ES2967914T3

ES2967914T3 - Productos de papel y cartón

Info

Publication number: ES2967914T3
Application number: ES20217993T
Authority: ES
Inventors: Per Svending; Jonathan Stuart Phipps; Johannes Kritzinger; Tom Larson; Selina Soultana; David Robert Skuse
Original assignee: FiberLean Technologies Ltd
Current assignee: FiberLean Technologies Ltd
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2024-05-06
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: CN111501400B; ES2857512T3; KR20220070558A; MX366250B; CN109072551B; RU2694038C1; KR20180132769A; US10214859B2; EP3440259B1; JP2023093616A; ZA201807265B; BR112018069538B1; AU2022252721A1; JP7090588B2; RU2727605C1; MX2018011892A; JP7267478B2; US20170284030A1; PL3440259T3; CN109072551A

Abstract

La presente invención está dirigida a productos, tales como productos de papel y cartón, que comprenden un sustrato que contiene celulosa y una capa superior que comprende celulosa microfibrilada y partículas inorgánicas, a métodos para fabricar dichos productos de papel y cartón, y usos asociados de dichos productos de papel y cartón. La celulosa microfibrilada y el material particulado inorgánico se aplican en la etapa en la que el sustrato húmedo está en proceso de formarse en el alambre de una máquina de fabricación de papel, evitando así el costo adicional de equipos y maquinaria más extensos, así como el secado por separado de una revestimiento. La celulosa microfibrilada facilita la aplicación de partículas inorgánicas sobre la superficie de un sustrato de papel o cartón húmedo cuando se aplica de esta manera, atrapando las partículas inorgánicas en la superficie del sustrato y dando al compuesto suficiente resistencia y una estructura de poros adecuada para hacerlo adecuado. para impresión y otras demandas de uso final. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Productos de papel y cartón

CAMPO TÉCNICO

[0001]La presente invención está dirigida a productos de papel o cartón, que comprenden un sustrato y al menos una capa superior que comprende un compuesto de celulosa microfibrilada y al menos un material particulado inorgánico en una cantidad que es adecuada para impartir propiedades ópticas, superficiales y/o mecánicas mejoradas a dichos productos de papel o cartón para hacerlos adecuados para la impresión y otras demandas de uso final, a métodos para fabricar productos de papel o cartón mediante un proceso de aplicación de un compuesto de celulosa microfibrilada y al menos un material particulado inorgánico sobre el sustrato húmedo sobre el alambre en el extremo húmedo de una máquina de fabricación de papel, y a los usos asociados de dichos productos de papel o cartón.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0002]Los productos de papel y cartón son muchos y variados. Existe una necesidad constante de realizar mejoras en la calidad de los productos de papel y cartón que tengan propiedades ópticas, superficiales y/o mecánicas que los hagan adecuados para la impresión y otras demandas de uso final, y de mejorar los métodos para fabricar dichos productos de papel y cartón que tengan imprimibilidad y propiedades superficiales mejoradas, por ejemplo, reduciendo costos, haciendo que el proceso sea más eficiente energéticamente y respetuoso con el medio ambiente, y/o mejorando la reciclabilidad del producto de papel.

[0003]El cartón de revestimiento superior blanco se fabrica convencionalmente en una máquina de papel multiformadora. La capa superior de un cartón de revestimiento superior blanco comprende frecuentemente una fibra Kraft (corta) de madera dura blanqueada ligeramente refinada, que puede contener carga en una cantidad de hasta aproximadamente el 20 % en peso. La capa superior se aplica convencionalmente para cubrir la base con una capa para mejorar el aspecto óptico del cartón de revestimiento y conseguir una superficie de alto brillo adecuada para impresión o como base para revestimiento. Convencionalmente se utiliza una capa a base de pulpa porque la capa base normalmente comprende pulpa Kraft sin blanquear o cartón reciclado (“OCC”, viejos contenedores corrugados) y, por lo tanto, es muy rugosa e inadecuada para revestir con equipos convencionales. Los cartones de revestimiento superior blanco se imprimen con mayor frecuencia mediante flexografía, aunque se utiliza algo de impresión offset y las técnicas de inyección de tinta están ganando importancia.

[0004]Con la disminución de las calidades tradicionales de impresión y escritura, muchas fábricas han estado buscando convertir sus máquinas de papel gráfico para fabricar cartón liner u otros productos de embalaje. La conversión de una máquina de una sola capa a una multiformadora requiere una reconstrucción e inversión importantes, y sin esto la máquina se limitaría a fabricar calidades simples de cartón liner. La aplicación de un compuesto de revestimiento adecuado para producir un producto de cartón para revestimiento con parte superior blanca a través de un aparato de revestimiento adecuado que funcione en el extremo húmedo de la máquina de papel proporcionaría una posibilidad sencilla y de bajo coste para que la máquina produzca productos de cartón para revestimiento con parte superior blanca de forma económica. La aplicación de una suspensión con bajo contenido de sólidos de celulosa microfibrilada y material particulado orgánico a la superficie de un sustrato de tablero de revestimiento en este punto del proceso de producción del tablero de revestimiento permitiría drenar el tablero de revestimiento superior blanco utilizando elementos de drenaje existentes y presionar y prensar el tablero de revestimiento superior blanco resultante secado como una lámina convencional.

[0005]Recubrir sobre un sustrato húmedo y recién formado presenta desafíos. Entre estos desafíos está el hecho de que la superficie de un sustrato húmedo será mucho más rugosa que la de una lámina prensada y seca. Por esta razón, la suspensión de la capa superior del compuesto de celulosa microfibrilada y material particulado orgánico debe crear un flujo o cortina uniforme del material compuesto a un caudal adecuado. Además, la suspensión de la capa superior debe introducirse uniformemente sobre la banda húmeda para obtener una capa de contorno. Una vez prensada y seca, la capa superior debe presentar una superficie adecuada para la impresión directa o para una sola capa. Por lo tanto, una baja porosidad y una buena resistencia superficial son propiedades muy importantes para el revestimiento superior blanco acabado.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0006]Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un producto de papel o cartón que comprende:

(i) un sustrato que contiene celulosa; y

(ii) una capa superior que comprende un material particulado inorgánico y al menos aproximadamente 5 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior;

en donde la relación en peso de material particulado inorgánico a celulosa microfibrilada en la capa superior es de aproximadamente 20:1 a aproximadamente 3:1 y además en donde la capa superior tiene un brillo de al menos aproximadamente 65 % según la norma ISO 11475; como se define adicionalmente en las reivindicaciones adjuntas.

[0007]En ciertas formas de realización, los productos de cartón son un cartón superior blanco o un cartón de revestimiento superior blanco.

[0008]Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un producto de papel o cartón que comprende:

(i) un sustrato que contiene celulosa; y

(ii) una capa superior que comprende material particulado inorgánico en el rango de aproximadamente 67 % en peso a aproximadamente 90 % en peso y al menos aproximadamente 10 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, en la que la capa superior está presente en el producto de papel o cartón en una cantidad que oscila entre aproximadamente 15 g/m2 y aproximadamente 40 g/m2;

como se define adicionalmente en las reivindicaciones adjuntas.

[0009]En ciertas formas de realización del segundo aspecto, la capa superior está presente en el producto en una cantidad que oscila entre aproximadamente 20 g/m2 y aproximadamente 30 g/m2, particularmente al menos aproximadamente 30 g/m2.

[0010]En ciertas formas de realización del primer y segundo aspecto, el brillo medido (según la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior aumenta en comparación con el brillo medido en el sustrato en una superficie opuesta a la capa superior.

[0011]Ventajosamente, en ciertas formas de realización la capa superior proporciona una buena cobertura óptica y física sobre un sustrato oscuro, por ejemplo, un sustrato con un brillo de 15-25, con el potencial de producir un brillo mejorado de al menos aproximadamente el 65 %, al menos aproximadamente 70 %, o al menos aproximadamente 80 % con un peso de recubrimiento de aproximadamente 30 g/m2.

[0012]En ciertas formas de realización, el producto comprende o es un producto de cartón, y en algunas formas de realización, el producto es un producto de cartón, cartón para envases o cartón de revestimiento con tapa blanca. Además, se pueden realizar mejoras en el brillo utilizando el primer y segundo aspecto con coberturas de aproximadamente 30 g/m2 para alcanzar niveles de brillo del 80% o más en comparación con los recubrimientos superiores blancos convencionales que normalmente requieren 50-60 g/m2 con cargas de relleno más bajas. de típicamente 5-15 % en peso.

[0013]Según un tercer aspecto, se proporciona un producto de papel o cartón que comprende:

(i) un sustrato que contiene celulosa; y

(ii) una capa superior que comprende material particulado inorgánico en el rango de aproximadamente 67 % en peso a aproximadamente 92 % en peso y celulosa microfibrilada en un rango de 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso basado en el peso total de la capa superior;

como se define adicionalmente en las reivindicaciones adjuntas.

[0014]En ciertas formas de realización, la relación en peso de partículas inorgánicas a celulosa microfibrilada en la capa superior es de aproximadamente 8:1 a aproximadamente 1:1, o de aproximadamente 6:1 a aproximadamente 3:1, o de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 2:1, o de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 3:1, o de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 3:1.

[0015]Según un cuarto aspecto de la presente invención, se proporciona un método para fabricar un producto de papel o cartón, comprendiendo el método: (a) proporcionar una banda húmeda de pulpa; (b) proporcionar una suspensión de la capa superior sobre la banda húmeda de pulpa, en donde: (i) la suspensión de la capa superior se proporciona en una cantidad que oscila entre 15 g/m2 y 40 g/m2 y (ii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente cantidad de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 5 % en peso de celulosa microfibrilada basada en el peso total de la capa superior; (iii) y la suspensión superior comprende material particulado inorgánico y celulosa microfibrilada; como se define adicionalmente en las reivindicaciones adjuntas. En formas de realización adicionales, la capa superior comprende al menos aproximadamente un 10 % en peso, al menos alrededor del 20 % en peso, o hasta aproximadamente 30 % en peso, basado en el peso total de la capa superior.

[0016]Según un quinto aspecto, la presente invención está dirigida al uso de una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 20 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, como una capa superior blanca sobre un sustrato de cartón, como se define adicionalmente en las reivindicaciones adjuntas. En formas de realización adicionales, la presente invención está dirigida al uso de una capa superior que comprende hasta aproximadamente el 30%en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, como una capa superior blanca sobre un sustrato de cartón. En ciertas formas de realización, la presente invención está dirigida al uso de una capa superior que comprende material particulado inorgánico en el rango de aproximadamente 67 % en peso a aproximadamente 92 % en peso y celulosa microfibrilada en un rango de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso basado en el peso total de la capa superior.

[0017]Según un sexto aspecto, la presente invención está dirigida a formar una cortina o película a través de una ranura presurizada o no presurizada que se abre encima de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera para aplicar una capa superior a una sustrato para fabricar un producto de papel o cartón del primer al tercer aspecto; como se define adicionalmente en las reivindicaciones adjuntas.

