planta NSSC de Powerflute mejoró su capacidad de refinado en 2010. Sumario
El objeto de la presente divulgación es aumentar la eficacia del método divulgado en el documento EP3026173 mientras se mantiene la resistencia SCT del producto a un nivel alto.
En el contexto de la presente divulgación, la mayor eficiencia puede ser una mayor eficiencia energética (es decir, una cantidad reducida de energía consumida para producir una tonelada de papel) y/o una mayor productividad (es decir, que la máquina de papel utilizada para el método puede producir una mayor cantidad de papel).
Para cumplir con los objetos antes mencionados, se proporciona un método para producir un cartón para embalaje de acuerdo con la reivindicación 1.
El intervalo anterior para el valor de Schopper-Riegler de la pasta (15-19) refleja un grado muy bajo de refinado, lo que significa un bajo consumo de energía en esa etapa del proceso de fabricación de papel. El inventor también ha demostrado que una reducción de la energía de refinado da como resultado que se necesita menos energía (es decir, menos vapor) para secar la banda de papel formada a partir de la pasta en la sección de secado. Sorprendentemente, los inventores han descubierto que el bajo grado de refinado no está asociado con una resistencia SCT deteriorada cuando la producción se lleva a cabo de acuerdo con la presente divulgación.
En cuanto al prensado de la banda en la prensa de zapata, los inventores han descubierto que el aumento de la carga lineal a 1400 kN/m o más generalmente no aumenta la deshidratación de la banda a menos que se seleccione el tipo correcto de cinta de prensa de zapata. Cuando se selecciona la cinta adecuada, sin embargo, tal aumento de la carga lineal reduce efectivamente la cantidad de vapor necesaria para secar la banda de papel en la sección de secado aguas abajo.
La presente divulgación puede, por lo tanto, hacer que la producción de cartón para embalaje basado en NSSC sea más eficiente energéticamente, lo cual es de particular interés ya que el rendimiento de la fabricación de pasta NSSC es tan alto que el biocombustible restante (que se quema en la caldera de recuperación) es insuficiente para el proceso de fabricación de papel. Por consiguiente, las plantas NSSC dependen de la energía externa. Si la planta NSSC no está integrada con un planta de sulfato adyacente que produzca un excedente de biocombustible, puede ser necesario utilizar combustibles fósiles como energía externa.
Ejemplos de tales plantas NSSC no integradas son la Planta Fluting Heinola y la Planta Powerflute. Adicionalmente, la velocidad de muchos procesos de fabricación de papel está limitada por la capacidad de secado de la sección de secado. Esta limitación es un problema particular cuando se producen cartón para embalaje de gramajes superiores. Al proporcionar una banda que requiere menos energía de secado en la sección de secado, la presente divulgación permite una mayor velocidad y, por tanto, una mayor productividad en la fabricación de cartón para embalaje basado en NSSC.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un gráfico que muestra la carga lineal de la prensa de zapata y el consumo de vapor específico resultante (vapor de presión media a aproximadamente 8 bar) en la sección de secado durante la prueba inventiva descrita a continuación. La carga lineal de la prensa de zapata fue de 1300 kN/m durante un primer periodo ("1°") y un tercer periodo ("3°"), Durante un segundo periodo ("2°"), la carga lineal de la prensa de zapata fue de 1700 kN/m. Descripción detallada
Por tanto, se proporciona un método para producir un cartón para embalaje que tiene un índice SCT geométrico de 37,0-42,0 Nm/g. El cartón para embalaje está diseñado para su uso como acanaladura (es decir, medio de corrugación) en cartón corrugado. Como entiende un experto en la materia, el método está destinado a ser utilizado en una máquina de papel a gran escala, es decir, una máquina adaptada para producir al menos 50.000 toneladas de cartón para embalaje al año, normalmente al menos 100.000 toneladas de cartón para embalaje al año. El gramaje del cartón para embalaje puede estar en el intervalo de 120-240 g/m2, tal como 120-200 g/m2 o 140 230 g/m2, tal como 150-230 g/m2. El gramaje se mide de acuerdo con la norma ISO 536:2012.
Preferentemente, el índice SCT geométrico del cartón para embalaje es 38,0-42,0 Nm/g, tal como 38,0-41,0 Nm/g. Para obtener el índice SCT geométrico, se mide primero la resistencia a la compresión en la dirección de la máquina (DM) y la dirección transversal (DT) del cartón para embalaje utilizando un medidor de compresión de tramo corto (SCT) medido de acuerdo con la norma ISO 9895:2008. Para calcular el índice de resistencia a la compresión, la resistencia a la compresión (N/m) se divide por el gramaje. Por tanto, la unidad del índice SCT es Nm/g. El índice SCT geométrico se calcula como la raíz cuadrada del producto del índice SCT en DM y DT:
índice SCT geométrico = V (índice SCT (DM) * índice SCT (DT)).