[0018]En ciertas formas de realización adicionales, el compuesto de celulosa microfibrilada y materiales particulados inorgánicos se puede aplicar como una capa superior blanca u otra capa superior. Ventajosamente, el proceso se puede realizar utilizando equipos de aplicación de bajo costo tales como un recubridor de cortina, un recubridor por extrusión presurizada, una caja de entrada secundaria o un recubridor de ranura presurizado o no presurizado en comparación con la aplicación de una capa o recubrimiento de fibra secundaria convencional a un papel seco o semiseco. o producto de cartón. Además, los elementos de drenaje existentes y la sección de prensa de una máquina papelera, tal como la mesa de drenaje de una máquina Fourdrinier, se pueden utilizar para eliminar el agua. La capa superior de celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico tiene la capacidad de permanecer encima del sustrato y proporcionar una buena cobertura óptica y física con un gramaje bajo del producto de papel o cartón.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0019]

La Fig. 1 muestra la formación de láminas producidas con gramajes variables según el Ejemplo 1.

La Fig. 2 es un gráfico que resume el brillo de las láminas producidas con gramajes variables según el Ejemplo 1.

La Fig. 3 es un gráfico que resume la rugosidad PPS de las láminas producidas con gramaje variable según el Ejemplo 1.

La Fig. 4 es una gráfica de brillo versus niveles de peso de recubrimiento para los Ensayos 1-4 del Ejemplo 2. La Fig. 5 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de un sustrato recubierto con una capa superior de 35 g/m2 que comprende 20 % en peso celulosa microfibrilada y 80 % en peso de carbonato de calcio molido aplicado sobre un sustrato de 85 g/m2 en el punto de prueba T2.

La Fig. 6 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de un sustrato recubierto con 48 g/m2 de una capa superior que comprende 20 % en peso celulosa microfibrilada, 20 % en peso de carbonato de calcio molido y 60 % en peso de talco aplicado sobre un sustrato de 85 g/m2 en el punto de prueba T4.

La Fig. 7 presenta una sección transversal de una muestra impresa en Flexografía.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0020]Sorprendentemente, se ha descubierto que se puede añadir una capa que comprende un compuesto de material particulado inorgánico y celulosa microfibrilada sobre una banda de papel en el extremo húmedo de una máquina papelera (tal como una máquina Fourdrinier), inmediatamente después de que se forme la línea húmeda y, donde la red todavía tiene menos de 10-15% en peso sólidos. El papel o cartón de capa superior elaborado mediante el proceso descrito proporciona propiedades ópticas ventajosas (por ejemplo, brillo), así como aligeramiento y/o mejora de la superficie (por ejemplo, suavidad y baja porosidad, manteniendo al mismo tiempo propiedades mecánicas adecuadas (por ejemplo, resistencia para aplicaciones de uso final).

[0021]Por capa “superior” se entiende que se aplica una capa superior sobre o al sustrato, cuyo sustrato puede tener capas o capas intermedias debajo de la capa superior. En ciertas formas de realización, la capa superior es una capa exterior, es decir, no tiene otra capa encima. La capa superior tiene un gramaje de al menos aproximadamente 15 g/m2 a aproximadamente 40 g/m2.

[0022]Por “celulosa microfibrilada” se entiende una composición de celulosa en la que las microfibrillas de celulosa se liberan total o parcialmente como especies individuales o como agregados más pequeños en comparación con las fibras de una celulosa premicrofibrilada. La celulosa microfibrilada se puede obtener mediante microfibrilación de celulosa, incluidos, entre otros, los procesos descritos en el presente documento. Las fibras de celulosa típicas (es decir, pulpa premicrofibrilada o pulpa aún no fibrilada) adecuadas para su uso en la fabricación de papel incluyen agregados más grandes de cientos o miles de microfibrillas de celulosa individuales. Al microfibrilar la celulosa, se confieren características y propiedades particulares, que incluyen, entre otras, las características y propiedades descritas en el presente documento, a la celulosa microfibrilada y a las composiciones que incluyen la celulosa microfibrilada.

[0023]Hay numerosos tipos de papel o cartón que se pueden fabricar con las composiciones descritas de celulosa microfibrilada y materiales particulados inorgánicos y mediante los procesos de fabricación descritos en el presente documento. No existe una demarcación clara entre los productos de papel y cartón. Estos últimos tienden a ser materiales a base de papel más gruesos y con gramajes mayores. El cartón puede ser una sola capa, a la que se puede aplicar la capa superior de un compuesto de celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico, o el cartón puede ser un sustrato de múltiples capas. La presente invención está dirigida a numerosas formas de cartón, incluyendo, a modo de ejemplo y sin limitación, cartón para cajas o cartón, incluidos cartones plegables y cajas de configuración rígida y cartón para cajas plegables; por ejemplo, un cartón para envasado de líquidos. El cartón puede ser aglomerado o aglomerado revestido de blanco. El cartón puede ser un cartón Kraft, un cartón laminado. El cartón puede ser un cartón sólido blanqueado o un cartón sólido sin blanquear. Dentro de los productos de cartón de la presente invención se incluyen diversas formas de cartón para envases, tales como cartón corrugado (que es un material de construcción y no un producto de papel o cartónper se),cartón de revestimiento o cartón para encuadernación. El cartón descrito en el presente documento puede ser adecuado para envolver y envasar una variedad de productos finales, incluidos, por ejemplo, alimentos.

[0024]En ciertas formas de realización, el producto es o comprende cartón para envases, y el sustrato y la capa superior son adecuados para su uso en o como cartón para envases. En ciertas formas de realización, el producto es o comprende uno de un revestimiento Kraft marrón, un revestimiento Kraft superior blanco, un revestimiento de prueba, un revestimiento de prueba superior blanco, un revestimiento reciclado de peso ligero marrón, un revestimiento de prueba moteado y un revestimiento reciclado superior blanco.

[0025]En ciertas formas de realización, el producto es o comprende cartón.

[0026]En ciertas formas de realización, el producto es o comprende papel Kraft.

[0027]En ciertas formas de realización, el sustrato comprende un producto de cartón o es adecuado para su uso en o como un producto de cartón. En ciertas formas de realización, el sustrato es adecuado para su uso en un producto de cartón con tapa blanca, por ejemplo, como cartón de revestimiento. En ciertas formas de realización, el producto comprende o es un producto de cartón, por ejemplo, cartón de revestimiento. En ciertas formas de realización, el producto comprende o es un producto de cartón con tapa blanca, por ejemplo, cartón de revestimiento. En tales formas de realización, el producto de cartón puede ser cartón corrugado, por ejemplo, teniendo el producto que comprende sustrato y capa superior como cartón de revestimiento. En ciertas formas de realización, el producto de cartón es corrugado de una sola cara, una pared, una pared doble o una pared triple.

[0028]A menos que se indique lo contrario, las cantidades se basan en el peso seco total de la capa superior y/o sustrato.

[0029]A menos que se indique lo contrario, las propiedades del tamaño de partículas a las que se hace referencia en el presente documento para los materiales particulados inorgánicos se miden de una manera bien conocida mediante sedimentación del material particulado en una condición completamente dispersa en un medio acuoso usando una máquina Sedigraph 5100 suministrada por Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, EE. UU. (teléfono: 1 770 662 3620; sitio web: www.micromeritics.com), denominada en el presente documento “unidad Micromeritics Sedigraph 5100”. Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en peso de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica “diámetro esférico equivalente” (e.s.d.), menor que los valores de e.s.d. dados. El tamaño medio de partícula d50 es el valor así determinado de la partícula e.s.d. en el que hay un 50 % en peso de partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a ese valor d50.

[0030]Alternativamente, cuando se indica, las propiedades del tamaño de partículas a las que se hace referencia en el presente documento para los materiales particulados inorgánicos se miden mediante el método convencional bien conocido empleado en la técnica de dispersión de luz láser, utilizando una máquina Malvern Mastersizer S suministrada por Malvern Instruments Ltd (o por otros métodos que dan esencialmente el mismo resultado). En la técnica de dispersión de luz láser, el tamaño de las partículas en polvos, suspensiones y emulsiones se puede medir mediante la difracción de un rayo láser, basándose en una aplicación de la teoría de Mie. Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en volumen de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica “diámetro esférico equivalente” (e.s.d.), menor que los valores de e.s.d. dados. El tamaño medio de partícula d50 es el valor así determinado de la partícula e.s.d. en el que hay un 50% en volumen de partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a ese valor d50.

[0031]A menos que se indique lo contrario, las propiedades del tamaño de partículas de los materiales de celulosa microfibrilada se miden mediante el método convencional bien conocido empleado en la técnica de dispersión de luz láser, usando una máquina Malvern Mastersizer S suministrada por Malvern Instruments Ltd (o mediante otros métodos que proporcionan esencialmente el mismo resultado).

[0032]A continuación, se proporcionan detalles del procedimiento utilizado para caracterizar las distribuciones de tamaño de partículas de mezclas de material de partículas inorgánicas y celulosa microfibrilada usando una máquina Malvern Mastersizer S.

[0033] La capa superior comprende al menos aproximadamente un 5%en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior. La capa superior comprende aproximadamente un 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de celulosa microfibrilada, por ejemplo, 5 % en peso a aproximadamente 25 % en peso, o desde aproximadamente el 10% en peso a aproximadamente 25% en peso, o desde aproximadamente el 15% en peso a aproximadamente 25% en peso, o desde aproximadamente 17,5% en peso a aproximadamente 22,5% en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior.

[0034] En ciertas formas de realización, la capa superior comprende al menos aproximadamente el 67 % en peso de material particulado inorgánico, o al menos aproximadamente 70 % en peso de material particulado inorgánico, o al menos aproximadamente 75 % en peso de material particulado inorgánico, o al menos aproximadamente 80 % en peso de material particulado inorgánico, o al menos aproximadamente 85 % en peso de material particulado inorgánico, o al menos aproximadamente 90 % en peso de material particulado inorgánico, basado en el peso total de la capa superior y, opcionalmente, de 0 a 3 % en peso de otros aditivos.

[0035] En ciertas formas de realización, la celulosa microfibrilada y el material particulado inorgánico proporcionan un gramaje de capa superior de aproximadamente 15g/m2 a aproximadamente 40 g/m2. En esta y otras formas de realización, la relación en peso de partículas inorgánicas a celulosa microfibrilada en la capa superior es de aproximadamente 20:1, o aproximadamente 10:1, o aproximadamente 5:1, o aproximadamente 4:1, o aproximadamente 3:1 o aproximadamente 2:1.

[0036] En ciertas formas de realización, la capa superior comprende desde aproximadamente el 70 % en peso a aproximadamente 90 % en peso de material particulado inorgánico y de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, y opcionalmente hasta 3 % en peso de otros aditivos.

[0037] En ciertas formas de realización, la capa superior puede contener opcionalmente un compuesto orgánico adicional, es decir, un compuesto orgánico distinto de la celulosa microfibrilada.

[0038] En ciertas formas de realización, la capa superior puede contener opcionalmente un polímero catiónico, un polímero aniónico y/o un polisacárido hidrocoloide.

[0039] En ciertas formas de realización, la capa superior puede contener opcionalmente cera, poliolefinas y/o silicona.

[0040] En ciertas formas de realización, la capa superior carece de un agente abrillantador óptico.

[0041] En ciertas formas de realización, la capa superior consiste esencialmente en material particulado inorgánico y celulosa microfibrilada y, como tal, comprende no más de aproximadamente el 3 % en peso, por ejemplo, no más de aproximadamente 2 % en peso, o no más de aproximadamente 1 % en peso, o no más de aproximadamente 0,5 % en peso de aditivos distintos del material particulado inorgánico y celulosa microfibrilada. En tales formas de realización, la capa superior puede comprender hasta aproximadamente el 3 % en peso de aditivos seleccionados entre floculante, coadyuvante de formación/drenaje (p. ej., cloruro de poli(acrilamida-co-dialildimetilamonio, Polydadmac®), espesante soluble en agua, almidón (p. ej., almidón catiónico), agente de apresto, p. ej., colofonia, dímero de alquilcetena (“AKD”), anhídrido alquenilsuccínico (“ASA”) o materiales similares y combinaciones de los mismos, por ejemplo, hasta aproximadamente un 2 % en peso de tales aditivos, o hasta aproximadamente un 1 % en peso de tales aditivos, o hasta aproximadamente un 0,5 % en peso de dichos aditivos.

[0042] En ciertas formas de realización, hemos encontrado que agregar pequeñas cantidades de coadyuvantes de retención/drenaje, tales como solución de cloruro de poli(acrilamida-co-dialildimetilamonio) (Polydadmac®), a diferencia de cantidades mucho mayores utilizadas en la fabricación de papel normal, la cantidad reducida de ayuda a la retención proporciona floculación a microescala sin ningún impacto negativo visible en la formación del sustrato, pero produce impactos positivos en la deshidratación. Esto se traduce en mejoras significativas en velocidades de deshidratación.

[0043] En ciertas formas de realización, la capa superior consta de material particulado inorgánico y celulosa microfibrilada y, como tal, comprende menos de aproximadamente 0,25 % en peso, por ejemplo, menos de aproximadamente 0,1 % en peso, o está libre de aditivos distintos del material particulado inorgánico y la celulosa microfibrilada, es decir, aditivos seleccionados entre floculantes, coadyuvantes de formación/drenaje (p. ej., solución de cloruro de poli(acrilamida-co-dialildimetilamonio) (Polydadmac®)), espesantes solubles en agua, almidón (por ejemplo, almidón catiónico) y combinaciones de los mismos.

[0044] La celulosa microfibrilada puede derivarse de cualquier fuente adecuada.

[0045] La celulosa microfibrilada tiene un d50 que oscila entre aproximadamente 5 pm y aproximadamente 500 pm, medido mediante dispersión de luz láser. En ciertas formas de realización, la celulosa microfibrilada tiene un d50 igual o menor que aproximadamente 400 pm, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 300 pm, o igual o menor que aproximadamente 200 pm, o igual o menor que aproximadamente 150 pm, o igual o menor que aproximadamente 125 pm, o igual o menor que aproximadamente 100 pm, o igual o menor que aproximadamente 90 pm, o igual o menor que aproximadamente 80 |jm, o igual o menor que aproximadamente 70 |jm, o igual o menor que aproximadamente 60 |jm, o igual o menor que aproximadamente 50 jim, o igual o menor que aproximadamente 40 jim, o igual o menor que aproximadamente 30 jim, o igual o menor que aproximadamente 20 jim, o igual o menor que aproximadamente 10 jim.

[0046]En ciertas formas de realización, la celulosa microfibrilada tiene un tamaño de partícula de fibra modal que oscila entre aproximadamente 0,1 y 500 jim. En ciertas formas de realización, la celulosa microfibrilada tiene un tamaño de partícula de fibra modal de al menos aproximadamente 0,5 jim, por ejemplo, al menos aproximadamente 10 jim, o al menos aproximadamente 50 jim, o al menos aproximadamente 100 jim, o al menos aproximadamente 150 jim, o al menos aproximadamente 200 jim, o al menos aproximadamente 300 jim, o al menos aproximadamente 400 jim.

[0047]Adicional o alternativamente, la celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de fibra igual o mayor que aproximadamente 10, según lo medido por Malvern. La pendiente de la fibra (es decir, la pendiente de la distribución del tamaño de las partículas de las fibras) se determina mediante la siguiente fórmula:

Inclinación = 100 x (d30/d70)

[0048]La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de fibra igual o menor que aproximadamente 100. La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de fibra igual o menor que aproximadamente 75, o igual o menor que aproximadamente 50, o igual o menor que aproximadamente 40, o igual o menor que aproximadamente 30. La celulosa microfibrilada puede tener un espesor de fibra de aproximadamente 20 a aproximadamente 50, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 40, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 35, o de aproximadamente 30 a aproximadamente 40.

[0049]El material particulado inorgánico puede ser, por ejemplo, un carbonato o sulfato de un metal alcalinotérreo, tal como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita hidratada tal como caolín, haloisita o arcilla en bolas, una arcilla de kandita anhidra (calcinada), tales como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, huntita, hidromagnesita, vidrio esmerilado, perlita o tierra de diatomeas, o wollastonita, o dióxido de titanio, o hidróxido de magnesio, o trihidrato de aluminio, cal, grafito o combinaciones de los mismos.

[0050]En ciertas formas de realización, el material particulado inorgánico comprende o es carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla kandita anhidra, perlita, tierra de diatomeas, wollastonita, hidróxido de magnesio o trihidrato de aluminio, dióxido de titanio o combinaciones de los mismos.

[0051]Un material particulado inorgánico ejemplar para uso en la presente invención es el carbonato de calcio. De ahora en adelante, la invención puede tender a discutirse en términos de carbonato de calcio y en relación con aspectos en los que el carbonato de calcio se procesa y/o trata. La invención no debe considerarse limitada a tales formas de realización.

[0052]El carbonato de calcio en partículas usado en la presente invención se puede obtener de una fuente natural mediante molienda. El carbonato de calcio molido (GCC) normalmente se obtiene triturando y luego moliendo una fuente mineral como tiza, mármol o piedra caliza, a lo que puede seguir un paso de clasificación por tamaño de partículas, con el fin de obtener un producto que tenga el grado de finura deseado. También se pueden utilizar otras técnicas tales como blanqueo, flotación y separación magnética para obtener un producto que tenga el grado deseado de finura y/o color. El material sólido en partículas se puede moler de forma autógena, es decir, mediante desgaste entre las propias partículas del material sólido o, alternativamente, en presencia de un medio de molienda en partículas que comprende partículas de un material diferente del carbonato de calcio que se va a moler. Estos procesos se pueden realizar con o sin presencia de dispersante y biocidas, los cuales se pueden agregar en cualquier etapa del proceso.

[0053]El carbonato de calcio precipitado (CCP) se puede utilizar como fuente de carbonato de calcio en partículas en la presente invención y se puede producir mediante cualquiera de los métodos conocidos disponibles en la técnica. TAPPI Monograph Series No 30, “Paper Coating Pigments”, páginas 34-35 describe los tres principales procesos comerciales para preparar carbonato de calcio precipitado que es adecuado para su uso en la preparación de productos para su uso en la industria del papel, pero que también puede usarse en la práctica de la presente invención. En los tres procesos, primero se calcina un material de alimentación de carbonato de calcio, como la piedra caliza, para producir cal viva, y luego la cal viva se apaga en agua para producir hidróxido de calcio o lechada de cal. En el primer proceso, la lechada de cal se carbonata directamente con gas dióxido de carbono. Este proceso tiene la ventaja de que no se forma ningún subproducto y es relativamente fácil controlar las propiedades y la pureza del producto de carbonato de calcio. En el segundo proceso la lechada de cal se pone en contacto con carbonato de sodio para producir, por doble descomposición, un precipitado de carbonato de calcio y una solución de hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio puede separarse sustancialmente por completo del carbonato de calcio si este proceso se usa comercialmente. En el tercer proceso comercial principal, primero se pone en contacto la lechada de cal con cloruro de amonio para obtener una solución de cloruro de calcio y amoníaco gaseoso. La solución de cloruro de calcio luego se pone en contacto con carbonato de sodio para producir por doble descomposición carbonato de calcio precipitado y una solución de cloruro de sodio. Los cristales se pueden producir en una variedad de formas y tamaños diferentes, dependiendo del proceso de reacción específico que se utilice.

[0054] Las tres formas principales de cristales de CCP son aragonita, romboédrica y escalenoédrica (por ejemplo, calcita), todas las cuales son adecuadas para su uso en la presente invención, incluidas sus mezclas.

[0055] En ciertas formas de realización, el CCP puede formarse durante el proceso de producción de celulosa microfibrilada.

[0056] La molienda húmeda de carbonato de calcio implica la formación de una suspensión acuosa del carbonato de calcio que luego se puede moler, opcionalmente en presencia de un agente dispersante adecuado. Se puede hacer referencia a, por ejemplo, el documento EP-A-614948 (cuyo contenido se incorpora como referencia en su totalidad) para obtener más información sobre la molienda en húmedo de carbonato de calcio.

[0057] Cuando el material particulado inorgánico de la presente invención se obtiene de fuentes naturales, es posible que algunas impurezas minerales contaminen el material molido. Por ejemplo, el carbonato de calcio natural puede estar presente en asociación con otros minerales. Por tanto, en algunas formas de realización, el material particulado inorgánico incluye una cantidad de impurezas. Sin embargo, en general, el material particulado inorgánico usado en la invención contendrá menos de aproximadamente 5 % en peso, o menos de aproximadamente 1 % en peso, de otras impurezas minerales.

[0058] El material particulado inorgánico tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos aproximadamente el 20 % en peso de las partículas tienen una e.s.d. inferior a 2 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente el 30 % en peso, o al menos aproximadamente el 40 % en peso o al menos aproximadamente 50 % en peso, o al menos aproximadamente 60 % en peso, o al menos aproximadamente 70 % en peso, o al menos aproximadamente 80 % en peso, o al menos aproximadamente 90 % en peso, o al menos aproximadamente 95 % en peso, o aproximadamente el 100 % de las partículas tienen una e.s.d. inferior a 2 pm.

[0059] En otra forma de realización, el material particulado inorgánico tiene una distribución de tamaño de partícula, medida usando una máquina Malvern Mastersizer S, en la que al menos aproximadamente el 10 % en volumen de las partículas tienen una e.s.d. de menos de 2 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en volumen, o al menos aproximadamente 30 % en volumen, o al menos aproximadamente 40 % en volumen, o al menos aproximadamente 50 % en volumen, o al menos aproximadamente 60 % en volumen, o al menos aproximadamente 70 % en volumen, o al menos aproximadamente el 80 % en volumen, o al menos aproximadamente el 90 % en volumen, o al menos aproximadamente el 95 % en volumen, o aproximadamente el 100 % en volumen de las partículas tienen una e.s.d. inferior a 2 pm.

[0060] A continuación, se proporcionan detalles del procedimiento utilizado para caracterizar las distribuciones de tamaño de partículas de mezclas de material de partículas inorgánicas y celulosa microfibrilada usando una máquina Malvern Mastersizer S.

[0061] En ciertas formas de realización, el material particulado inorgánico es arcilla de caolín. De ahora en adelante, esta sección de la especificación puede tender a discutirse en términos de caolín y en relación con aspectos en los que el caolín se procesa y/o trata. La invención no debe considerarse limitada a tales formas de realización. Por tanto, en algunas formas de realización, el caolín se utiliza en forma no procesada.

[0062] La arcilla de caolín utilizada en esta invención puede ser un material procesado derivado de una fuente natural, concretamente mineral de arcilla de caolín natural en bruto. La arcilla de caolín procesada normalmente puede contener al menos aproximadamente un 50 % en peso de caolinita. Por ejemplo, la mayoría de las arcillas de caolín procesadas comercialmente contienen más de aproximadamente el 75 % en peso de caolinita y pueden contener más de aproximadamente el 90%, en algunos casos más de aproximadamente el 95 % en peso de caolinita.