La resistencia a la compresión se considera más importante en DT que en DM. El índice SCT en la DT del cartón para embalaje puede estar, por ejemplo, por encima de 28 Nm/g, tal como al menos 29 Nm/g. Un límite superior para el índice SCT puede ser, por ejemplo, 32 Nm/g.
El método comprende la etapa de:
- proporcionar una pasta con un valor Schopper-Riegler (SR) de 15-19 cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 5267-1:1999, en donde al menos el 70 % en peso seco de la pasta es pasta NSSC.
En una realización, el valor SR es 16-19. En otra realización, el valor SR es 15-18.
El valor SR mencionado anteriormente (y en las reivindicaciones) es el valor SR que tiene la pasta en la caja de entrada (es decir, la cámara desde la que se hace que la pasta fluya sobre el alambre de la sección de alambre). Para obtener este valor SR, la pasta de la presente divulgación puede someterse a refinado, tal como refinado LC, entre el proceso de fabricación de pasta NSSC y la caja de entrada.
Preferentemente, al menos el 80 % en peso seco de la pasta es pasta NSSC. En un ejemplo, al menos el 85 % o el 88 % en peso seco de la pasta es pasta NSSC.
La pasta NSSC puede comprender pasta NSSC de madera dura. Preferentemente, al menos el 70 % en peso seco de la pasta NSSC es pasta NSSC de madera dura, tal como pasta NSSC de abedul. En un ejemplo, al menos el 80 % en peso seco de la pasta NSSC es pasta NSSC de madera dura, tal como pasta NSSC de abedul.
Se ha informado en la técnica anterior que se necesita un rendimiento relativamente bajo de la pasta NSSC para obtener un gran aumento de resistencia. Sin embargo, los resultados presentados en la sección de Ejemplos se obtienen usando una pasta NSSC de un rendimiento relativamente alto, más precisamente de aproximadamente el 82 %. Por tanto, el rendimiento de la pasta NSSC de la presente divulgación puede ser del 75 %-85 %, preferentemente del 79 %-85 %, tal como del 80-84 %.
Además de la pasta NSSC, la pasta puede comprender fibras recicladas, pasta de rechazo y/o recortes.
La "pasta NSSC" se obtiene a partir de la "fabricación de pasta NSSC", que a su vez se define en la sección de antecedentes. La pasta NSSC de la presente divulgación puede ser, por ejemplo, pasta NSSC basada en sodio, lo que significa que el licor de cocción de la cocción NSSC comprendía Na2SO3.
El método comprende además la etapa de:
- formar una banda a partir de la pasta (que tiene un valor SR de 15-19), normalmente en una sección de alambre (como es convencional en la fabricación de papel).
En el método, la consistencia de la caja de entrada puede ser, por ejemplo, 0,50 %-1,20 %, tal como 0,80 %-1,20 %, tal como 0,90 %-1,15 %. Las consistencias más altas son particularmente relevantes cuando una gran proporción (por ejemplo, al menos el 80 %) de la pasta NSSC se deriva de madera dura.
En una realización, la consistencia de la caja de entrada es 1,05 %-1.20 % y el gramaje del cartón para embalaje es 140-240 g/m2, tal como 140-240 g/m2
El método comprende además la etapa de:
- prensar la banda en una sección de prensado que comprende una prensa de zapata.
La longitud de la línea de contacto en la prensa de zapata puede ser, por ejemplo, 200-330 mm, tal como 250 300 mm. La prensa de zapata es normalmente una prensa de zapata de doble fieltro.
La prensa de zapata comprende una cinta de prensa de zapata que tiene ranuras discontinuas. Una cinta de prensa de zapata de este tipo está disponible en el mercado. Un ejemplo es la BlackBelt G DG comercializada por Valmet. La dureza del elastómero en la cinta de la prensa de zapata puede ser, por ejemplo, 93-95 Shore A.
La carga lineal en la prensa de zapata está en el intervalo de 1400-2000 kN/m, preferiblemente 1500-2000 kN/m, tal como 1600-2000 kN/m, tal como 1600-1800 kN/m.
En la prensa de zapata, la banda puede estar sometida a un impulso de la prensa de 105-280 kPa*s, tal como 105 190 kPa*s, tal como 105-135 kPa*s. Los impulsos de la prensa más altos se obtienen cuando la carga lineal es relativamente alta y la velocidad de la banda es relativamente baja (debido al alto gramaje del cartón para embalaje producido).
La sección de prensado puede comprender otra prensa dispuesta aguas arriba de la prensa de zapata. La otra prensa es normalmente de doble fieltro y puede ser, por ejemplo, una prensa tipo Jumbo o una prensa de zapata. La carga lineal de la otra prensa puede ser de 100 a 300 kN/m, tal como 150-250 kN/m, en particular en el caso de una prensa tipo Jumbo.