[0063] La arcilla de caolín utilizada en la presente invención se puede preparar a partir del mineral de arcilla de caolín natural en bruto mediante uno o más procesos que son bien conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo, mediante etapas conocidas de refinado o beneficio.

[0064] Por ejemplo, el mineral arcilloso puede blanquearse con un agente blanqueador reductor, tal como hidrosulfito de sodio. Si se usa hidrosulfito de sodio, el mineral arcilloso blanqueado puede opcionalmente deshidratarse, y opcionalmente lavarse y nuevamente opcionalmente deshidratarse, después de la etapa de blanqueo con hidrosulfito de sodio.

[0065] El mineral arcilloso puede tratarse para eliminar impurezas, por ejemplo, mediante técnicas de floculación, flotación o separación magnética bien conocidas en la técnica. Alternativamente, el mineral arcilloso usado en el primer aspecto de la invención puede estar sin tratar en forma de sólido o como suspensión acuosa.

[0066] El proceso para preparar la arcilla de caolín en partículas utilizada en la presente invención también puede incluir una o más etapas de trituración, por ejemplo, trituración o molienda. Se utiliza una ligera trituración de un caolín grueso para proporcionar una deslaminación adecuada del mismo. La trituración se puede llevar a cabo mediante el uso de perlas o gránulos de un plástico (por ejemplo, nailon), arena o cerámica como auxiliar de molienda o molienda. El caolín grueso puede refinarse para eliminar impurezas y mejorar las propiedades físicas utilizando procedimientos bien conocidos. La arcilla de caolín se puede tratar mediante un procedimiento conocido de clasificación por tamaño de partícula, por ejemplo, cribado y centrifugación (o ambos), para obtener partículas que tengan un valor dso o una distribución de tamaño de partícula deseada.

El sustrato

[0067]El sustrato (y la celulosa microfibrilada) puede derivarse de una pulpa que contiene celulosa, que puede haber sido preparada mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o combinación de los mismos, que es bien conocido en la técnica. La pulpa puede derivarse de cualquier fuente adecuada tal como madera, pastos (por ejemplo, caña de azúcar, bambú) o trapos (por ejemplo, desechos textiles, algodón, cáñamo o lino). La pulpa se puede blanquear de acuerdo con procesos que son bien conocidos por los expertos en la técnica y aquellos procesos adecuados para su uso en la presente invención serán fácilmente evidentes. En ciertas formas de realización, la pulpa no está blanqueada. La pulpa de celulosa blanqueada o sin blanquear se puede batir, refinar o ambas cosas hasta alcanzar un estado de pureza predeterminado (indicado en la técnica como estado de pureza estándar canadiense (CSF) en cm3). A continuación, se prepara un caldo adecuado a partir de la pulpa blanqueada o cruda y batida.

[0068]En ciertas formas de realización, el sustrato comprende o se deriva de una pulpa Kraft, que es de color natural (es decir, sin blanquear). En ciertas formas de realización, el sustrato comprende o deriva de pulpa Kraft oscura, pulpa reciclada o combinaciones de las mismas. En ciertas formas de realización, el sustrato comprende o deriva de pulpa reciclada.

[0069]La pasta a partir de la cual se prepara el sustrato puede contener otros aditivos conocidos en la técnica. Por ejemplo, la solución madre contiene un sistema de retención de micropartículas o un coadyuvante de retención no iónico, catiónico o aniónico. También puede contener un agente de apresto que puede ser, por ejemplo, un dímero de alquilceteno de cadena larga (“AKD”), una emulsión de cera o un derivado del ácido succínico, por ejemplo, anhídrido alquenilsuccínico (“ASA”), colofonia más alumbre o catiónico. emulsiones de colofonia. La pasta para la composición de sustrato también puede contener colorante y/o un agente abrillantador óptico. La pasta también puede comprender coadyuvantes de resistencia en seco y en húmedo tales como, por ejemplo, copolímeros de almidón o epiclorhidrina.

El producto

[0070]En ciertas formas de realización, el sustrato tiene un gramaje que es adecuado para su uso en o como un producto de cartón para envases, por ejemplo, un gramaje que oscila entre aproximadamente 50 g/m2 y aproximadamente 500 g/m2. En esta y otras formas de realización, la capa superior puede tener un gramaje que varía de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2, particularmente de aproximadamente 15 g/m2 a 40 g/m2, y más particularmente de aproximadamente 20 g/m2 a 30 g/m2.

[0071]En ciertas formas de realización, el sustrato tiene un gramaje de aproximadamente 75 g/m2 a aproximadamente 400 g/m2, por ejemplo, de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 375 g/m2, o de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 350 g/m2, o desde aproximadamente 100 g/m2 hasta aproximadamente 300 g/m2, o desde aproximadamente 100 g/m2 hasta aproximadamente 275 g/m2, o desde aproximadamente 100 g/m2 hasta aproximadamente 250 g/m2, o desde aproximadamente 100 g /m2 a aproximadamente 225 g/m2, o desde aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 200 g/m2. En esta y otras formas de realización, la capa superior puede tener un gramaje que oscila entre aproximadamente 15 g/m2 y 40 g/m2, o entre aproximadamente 25 g/m2 y 35 g/m2.

[0072]En ciertas formas de realización, la capa superior tiene un gramaje que es igual o menor que 40 g/m2, o igual o menor que aproximadamente 35 g/m2, o igual o menor que aproximadamente 30 g/m2, o igual o menor que 25 g/m2, o igual o menor que 22,5 g/m2, o igual o menor que 20 g/m2, o igual o menor que 18 g/m2, o igual o menos de 15 g/m2.

[0073]En ciertas formas de realización, la capa superior tiene un gramaje que es igual o menor que 40 g/m2, o igual o menor que aproximadamente 35 g/m2, o igual o menor que aproximadamente 30 g/m2, o igual o menor que aproximadamente 35 g/m2. menos de 25 g/m2, o igual o menos de 22,5 g/m2, o igual o menos de 20 g/m2, o igual o menos de 18 g/m2, o igual o menos de 15 g/m2.

[0074]Ventajosamente, la aplicación de una capa superior que comprende material particulado inorgánico y celulosa microfibrilada permite la fabricación de un producto, por ejemplo, cartón o cartón para envases, que tiene una combinación de propiedades ópticas, superficiales y mecánicas deseables, que se pueden obtener utilizando cantidades relativamente bajas de un capa superior que tiene un alto contenido de relleno, ofreciendo así un peso ligero del producto en comparación con las configuraciones convencionales de capa superior/sustrato. Además, cualquier reducción de las propiedades mecánicas que pueda producirse tras la aplicación de la capa superior puede compensarse aumentando el gramaje del sustrato, que es un material relativamente más barato.

[0075]Por lo tanto, en ciertas formas de realización, el producto tiene uno o más de los siguientes:

(i) un brillo medido (según la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior que aumenta en comparación con el sustrato ausente de la capa superior o medido sobre el sustrato en una superficie opuesta a la capa superior y/o un brillo medido en la capa superior de al menos aproximadamente 60,0%según la norma ISO 11475 (F8; D65 -400 nm);

(ii) una rugosidad PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior de no más de aproximadamente 6,0 pm y/o una rugosidad PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior que es al menos 2,0 pm menor que la rugosidad PPS del sustrato sin la capa superior.

[0076]En ciertas formas de realización, un brillo medido en la capa superior es al menos aproximadamente 70,0 %, por ejemplo, al menos aproximadamente 75,0 %, o al menos aproximadamente 80,0 %, o al menos aproximadamente 81,0 %, o al menos aproximadamente 82,0 %, o al menos aproximadamente 82,0 %, o al menos aproximadamente 83,0 %, o al menos aproximadamente 84,0%, o al menos aproximadamente 85,0%. El brillo se puede medir usando un espectrofotómetro Elrepho.

[0077]En ciertas formas de realización, el producto tiene una rugosidad PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior de menos de aproximadamente 5,9 pm, por ejemplo, menos de aproximadamente 5,8 pm, o menos de aproximadamente 5,7 pm, o menos de aproximadamente 5,6 pm. o menos de aproximadamente 5,5 pm. En ciertas formas de realización, la rugosidad del PPS es de aproximadamente 5,0 pm a aproximadamente 6,0 pm, por ejemplo, de aproximadamente 5,2 pm a aproximadamente 6,0 pm, o de aproximadamente 5,2 pm a aproximadamente 5,8 pm, o de aproximadamente 5,2 pm a aproximadamente 5,6 pm.

[0078]En ciertas formas de realización, la capa superior tiene un gramaje de aproximadamente 30 a 50 g/m2, un brillo de al menos aproximadamente 65,0 %, y, opcionalmente, una rugosidad PPS de menos de aproximadamente 5,6 pm.

[0079]En ciertas formas de realización, el producto comprende una capa o capa adicional, o capas o capas adicionales, en la capa que comprende al menos aproximadamente 50 % en peso celulosa microfibrilada. Por ejemplo, una o más capas o capas, o al menos dos capas o capas adicionales, o hasta aproximadamente cinco capas o capas adicionales, o hasta aproximadamente cuatro capas o capas adicionales, o hasta aproximadamente tres capas o capas adicionales.

[0080]En ciertas formas de realización, una de, o al menos una de, las capas o capas adicionales es una capa o capa de barrera, una capa o capa de cera, una capa o capa de silicio, o una combinación de dos o tres de dichas capas.

[0081]Otra característica ventajosa de los sustratos recubiertos con la capa superior descritos que comprenden celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico es la impresión mejorada en la capa superior. Un revestimiento superior blanco convencional normalmente tiene una superficie blanca que consiste en un papel blanco con un contenido de carga relativamente bajo, típicamente en el rango del 5 al 15% de carga. Como resultado, dichos revestimientos superiores blancos tienden a ser bastante ásperos y abiertos con una estructura de poros gruesos. Esto no es ideal para recibir tinta de impresión.

[0082]La figura 6 a continuación ilustra las mejoras de impresión realizadas mediante la aplicación de la capa superior de la presente invención que comprende celulosa microfibrilada y material particulado orgánico.

[0083]En general, el uso de dicha capa puede proporcionar un producto de embalaje “más ecológico” porque la baja porosidad de la capa puede permitir propiedades mejoradas en aplicaciones de barrera que permiten reemplazar los recubrimientos de cera, PE y silicona, etc. no reciclables, por otras formulaciones reciclables, para obtener un rendimiento general igual o mejor que las no reciclables.

Métodos de fabricación

[0084]Se proporciona un método para fabricar un producto de papel. Comprende:

(a) proporcionar una red húmeda de pulpa; y

(b) proporcionar una suspensión de capa superior sobre la banda húmeda de pulpa.

[0085]La suspensión de la capa superior (i) se proporciona en una cantidad que oscila entre 15 g/m2 y 40 g/m2; y (ii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 5 % en peso de celulosa microfibrilada y (iii) la suspensión de la capa superior comprende al menos aproximadamente un 67 % en peso de material particulado inorgánico.

[0086]Este método es un método “húmedo sobre húmedo” que es diferente de los métodos de recubrimiento de papel convencionales en los que se aplica un recubrimiento acuoso a un producto de papel sustancialmente seco (es decir, “húmedo sobre seco”).

[0087]En ciertas formas de realización, la suspensión superior se proporciona en una cantidad que oscila entre 15 g/m2 y 40 g/m2.

[0088] En ciertas formas de realización, la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tenga las propiedades de resistencia necesarias para satisfacer las demandas del uso final. Normalmente, esto significaría una capa superior que comprende al menos aproximadamente un 5 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior (es decir, el peso seco total de la capa superior del producto de papel).

[0089] La suspensión de la capa superior se puede aplicar mediante cualquier método de aplicación adecuado. En una forma de realización, la suspensión de la capa superior se aplica a través de un aplicador de ranura presurizado o no presurizado que tiene una abertura colocada encima de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera. Ejemplos de aplicadores conocidos que pueden emplearse incluyen, sin limitación, recubridores de cuchilla de aire, recubridores de cuchilla, recubridores de varilla, recubridores de barra, recubridores de cabezales múltiples, recubridores de rodillo, recubridores de rodillo o de cuchilla, recubridores de fundición, recubridores de laboratorio, recubridores de huecograbado, recubridores de beso, aplicadores de ranura (incluidos, por ejemplo, aplicadores de ranura con dosificación sin contacto, recubridores por chorro, sistemas de aplicación de líquidos, recubridores de rodillo inverso, cabezales, cabezales secundarios, recubridores de cortina, recubridores por aspersión y recubridores por extrusión).

[0090] En ciertas formas de realización, la suspensión de la capa superior se aplica utilizando un recubridor de cortina. Además, en ciertas formas de realización en las que la suspensión de la capa superior se aplica como una capa de revestimiento superior blanca, el uso de una recubridora de cortina puede eliminar la necesidad de una máquina papelera de doble caja de entrada y el costo y la energía asociados.

[0091] En ciertas formas de realización, la suspensión de la capa superior se aplica mediante pulverización, por ejemplo, utilizando un recubridor por pulverización.

[0092] El uso de composiciones con alto contenido de sólidos es deseable en el método porque deja menos agua para drenar. Sin embargo, como es bien conocido en la técnica, el nivel de sólidos no debe ser tan alto como para que se introduzcan problemas de alta viscosidad y nivelación.

[0093] Los métodos de aplicación se pueden realizar usando un aplicador adecuado tal como un recubridor de cuchilla de aire, un recubridor de cuchilla, un recubridor de varilla, un recubridor de barra, un recubridor de cabezales múltiples, un recubridor de rodillo, un recubridor de rodillo o de cuchilla, un recubridor de fundición, un recubridor de laboratorio, un recubridor de huecograbado, un recubridor de beso, aplicador de ranura (que incluye, por ejemplo, un aplicador de ranura dosificador sin contacto y un aplicador de ranura no presurizado o presurizado), recubridor por chorro, sistema de aplicación de líquido, recubridor de rodillo inverso, caja de entrada, caja de entrada secundaria, recubridor de cortina, recubridor por aspersión o recubridor por extrusión, para aplicar la suspensión de capa superior al sustrato.

[0094] En una forma de realización, a la suspensión de la capa superior se le aplica un recubrimiento al sustrato mediante una ranura presurizada o no presurizada que se abre en la parte superior del sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina de papel, por ejemplo, una máquina Fourdrinier.

[0095] En ciertas formas de realización, la banda húmeda de pulpa comprende más de aproximadamente el 50 % en peso de agua, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa, por ejemplo, al menos aproximadamente 60 % en peso, o al menos aproximadamente 70 % en peso, o al menos aproximadamente 80 % en peso, o al menos aproximadamente 90 % en peso de agua, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa. Normalmente, la banda húmeda de pulpa comprende aproximadamente entre el 85 y el 95 % en peso agua.

[0096] En ciertas formas de realización, la suspensión de la capa superior comprende material particulado inorgánico y una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto de papel que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente 5 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior y de modo que el producto de papel tenga suficiente celulosa microfibrilada para obtener un producto de papel con las propiedades de resistencia necesarias para su aplicación de uso final. En ciertas formas de realización, la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de material particulado inorgánico para obtener un producto de papel que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 67 % en peso de material particulado inorgánico, basado en el peso total de la capa superior del producto de papel. En tales formas de realización, el objetivo es incorporar tan poca celulosa microfibrilada con tanto material particulado inorgánico como sea posible en la superficie del material de sustrato como capa superior. Por consiguiente, se prefieren relaciones de 4:1 o mayores de material particulado inorgánico a celulosa microfibrilada en la capa superior.

[0097] En ciertas formas de realización, la suspensión de la capa superior tiene un contenido total de sólidos de hasta aproximadamente el 20 % en peso, por ejemplo, hasta aproximadamente el 15 % en peso, o hasta 12 % en peso, o hasta aproximadamente 10% en peso, o de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 10% en peso, o de aproximadamente 2 % en peso a 12 % en peso, o de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 10 % en peso, o de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 2 % en peso a aproximadamente 12 % en peso. Las cantidades relativas de material particulado inorgánico y celulosa microfibrilada pueden variarse dependiendo de la cantidad de cada componente requerida en el producto final.

[0098]Después de la aplicación de la suspensión de la capa superior y del tiempo de permanencia apropiado, el producto de papel se prensa y se seca usando cualquier método adecuado.

Métodos de fabricación de celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico.

[0099]En ciertas formas de realización, la celulosa microfibrilada se puede preparar en presencia o en ausencia del material particulado inorgánico.

[0100]La celulosa microfibrilada se deriva de un sustrato fibroso que comprende celulosa. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede derivarse de cualquier fuente adecuada, tal como madera, pastos (por ejemplo, caña de azúcar, bambú) o trapos (por ejemplo, desechos textiles, algodón, cáñamo o lino). El sustrato fibroso que comprende celulosa puede estar en forma de pulpa (es decir, una suspensión de fibras de celulosa en agua), que puede prepararse mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de los mismos. Por ejemplo, la pulpa puede ser una pulpa química, o una pulpa quimiotermomecánica, o una pulpa mecánica, o una pulpa reciclada, o una pulpa rota de una fábrica de papel, o una corriente de desechos de una fábrica de papel, o desechos de una fábrica de papel, o una pulpa en disolución. pulpa de kenaf, pulpa de mercado, pulpa parcialmente carboximetilada, pulpa de abacá, pulpa de cicuta, pulpa de abedul, pulpa de pasto, pulpa de bambú, pulpa de palma, cáscara de maní o una combinación de las mismas. La pulpa de celulosa se puede batir (por ejemplo, en un batidor Valley) y/o refinar de otro modo (por ejemplo, procesando en un refinador cónico o de placa) hasta cualquier estado de pureza predeterminado, informado en la técnica como estado de pureza estándar canadiense (CSF) en cm3 LCR significa un valor de la tasa de liberación o drenaje de la pulpa medida por la velocidad a la que se puede drenar una suspensión de pulpa. Por ejemplo, la pulpa de celulosa puede tener un grado de limpieza estándar canadiense de aproximadamente 10 cm3 o mayor antes de ser microfibrilada. La pulpa de celulosa puede tener un LCR de aproximadamente 700 cm3 o menos, por ejemplo, igual o menor que aproximadamente 650 cm3, o igual o menor que aproximadamente 600 cm3, o igual o menor que aproximadamente 550 cm3, o igual o menos de aproximadamente 500 cm3, o igual o menor que aproximadamente 450 cm3, o igual o menor que aproximadamente 400 cm3, o igual o menor que aproximadamente 350 cm3, o igual o menor que aproximadamente 300 cm3, o igual o menor menos de aproximadamente 250 cm3, o igual o menor que aproximadamente 200 cm3, o igual o menor que aproximadamente 150 cm3, o igual o menor que aproximadamente 100 cm3, o igual o menor que aproximadamente 50 cm3.

[0101]A continuación, la pulpa de celulosa se puede deshidratar mediante métodos bien conocidos en la técnica, por ejemplo, la pulpa se puede filtrar a través de un tamiz para obtener una lámina húmeda que comprende al menos aproximadamente un 10% de sólidos, por ejemplo, al menos aproximadamente un 15% de sólidos o al menos aproximadamente un 20 % de sólidos, o al menos aproximadamente un 30 % de sólidos, o al menos aproximadamente un 40 % de sólidos. La pulpa se puede utilizar en un estado sin refinar, es decir, sin ser batida, deshidratada o refinada de otro modo.

[0102]En ciertas formas de realización, la pulpa se puede batir en presencia de un material particulado inorgánico, tal como carbonato de calcio.

[0103]Para la preparación de celulosa microfibrilada, el sustrato fibroso que comprende celulosa se puede añadir a un recipiente de molienda u homogeneizador en estado seco. Por ejemplo, se puede añadir un trozo de papel seco directamente a un recipiente triturador. El ambiente acuoso en el recipiente triturador facilitará entonces la formación de una pulpa.

[0104]La etapa de microfibrilación se puede llevar a cabo en cualquier aparato adecuado, incluido, entre otros, un refinador. En una forma de realización, la etapa de microfibrilación se lleva a cabo en un recipiente de molienda en condiciones de molienda húmeda. En otra forma de realización, la etapa de microfibrilación se lleva a cabo en un homogeneizador. Cada una de estas formas de realización se describe con mayor detalle a continuación.

•molienda húmeda

[0105]La molienda se realiza adecuadamente de manera convencional. La molienda puede ser un proceso de molienda por desgaste en presencia de un medio de molienda en partículas, o puede ser un proceso de molienda autógeno, es decir, en ausencia de un medio de molienda. Por medio de molienda se entiende un medio distinto del material particulado inorgánico que en ciertas formas de realización puede co-molirse con el sustrato fibroso que comprende celulosa.

[0106]El medio de molienda en partículas, cuando está presente, puede ser de un material natural o sintético. El medio de molienda puede comprender, por ejemplo, bolas, perlas o gránulos de cualquier material mineral, cerámico o metálico duro. Dichos materiales pueden incluir, por ejemplo, alúmina, circonio, silicato de circonio, silicato de aluminio o el material rico en mullita que se produce calcinando arcilla caolinítica a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 1300 °C a aproximadamente 1800 °C. Por ejemplo, en algunas formas de realización se utiliza un medio triturador Carbolite®. Alternativamente, se pueden utilizar partículas de arena natural de un tamaño de partícula adecuado.

[0107]En otras formas de realización, se pueden usar medios de molienda de madera dura (por ejemplo, harina de madera).

[0108]Generalmente, el tipo y tamaño de partícula del medio de molienda a seleccionar para su uso en la invención puede depender de las propiedades, tales como, por ejemplo, el tamaño de partícula y la composición química de la suspensión de alimentación del material a moler. En algunas formas de realización, el medio de molienda en partículas comprende partículas que tienen un diámetro promedio en el rango de aproximadamente 0,1 mm a aproximadamente 6,0 mm, por ejemplo, en el rango de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 4,0 mm. El medio (o medios) de molienda puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente el 70% en volumen de la carga. Los medios de molienda pueden estar presentes en una cantidad de al menos aproximadamente el 10 % en volumen de la carga, por ejemplo, al menos aproximadamente el 20 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente el 30 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 40 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 50 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 60 % en volumen de la carga.