Finalmente, el método comprende además la etapa de:
- secar la banda de la sección de prensado en una sección de secado para obtener dicho cartón para embalaje. Como se ha explicado anteriormente, el método de la presente divulgación facilita un consumo de vapor reducido en la sección de secado y/o producción a una velocidad relativamente alta, tal como 700-850 m/min o incluso 750-850 m/min. Cuando se lleve a cabo el método de la presente divulgación, el consumo de vapor en la sección de secado puede ser tan bajo como 1,20-1,35 toneladas de vapor por tonelada de papel. Este vapor es normalmente "vapor de presión media", que se refiere al vapor que tiene una presión de 6-11 bar, tal como 6 10 bar, normalmente aproximadamente 8 bar.
Ejemplos
Primera prueba de referencia
Durante un primer periodo de aproximadamente tres meses, en la planta de Gruvon, Suecia, se produjo cartón para embalaje NSSC (destinado a acanaladura) de diversos gramajes. Los datos de la producción se presentan en la tabla 1. La pasta era una mezcla de aproximadamente un 90 % de pasta NSSC de abedul y aproximadamente un 10 % de pasta kraft. La pasta se refinó. Los números de SR resultantes se presentan en la tabla 1. La sección de prensado tenía dos líneas de contacto de doble fieltro; primero una prensa tipo Jumbo y luego una prensa de zapata con una cinta de prensa de zapata que tiene agujeros ciegos. La carga lineal de la prensa tipo Jumbo fue de 180 kN/m.
Durante un segundo periodo de aproximadamente tres meses, en la planta de Gruvon, Suecia, se produjo cartón para embalaje NSSC (destinado a acanaladura) del mismo gramaje. Los datos de la producción se presentan en la tabla 2. De nuevo, la pasta era una mezcla de aproximadamente un 90 % de pasta NSSC de abedul y aproximadamente un 10 % de pasta kraft y se refinó. Los números de SR resultantes se presentan en la tabla 2. La sección de prensado fue la misma que durante el primer periodo, excepto que se utilizó otra cinta de prensa de zapata. Esta nueva cinta de prensa de zapata tenía ranuras discontinuas. Las características de las ranuras fueron:
anchura: 1,30 mm;
zona lisa: 1,80 mm;
profundidad: 1,30 mm;
área de abertura: 38 %;
volumen vacío: 460 ml/m2
A partir de los datos de las tablas 1 y 2, el cambio de cinta de prensa de zapata no parece haber tenido ningún efecto particular. Cabe destacar que el consumo específico de vapor no se redujo durante el segundo periodo a pesar de que el número de SR promedio fue ligeramente menor que durante el primer periodo. Cabe destacar también que el índice SCT geométrico promedio fue casi el mismo durante el segundo periodo que durante el primer periodo.
Tabla 1. Primera prueba de referencia, primer periodo (cinta de prensa de zapata con orificios ciegos). "SSC"
Tabla 2. Primera prueba de referencia, segundo periodo (cinta de prensa de zapata que tiene ranuras discontinuas).
"SSC" si nifica consumo de va or es ecífico. Los números de SR se midieron en línea.
Segunda prueba de referencia
Se produjo cartón para embalaje NSSC (destinado a acanaladura) con un gramaje de 140 g/m2 en la planta de Gruvon, Suecia. La pasta era una mezcla de aproximadamente un 90 % de pasta NSSC de abedul y aproximadamente un 10 % de pasta kraft. La pasta se refinó. Los números de SR resultantes se presentan en la tabla 3 junto con otros datos de la producción. La sección de prensado tenía dos líneas de contacto de doble fieltro; primero una prensa tipo Jumbo (carga lineal = 180 kN/m) y luego una prensa de zapata con una cinta de prensa de zapata que tiene orificios ciegos. Durante un primer periodo de aproximadamente 28 horas, la carga lineal de la prensa de zapata fue de 1500 kN/m. Durante un segundo periodo de aproximadamente 34 horas, la carga lineal de la prensa de zapata fue nuevamente de 1300 kN/m. Los datos de la producción se presentan en la tabla 3.
Los datos de la tabla 3 muestran que el aumento de la carga lineal de 1500 kN/m no redujo el consumo específico de vapor.
Tabla 3. Segunda prueba de referencia (gramaje = 140 g/m2, cinta de prensa de zapata con orificios ciegos). "SSC" si nifica consumo de va or es ecífico. Los números de SR se midieron en línea.