[0109]La molienda puede realizarse en una o más etapas. Por ejemplo, se puede moler un material particulado inorgánico grueso en el recipiente triturador hasta una distribución de tamaño de partícula predeterminada, después de lo cual se añade el material fibroso que comprende celulosa y se continúa la molienda hasta que se haya obtenido el nivel deseado de microfibrilación.

[0110]El material particulado inorgánico se puede moler en húmedo o en seco en ausencia o presencia de un medio de molienda. En el caso de una etapa de molienda húmeda, el material particulado inorgánico grueso se muele en una suspensión acuosa en presencia de un medio de molienda.

[0111]En una forma de realización, el tamaño medio de partícula (d50) del material particulado inorgánico se reduce durante el proceso de comolienda. Por ejemplo, el d50 del material particulado inorgánico se puede reducir en al menos aproximadamente un 10 % (medido por una máquina Malvern Mastersizer S), por ejemplo, el d50 del material particulado inorgánico se puede reducir en al menos aproximadamente un 20 %, o reducido en al menos aproximadamente un 30 %, o reducido en al menos aproximadamente un 50 %, o reducido en al menos aproximadamente un 50 %, o reducido en al menos aproximadamente un 60 %, o reducido en al menos aproximadamente un 70 %, o reducido en al menos aproximadamente un 80%, o reducido en al menos aproximadamente un 90%. Por ejemplo, un material particulado inorgánico que tiene un d50 de 2,5 pm antes de la comolienda y un d50 de 1,5 pm después de la comolienda habrá estado sujeto a una reducción del 40 % en el tamaño de las partículas.

[0112]En ciertas formas de realización, el tamaño medio de partículas del material particulado inorgánico no se reduce significativamente durante el proceso de comolienda. Por “no reducido significativamente” se entiende que el d50 del material particulado inorgánico se reduce en menos de aproximadamente un 10%, por ejemplo, el d50 del material particulado inorgánico se reduce en menos de aproximadamente un 5%.

[0113]El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar, opcionalmente en presencia de un material particulado inorgánico, para obtener celulosa microfibrilada que tiene un d50 que oscila entre aproximadamente 5 y aproximadamente 500 pm, medido mediante dispersión de luz láser. El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar, opcionalmente en presencia de un material particulado inorgánico, para obtener celulosa microfibrilada que tiene un d50 igual o menor que aproximadamente 400 pm, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 300 pm, o igual a o menos de aproximadamente 200 pm, o igual o menor que aproximadamente 150 pm, o igual o menor que aproximadamente 125 pm, o igual o menor que aproximadamente 100 pm, o igual o menor que aproximadamente 90 pm, o igual a o menos de aproximadamente 80 pm, o igual o menor que aproximadamente 70 pm, o igual o menor que aproximadamente 60 pm, o igual o menor que aproximadamente 50 pm, o igual o menor que aproximadamente 40 pm, o igual a o menos de aproximadamente 30 pm, o igual o menor que aproximadamente 20 pm, o igual o menor que aproximadamente 10 pm.

[0114]El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar, opcionalmente en presencia de un material particulado inorgánico, para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal que oscila entre aproximadamente 0,1 y 500 pm y un tamaño de partícula de material particulado inorgánico modal que oscila entre 0,25 y 20 pm. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse, opcionalmente en presencia de un material particulado inorgánico para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal de al menos aproximadamente 0,5 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente 10 pm, o al menos aproximadamente 50 pm. o al menos aproximadamente 100 pm, o al menos aproximadamente 150 pm, o al menos aproximadamente 200 pm, o al menos aproximadamente 300 pm, o al menos aproximadamente 400 pm.

[0115]El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar, opcionalmente en presencia de un material particulado inorgánico, para obtener celulosa microfibrilada que tiene una pendiente de fibra, como se describió anteriormente.

[0116]La molienda se puede realizar en un recipiente de molienda, tal como un molino de volteo (por ejemplo, de varillas, de bolas y autógeno), un molino agitado (por ejemplo, SAM o Isa Mill), un molino de torre, un detritor de medio agitado (SMD) o un recipiente de molienda que comprende placas de molienda paralelas giratorias entre las cuales se alimenta el alimento a moler.

[0117]En una forma de realización, el recipiente de molienda es un molino de torre. El molino de torre puede comprender una zona de reposo encima de una o más zonas de molienda. Una zona de reposo es una región ubicada hacia la parte superior del interior del molino de torre en la que se produce una molienda mínima o nula y comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional. La zona de reposo es una región en la que las partículas del medio de molienda sedimentan en una o más zonas de molienda del molino de torre.

[0118]El molino de torre puede comprender un clasificador encima de una o más zonas de molienda. En una forma de realización, el clasificador está montado en la parte superior y ubicado adyacente a una zona de reposo. El clasificador puede ser un hidrociclón.

[0119]El molino de torre puede comprender una criba encima de una o más zonas de molienda. En una forma de realización, una pantalla está ubicada adyacente a una zona inactiva y/o un clasificador. El tamiz puede dimensionarse para separar los medios de molienda de la suspensión acuosa del producto que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional y para mejorar la sedimentación de los medios de molienda.

[0120]En una forma de realización, la molienda se realiza en condiciones de flujo pistón. En condiciones de flujo pistón, el flujo a través de la torre es tal que hay una mezcla limitada de los materiales de molienda a través de la torre. Esto significa que en diferentes puntos a lo largo del molino de torre la viscosidad del ambiente acuoso variará a medida que aumenta la finura de la celulosa microfibrilada. Así, en efecto, se puede considerar que la región de molienda en el molino de torre comprende una o más zonas de molienda que tienen una viscosidad característica. Un experto en la técnica entenderá que no existe un límite definido entre zonas de molienda adyacentes con respecto a la viscosidad.

[0121]En una forma de realización, se añade agua en la parte superior del molino cerca de la zona de reposo o del clasificador o del tamiz encima de una o más zonas de molienda para reducir la viscosidad de la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional en esas zonas en el molino. Al diluir el producto de celulosa microfibrilada y el material particulado inorgánico opcional en este punto del molino, se ha descubierto que se mejora la prevención de que los medios de molienda se trasladen a la zona de reposo y/o al clasificador y/o al tamiz. Además, la mezcla limitada a través de la torre permite procesar sólidos más altos en la parte inferior de la torre y diluir en la parte superior con un reflujo limitado del agua de dilución de regreso a la torre hacia una o más zonas de molienda. Se puede añadir cualquier cantidad adecuada de agua que sea eficaz para diluir la viscosidad de la suspensión acuosa del producto que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional. El agua se puede añadir de forma continua durante el proceso de molienda, o a intervalos regulares, o a intervalos irregulares.

[0122]En otra forma de realización, se puede agregar agua a una o más zonas de molienda a través de uno o más puntos de inyección de agua ubicados a lo largo del molino de torre, o estando ubicado cada punto de inyección de agua en una posición que corresponde a una o más zonas de molienda. Ventajosamente, la capacidad de añadir agua en varios puntos a lo largo de la torre permite un ajuste adicional de las condiciones de molienda en cualquiera o en todas las posiciones a lo largo del molino.

[0123]El molino de torre puede comprender un eje impulsor vertical equipado con una serie de discos rotores impulsores en toda su longitud. La acción de los discos del rotor del impulsor crea una serie de zonas de molienda discretas en todo el molino.

[0124]En otra forma de realización, la molienda se realiza en un triturador con tamiz, tal como un detritor con medio agitado. La trituradora con criba puede comprender una o más cribas que tienen un tamaño de apertura nominal de al menos aproximadamente 250 pm, por ejemplo, la una o más cribas pueden tener un tamaño de apertura nominal de al menos aproximadamente 300 pm, o al menos aproximadamente 350 pm, o al menos aproximadamente 400 pm, o al menos aproximadamente 450 pm, o al menos aproximadamente 500 pm, o al menos aproximadamente 550 pm, o al menos aproximadamente 600 pm, o al menos aproximadamente 650 pm, o al menos aproximadamente 700 pm, o al menos aproximadamente 750 pm, o al menos aproximadamente 800 pm, o al menos aproximadamente 850 pm, o al menos aproximadamente 900 pm, o al menos aproximadamente 1000 pm.

[0125]Los tamaños de criba indicados inmediatamente arriba son aplicables a las formas de realización del molino de torre descritas anteriormente.

[0126]Como se indicó anteriormente, la molienda se puede realizar en presencia de un medio de molienda. En una forma de realización, el medio de molienda es un medio grueso que comprende partículas que tienen un diámetro promedio en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm, por ejemplo, aproximadamente 2 mm, o aproximadamente 3 mm, o aproximadamente 4 mm, o aproximadamente 5 mm.

[0127]En otra forma de realización, el medio de molienda tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 2,5, por ejemplo, al menos aproximadamente 3, o al menos aproximadamente 3,5, o al menos aproximadamente 4,0, o al menos aproximadamente 4,5, o al menos aproximadamente 5,0, o al menos aproximadamente 2,5, o al menos aproximadamente 3,5, o al menos aproximadamente 4,0, o al menos aproximadamente 4,5, o al menos aproximadamente 5,0. al menos aproximadamente 5,5, o al menos aproximadamente 6,0.

[0128]En otra forma de realización, el medio de molienda comprende partículas que tienen un diámetro promedio en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm y tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 2,5.

[0129]En otra forma de realización, el medio de molienda comprende partículas que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 3 mm y una gravedad específica de aproximadamente 2,7.

[0130]Como se describió anteriormente, el medio (o medios) de molienda puede presentarse en una cantidad de hasta aproximadamente el 70% en volumen de la carga. Los medios de molienda pueden estar presentes en una cantidad de al menos aproximadamente el 10 % en volumen de la carga, por ejemplo, al menos aproximadamente el 20 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente el 30 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 40 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 50 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 60 % en volumen de la carga.

[0131]En una forma de realización, el medio de molienda está presente en una cantidad de aproximadamente el 50 % en volumen de la carga.

[0132]El término “carga” pretende referirse a la composición que es la alimentación que se alimenta al recipiente triturador. La carga incluye agua, medios de molienda, sustrato fibroso que comprende celulosa y material particulado inorgánico opcional, y cualquier otro aditivo opcional como se describe en el presente documento.

[0133]El uso de un medio relativamente grueso y/o denso tiene la ventaja de velocidades de sedimentación mejoradas (es decir, más rápidas) y un arrastre de medio reducido a través de la zona de reposo y/o clasificador y/o pantalla(s).

[0134]Una ventaja adicional en el uso de medios de molienda relativamente gruesos es que el tamaño medio de partícula (d50) del material particulado inorgánico puede no reducirse significativamente durante el proceso de molienda de manera que la energía impartida al sistema de molienda se gasta principalmente en microfibrilar el sustrato fibroso que comprende celulosa.

[0135]Una ventaja adicional del uso de tamices relativamente gruesos es que se puede utilizar un medio de molienda relativamente grueso o denso en la etapa de microfibrilación. Además, el uso de tamices relativamente gruesos (es decir, que tienen una apertura nominal de al menos aproximadamente 250 pm) permite procesar y retirar del triturador un producto relativamente alto en sólidos, lo que permite una alimentación de sólidos relativamente alta (que comprende sustrato fibroso que comprende celulosa). y material particulado inorgánico) para ser procesados en un proceso económicamente viable. Como se analiza más adelante, se ha descubierto que una alimentación que tenga un alto contenido inicial de sólidos es deseable en términos de suficiencia energética. Además, también se ha descubierto que el producto producido (a una energía determinada) con menos sólidos tiene una distribución de tamaño de partículas más gruesa.