Prueba inventiva
Se produjo cartón para embalaje NSSC (destinado a acanaladura) con un gramaje de 160 g/m2 en la planta de Gruvon, Suecia. La pasta era una mezcla de aproximadamente un 90 % de pasta NSSC de abedul y aproximadamente un 10 % de pasta kraft. La pasta se refinó. Los números de SR resultantes se presentan en la tabla 4 junto con otros datos de la producción. La sección de prensado tenía dos líneas de contacto de doble fieltro; primero una prensa tipo Jumbo (carga lineal = 180 kN/m) y luego una prensa de zapata que tiene una cinta de prensa de zapata que tiene ranuras discontinuas con las características descritas anteriormente en la primera prueba de referencia. Durante un primer periodo de aproximadamente 2,5 horas, la carga lineal de la prensa de zapata fue de 1300 kN/m. La carga lineal de la prensa de zapata se incrementó gradualmente y durante un segundo periodo de aproximadamente dos horas, la carga lineal de la prensa de zapata fue de 1700 kN/m. La carga lineal de la prensa de zapata se redujo gradualmente y durante un tercer periodo de aproximadamente una hora, la carga lineal de la prensa de zapata fue nuevamente de 1300 kN/m. Los datos de la producción se presentan en la tabla 4 (véase también la figura 1).
Los datos de la tabla 4 y la figura 1 muestran que en el caso de una cinta de prensa de zapata que tiene ranuras discontinuas, el aumento de la carga lineal por encima de 1300 kN/m (por ejemplo, a 1700 kN/m) redujo considerablemente el consumo específico de vapor. Como promedio, el consumo específico de vapor fue un 5 % menor a 1700 kN/m que a 1300 kN/m.
Adicionalmente, el índice SCT geométrico medio del cartón para embalaje producido durante el segundo periodo fue de 38,3 Nm/g. Durante el mismo periodo, el índice de SCT en la dirección transversal fue de 29,4 Nm/g.
Tabla 4. Prueba inventiva (gramaje = 160 g/m2, cinta de prensa de zapata que tiene ranuras discontinuas). "SSC" si nifica consumo de va or es ecífico. Los números de SR se midieron en línea.
Claims (15)
1. Un método de producción de un cartón para embalaje que tiene un índice SCT geométrico de 37,0-42,0 Nm/g cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 9895:2008, que comprende las etapas de:
- proporcionar una pasta que tenga, en la caja de entrada, un valor de Schopper-Riegler (SR) de 15-19 cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 5267-1:1999, en donde al menos el 70 % en peso seco de la pasta es pasta NSSC y la pasta se somete a refinado entre el proceso de fabricación de pasta NSSC y la caja de entrada para obtener el valor SR;
- formar una banda a partir de la pasta;
- prensar la banda en una sección de prensado que comprende una prensa de zapata, en donde la prensa de zapata comprende una cinta de prensa de zapata que tiene ranuras discontinuas y la carga lineal en la prensa de zapata está en el intervalo de 1400-2000 kN/m;
- secar la banda de la sección de prensado en una sección de secado para obtener dicho cartón para embalaje.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la banda se somete a un impulso de la prensa de 105 190 kPa*s en la prensa de zapata.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la velocidad de la banda está en el intervalo de 700 850 m/min, tal como 750-850 m/min.
4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el gramaje del cartón para embalaje está en el intervalo de 120-240 g/m2, tal como 140-230 g/m2, tal como 150-230 g/m2, cuando se mide de acuerdo con la norma ISO 536:2012.
5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la carga lineal en la prensa de zapata está en el intervalo de 1500-2000 kN/m, tal como 1600-2000 kN/m, tal como 1600-1800 kN/m.
6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos el 80 % en peso seco de la pasta es pasta NSSC.
7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos el 88 % en peso seco de la pasta es pasta NSSC.
8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el rendimiento de la pasta NSSC es del 75-85 %, tal como del 79-85 %.
9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cartón para embalaje tiene un índice SCT geométrico de 38,0-42,0 Nm/g, tal como 38,5-42,0 Nm/g, tal como 39,0-42,0.
10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos el 70 % en peso seco de la pasta NSSC es pasta NSSC de madera dura, tal como pasta NSSC de abedul.
11. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos el 80 % en peso seco de la pasta NSSC es pasta NSSC de madera dura, tal como pasta NSSC de abedul.
12. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el consumo de vapor en la sección de secado está en el intervalo de 1,20-1,35 toneladas de vapor por tonelada de papel.
13. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la sección de prensado comprende otra prensa, tal como una prensa tipo Jumbo o una prensa de zapata, dispuesta aguas arriba de la prensa de zapata.
14. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la consistencia de la pasta en una caja de entrada utilizada para formar la banda es 0,50 %-1,20 %.
15. El método de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en donde la consistencia de la pasta en una caja de entrada utilizada para formar la banda es 0,80 %-1,20 %, 0,90 %-1,20 %, tal como 0,90 %-1,15 %.
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