[0136]La molienda se puede realizar en una cascada de recipientes de molienda, uno o más de los cuales pueden comprender una o más zonas de molienda. Por ejemplo, el sustrato fibroso que comprende celulosa y el material particulado inorgánico se puede moler en una cascada de dos o más recipientes de molienda, por ejemplo, una cascada de tres o más recipientes de molienda, o una cascada de cuatro o más recipientes de molienda, o una cascada de cinco o más recipientes de molienda, o una cascada de seis o más recipientes de molienda, o una cascada de siete o más recipientes de molienda, o una cascada de ocho o más recipientes de molienda, o una cascada de nueve o más recipientes de molienda en serie, o una cascada compuesta por hasta diez recipientes de molienda. La cascada de recipientes de molienda puede estar operativamente unida en serie o en paralelo o en una combinación de serie y paralelo. La salida y/o la entrada a uno o más de los recipientes de molienda en la cascada pueden estar sujetas a una o más etapas de selección y/o una o más etapas de clasificación.

[0137]El circuito puede comprender una combinación de uno o más recipientes de molienda y homogeneizador.

[0138]En una forma de realización, la molienda se realiza en un circuito cerrado. En otra forma de realización, la molienda se realiza en circuito abierto. La molienda se puede realizar en modo discontinuo. La molienda se puede realizar en un modo discontinuo de recirculación.

[0139]Como se describió anteriormente, el circuito de molienda puede incluir una etapa de molienda previa en la que las partículas inorgánicas gruesas se muelen en un recipiente triturador hasta una distribución de tamaño de partícula predeterminada, después de lo cual el material fibroso que comprende celulosa se combina con el material en partículas inorgánico previamente molido y la molienda. Se continúa en el mismo recipiente de molienda o en uno diferente hasta obtener el nivel deseado de microfibrilación.

[0140]Como la suspensión de material a moler puede tener una viscosidad relativamente alta, se puede añadir a la suspensión un agente dispersante adecuado antes de la molienda. El agente dispersante puede ser, por ejemplo, un fosfato condensado en agua, ácido polisilícico o una sal del mismo, o un polielectrolito, por ejemplo, una sal soluble en agua de un poli(ácido acrílico) o de un poli(ácido metacrílico) que tiene un número peso molecular medio no superior a 80.000. La cantidad de agente dispersante utilizada estaría generalmente en el intervalo de 0,1 a 2,0 % en peso, basado en el peso del material sólido inorgánico en partículas seco. La suspensión se puede moler adecuadamente a una temperatura en el intervalo de 4 °C a 100 °C.

[0141]Otros aditivos que pueden incluirse durante la etapa de microfibrilación incluyen: carboximetilcelulosa, carboximetilcelulosa anfótera, agentes oxidantes, 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxilo (TEMPO), derivados de TEMPO y enzimas degradantes de la madera.

[0142]El pH de la suspensión de material a moler puede ser aproximadamente 7 o mayor que aproximadamente 7 (es decir, básico), por ejemplo, el pH de la suspensión puede ser aproximadamente 8, o aproximadamente 9, o aproximadamente 10, o aproximadamente 11. El pH de la suspensión de material a moler puede ser menor que aproximadamente 7 (es decir, ácido), por ejemplo, el pH de la suspensión puede ser aproximadamente 6, o aproximadamente 5, o aproximadamente 4, o aproximadamente 3. El pH de La suspensión del material a moler se puede ajustar añadiendo una cantidad adecuada de ácido o base. Como bases adecuadas se incluyen hidróxidos de metales alcalinos, como por ejemplo NaOH. Otras bases adecuadas son carbonato de sodio y amoníaco. Los ácidos adecuados incluían ácidos inorgánicos, tales como ácido clorhídrico y sulfúrico, o ácidos orgánicos. Un ácido ejemplar es el ácido ortofosfórico.

[0143]La cantidad de material particulado inorgánico, cuando está presente, y pulpa de celulosa en la mezcla que se va a moler conjuntamente se puede variar para producir una suspensión que sea adecuada para usar como suspensión de capas superiores, o suspensión de capas, o que puede ser adicionalmente modificada, por ejemplo, con material adicional en partículas inorgánico adicional, para producir una suspensión que sea adecuada para su uso como suspensión de capas superiores o suspensión de capas.

•homogeneizar

[0144]La microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa se puede efectuar en condiciones húmedas, opcionalmente, en presencia del material particulado inorgánico, mediante un método en el que la mezcla de pulpa de celulosa y material particulado inorgánico opcional se presuriza (por ejemplo, a una presión de unos 500 bar) y luego pasó a una zona de menor presión. La velocidad a la que la mezcla pasa a la zona de baja presión es suficientemente alta y la presión de la zona de baja presión es suficientemente baja como para provocar la microfibrilación de las fibras de celulosa. Por ejemplo, la caída de presión puede efectuarse forzando la mezcla a través de una abertura anular que tiene un orificio de entrada estrecho con un orificio de salida mucho más grande. La drástica disminución de la presión a medida que la mezcla se acelera hacia un volumen mayor (es decir, una zona de presión más baja) induce cavitación que causa microfibrilación. En una forma de realización, la microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa se puede efectuar en un homogeneizador en condiciones húmedas, opcionalmente en presencia del material particulado inorgánico. En el homogeneizador, la pulpa de celulosa y el material particulado inorgánico opcional se presurizan (por ejemplo, a una presión de aproximadamente 500 bar), y se fuerza a través de una pequeña boquilla u orificio. La mezcla se puede presurizar a una presión de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 bar, por ejemplo, a una presión igual o mayor que 300 bar, o igual o mayor que aproximadamente 500, o igual o mayor que aproximadamente 200 bar, o igual o mayor que aproximadamente 700 bar. La homogeneización somete las fibras a fuerzas de cizallamiento elevadas de modo que cuando la pulpa de celulosa presurizada sale por la boquilla u orificio, la cavitación provoca la microfibrilación de las fibras de celulosa en la pulpa. Se puede añadir agua adicional para mejorar la fluidez de la suspensión a través del homogeneizador. La suspensión acuosa resultante que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional puede retroalimentarse a la entrada del homogeneizador para múltiples pasadas a través del homogeneizador. Cuando está presente, y cuando el material particulado inorgánico es un mineral naturalmente laminar, tal como caolín, la homogeneización no sólo facilita la microfibrilación de la pulpa de celulosa, sino que también puede facilitar la deslaminación del material particulado laminar.

[0145]Un homogeneizador ejemplar es un homogeneizador Manton Gaulin (APV).

[0146]Después de que se haya llevado a cabo la etapa de microfibrilación, la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional puede tamizarse para eliminar la fibra por encima de un cierto tamaño y eliminar cualquier medio de molienda. Por ejemplo, la suspensión se puede someter a tamizado usando un tamiz que tenga un tamaño de abertura nominal seleccionado para eliminar las fibras que no pasan a través del tamiz. Tamaño de apertura nominal significa la separación central nominal de lados opuestos de una apertura cuadrada o el diámetro nominal de una apertura redonda. El tamiz puede ser un tamiz BSS (de acuerdo con BS 1796) que tiene un tamaño de apertura nominal de 150 pm, por ejemplo, un tamaño de apertura nominal de 125 pm, 106 pm, 90 pm, 74 pm, 63 pm o 53 pm, 45 pm o 38 pm. En una forma de realización, la suspensión acuosa se tamiza usando un tamiz BSS que tiene una apertura nominal de 125 pm. A continuación, se puede deshidratar opcionalmente la suspensión acuosa.

[0147]Por lo tanto, se entenderá que la cantidad (es decir,%en peso) de celulosa microfibrilada en la suspensión acuosa después de la molienda u homogeneización puede ser menor que la cantidad de fibra seca en la pulpa si la suspensión molida u homogeneizada se trata para eliminar fibras por encima de un tamaño seleccionado. Por lo tanto, las cantidades relativas de pulpa y material particulado inorgánico opcional alimentado al triturador u homogeneizador se pueden ajustar dependiendo de la cantidad de celulosa microfibrilada que se requiere en la suspensión acuosa después de que se eliminan las fibras por encima de un tamaño seleccionado.

[0148]En ciertas formas de realización, la celulosa microfibrilada se puede preparar mediante un método que comprende una etapa de microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa en un ambiente acuoso mediante molienda en presencia de un medio de molienda (como se describe en el presente documento), en donde la molienda se lleva a cabo en el Ausencia de material particulado inorgánico. En ciertas formas de realización, se puede agregar material particulado inorgánico después de la trituración para producir la suspensión de capas superior o la suspensión de capas.

[0149]En ciertas formas de realización, el medio de molienda se elimina después de la molienda.

[0150]En otras formas de realización, el medio de molienda se retiene después de la molienda y puede servir como material particulado inorgánico, o al menos una porción del mismo. En ciertas formas de realización, se pueden agregar partículas inorgánicas adicionales después de la molienda para producir la suspensión de capas superior o la suspensión de capas.

[0151]Se puede utilizar el siguiente procedimiento para caracterizar las distribuciones de tamaño de partículas de mezclas de material particulado inorgánico (por ejemplo, GCC o caolín) y fibras de pulpa de celulosa microfibrilada.

-carbonato de calcio

[0152]Se pesa una muestra de suspensión co-molida suficiente para dar 3 g de material seco en un vaso de precipitados, se diluye hasta 60 g con agua desionizada y se mezcla con 5 cm3 de una solución de poliacrilato de sodio de 1,5 % p/v de activo. Se añade más agua desionizada con agitación hasta un peso final de suspensión de 80 g.

-caolín

[0153]Se pesa una muestra de suspensión co-molida suficiente para dar 5 g de material seco en un vaso de precipitados, se diluye hasta 60 g con agua desionizada y se mezcla con 5 cm3 de una solución de 1,0 % en peso de carbonato de sodio y 0,5 % en peso hexametafosfato de sodio. Se añade más agua desionizada con agitación hasta un peso final de suspensión de 80 g.

[0154]A continuación, se añade la suspensión en alícuotas de 1 cm3 al agua en la unidad de preparación de muestras conectada al Mastersizer S hasta que se muestra el nivel óptimo de oscurecimiento (normalmente 10 - 15%). A continuación, se lleva a cabo el procedimiento de análisis de la dispersión de la luz. El rango del instrumento seleccionado fue 300RF: 0,05-900 y la longitud del haz se estableció en 2,4 mm.

[0155]Para muestras co-molidas que contienen carbonato de calcio y fibra, se utiliza el índice de refracción del carbonato de calcio (1,596). Para muestras co-molidas de caolín y fibra se utiliza el RI para caolín (1,5295).

[0156]La distribución del tamaño de partículas se calcula a partir de la teoría de Mie y proporciona el resultado como una distribución diferencial basada en el volumen. Se interpreta que la presencia de dos picos distintos surge del mineral (pico más fino) y de la fibra (pico más grueso).

[0157]El pico mineral más fino se ajusta a los puntos de datos medidos y se resta matemáticamente de la distribución para dejar el pico de fibra, que se convierte en una distribución acumulativa. De manera similar, el pico de la fibra se resta matemáticamente de la distribución original para salir del pico mineral, que también se convierte a una distribución acumulativa. Ambas curvas acumulativas se pueden usar para calcular el tamaño medio de partícula (d50) y la pendiente de la distribución (d30/d70 x 100). La curva diferencial se puede utilizar para encontrar el tamaño de partícula modal tanto para la fracción mineral como para la fracción de fibra.

EJEMPLOS

Ejemplo 1

[0158]

1. Se produjo una lámina marrón de 150 g/m2 en una formadora de láminas manual. Se usó Percol (RTM) 292 como coadyuvante de retención a 600 ppm en base a los sólidos totales de las hojas finales.

2. Una vez formada la lámina marrón, se eliminó parte del agua retenida presionando manualmente la lámina con tres papeles secantes. No se observó adherencia entre los secantes y la hoja.

3. Luego se volteó la hoja base marrón para que el lado más liso quedara en la parte superior.

4. Una cantidad específica de Pino Botnia microfibrilada y Pulpa Kraft Blanqueada y carbonato de calcio (Intracarb 60) con un contenido total de sólidos de 7,88 en peso. Se midió el % (18 % de celulosa microfibrilada) para obtener el gramaje deseado para la capa superior blanca (las láminas se prepararon a 20 g/m2, 25 g/m2, 30 g/m2, 40 g/m2 y 50 g/m2). La muestra de celulosa microfibrilada/carbonato de calcio se diluyó luego hasta un volumen final de 300 ml usando agua del grifo.

5. Se vertió la muestra sobre la lámina marrón y se aplicó vacío. Se usó Polydadmac (1 ml de una solución al 0,2%) para ayudar a la formación de la capa superior blanca.

6. A continuación, se recogió el agua desechada y se añadió nuevamente a la lámina formada donde se aplicó vacío durante 1 minuto.

7. La hoja de dos capas se transfirió al secador Rapid Kothen (~89 °C, 1 bar) durante 15 minutos.

8. La muestra que quedó en el agua residual (ver paso 6) se recogió en un papel de filtro y se usó para calcular el gramaje real de la capa superior blanca para cada hoja individual.

9. A continuación, cada hoja se dejó durante la noche en un laboratorio acondicionado antes de realizar la prueba.

Resultados:

[0159]La formación de las hojas producidas con diferentes gramajes se muestra en la Figura 1. Las imágenes se obtuvieron con escaneo de reflectancia utilizando un escáner normal en las mismas condiciones para que puedan compararse directamente entre sí.

[0160]El brillo de las láminas producidas se muestra en la Figura 2. El brillo aumentó al aumentar los g/m2 del revestimiento superior blanco. La medición del brillo del lado marrón de las dos hojas de capas indicó que no se había producido ninguna penetración de la capa superior blanca a través de la hoja marrón.

[0161]PPS La rugosidad disminuyó con gramajes más altos de la capa superior blanca (ver Figura 3). El valor de rugosidad sólo para la chapa marrón fue de 7,9 pm. Esto muestra que la superficie se vuelve más lisa con un mayor gramaje de la capa superior.

Ejemplo 2

Ensayos 1-4

[0162]La máquina Fourdrinier funcionó a 60 pies/min (18 m/min). Se utilizó una “caja de entrada secundaria” para aplicar el recubrimiento. Se trataba de un dispositivo hecho a medida en el que el material fluye hacia una serie de “estanques” y luego a través de una presa y hacia la red. La caja de entrada secundaria personalizada no requiere un caudal tan alto como un GL& V Hydrasizer para formar una cortina, por lo que fue posible aumentar la celulosa microfibrilada y los sólidos de material particulado inorgánico utilizados y aun así lograr los pesos de capa objetivo. Trabajar con mayor contenido de sólidos significó que la caja de entrada secundaria podría ubicarse más lejos de la caja de entrada principal, en una posición donde la lámina estaba más consolidada y, sin embargo, la celulosa microfibrilada y la suspensión de material particulado inorgánico aplicada como capa superior aún podían deshidratarse adecuadamente antes de la prensa.

[0163]Con la caja de entrada secundaria colocada a poca distancia después de la línea húmeda, se aplicó una proporción de 1:1 de celulosa microfibrilada a material particulado orgánico para explorar los límites del proceso. Era evidente que la proporción 1:1 de celulosa microfibrilada a material particulado orgánico se drenaba más rápidamente que la proporción 1:4 de celulosa microfibrilada a material particulado orgánico, incluso aunque el gramaje de la celulosa microfibrilada aplicada al sustrato era mayor. El recubrimiento se aplicó inicialmente a 15 g/m2 y luego se aumentó gradualmente hasta 30 g/m2 sin problemas. Aunque la cobertura era buena, en una proporción 1:1 de celulosa microfibrilada a material particulado orgánico, el contenido de carga no era lo suficientemente alto para producir el brillo deseado.

[0164]El cálculo de la capa superior en g/m2 a partir del peso de la hoja y el contenido de cenizas se realizó de la siguiente manera.

W=peso, A=contenido de cenizas

Subíndices t=capa superior, b=capa inferior, s=lámina de dos capas.

[0165]La ceniza total de la lámina es la suma de los productos de contenido de cenizas y peso de cada capa, dividida por el peso total de la lámina.

[0166]El contenido de cenizas de la capa inferior se mide en la hoja de control sin recubrir, y el contenido de cenizas de la capa superior está directamente relacionado con el % en peso de la suspensión de partículas microfibriladas e inorgánicas. Debido a que la observación de la lámina y las secciones transversales SEM muestran que no se produce ninguna penetración del compuesto de suspensión de la capa superior de materia microfibrilada y de partículas inorgánicas en la base, se logra una retención del 100%. El peso de la capa inferior se puede eliminar de la ecuación anterior porque

y, por lo tanto, se puede reorganizar para dar el peso de la capa superior en términos de cantidades conocidas.

Wt = Ws x

(At ~Ab)

Pruebas 1-4

[0167]Se realizaron una serie de pruebas adicionales con la configuración utilizada en la Prueba 1. Se utilizó la máquina de papel Fourdrinier con diferentes pesos de capa sobre una base kraft sin blanquear 100% de madera blanda refinada a aproximadamente 500 ml de LCR. Capa superior compuesta por un 20% de celulosa microfibrilada, un 80% de mineral y una pequeña cantidad de floculante.

Resultados:

[0168]Los resultados se presentan en la Tabla 1. En la Tabla 1 se utilizan las siguientes abreviaturas.

BP: Papel base sin recubrimiento

T1: recubrimiento superior compuesto Ca 28 g/m2, 20 % celulosa microfibrilada, 80 % GCC.

T2: recubrimiento superior compuesto Ca 35 g/m2, 20% celulosa microfibrilada, 80% GCC.

T3: recubrimiento superior compuesto Ca 42 g/m2, 20% celulosa microfibrilada, 80% GCC.

T4: recubrimiento superior compuesto Ca 48 g/m2, 20% celulosa microfibrilada, 20% GCC, 60% talco.

Tabla 1

[0169]Las pruebas muestran que los resultados de brillo, porosidad y suavidad con varios gramajes de capa oscilan entre 28 g/m2 y 48 g/m2. No hubo impacto en Scott Bond ya que la rotura en la prueba de resistencia en dirección z siempre ocurrió en la lámina base, es decir, la capa superior era más fuerte que la base. El brillo frente al peso de la capa se representa en la FIG. 4.

[0170]La imagen microscópica electrónica de barrido de un sustrato recubierto en el punto T2 se muestra en la FIG. 5. La capa superior se aplicó a 35 g/m2 y consistía en 20 % en peso celulosa microfibrilada y 80 % en peso carbonato cálcico molido aplicado sobre un sustrato de 85 g/m2. Es evidente en la FIG. 5 que la capa superior se formó como una capa superior distinta sin [penetración en el sustrato base]. En la Fig. 6, se representa una imagen SEM en el punto de prueba 4. El recubrimiento se aplicó a 48 g/m2 y la capa superior comprende 20 % en peso de celulosa microfibrilada y 20 % en peso de carbonato de calcio molido y 60 % en peso de talco (es decir, una proporción de 1:4 de celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico) aplicado sobre un sustrato de 85 g/m2. FIG. 6 indica claramente que la capa superior se aplica para permanecer deseablemente como una capa sobre la superficie del sustrato.

Ensayo comparativo:

[0171]La Tabla 2 a continuación presenta datos sobre un cartón de revestimiento superior blanco convencional producido en una máquina de papel similar, pero utilizando una capa superior convencional aplicada a un sustrato base de 82 g/m2. La base estaba hecha de fibra Kraft de madera blanda sin blanquear, y la capa superior blanca estaba hecha con fibra Kraft de madera dura blanqueada (abedul), dentro del rango típico de cargas de relleno de hasta el 20%. La base tenía como objetivo 80 g/m2 y la capa blanca tenía como objetivo 60 g/m2. La Tabla 2 muestra un resultado típico sin celulosa microfibrilada, en el que se utilizó un 15%en peso de carga de un CCP escalenoédrico (Optical HB) en la capa blanca. La base era bastante más fuerte que en las Pruebas 1 a 4 anteriores, pero se puede ver que la caída en los índices de propiedades mecánicas debido a la adición de la capa superior también es bastante grande. Dado que la capa superior de prueba 1-4 puede alcanzar el brillo objetivo con un gramaje inferior que el sustrato superior blanco convencional, para un gramaje total fijo, el uso de FiberLean debería permitir al fabricante de tableros utilizar una mayor proporción de fibra larga sin blanquear en el producto y así conseguir un producto más resistente y rígido.

[0172]La Tabla 2 a continuación presenta las propiedades típicas del papel de varios grados de cartón liner convencional.

Tabla 2

Propiedades típicas del papel de calidades de cartón liner

ca. 120 g/m2 Soporte White Top Soporte White Top Soporte White Top Soporte White Top propiedades Test Kraft Test recubierto Kraft recubierto indicativas

A granel 1,15 1,15 1,05 1,05

Resistencia al

estallido [kPal<250 500 300 700>

Enlace interno [J/m2l 250 350 300 350

SCT cd [kN/ml 1,7- 3,0 - 2,3 3,0 -4,0

Cobb 60 segundos 30 30 30 30

[g/m2]

PPA [gml 3 3 2 2

R457, C2° [%] 65-7 75 80-8 77-82

[0173]Demostrar las propiedades de impresión de los cartones de revestimiento superiores blancos de la presente invención. FIG. 7 presenta una sección transversal de una muestra impresa en Flexografía. La tinta está en la parte superior de la capa superior, como debería.

Ejemplo 3.

[0174]De acuerdo con la configuración y los parámetros establecidos en los Ejemplos 1 y 2, se estudió la producción continua de sustratos recubiertos con diferentes gramajes de capa y sustratos base. Los ensayos 5-7 utilizaron un papel base (BP) hecho de 70% de madera dura y 30% de madera blanda, refinados juntos hasta ca. 400 ml de LCR, con un gramaje objetivo de 70 g/m2.

Los recubrimientos aplicados al BP en los Ensayos 5-7 se identifican como:

T5, aprox. Esmalte compuesto de 20 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC, sin aditivos) sobre papel base BP T6, aprox. Esmalte compuesto de 30 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC, sin aditivos) sobre papel base BP T7, aprox. Recubrimiento compuesto de 40 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC, sin aditivos) sobre papel base BP

[0175]La Tabla 3 presenta los datos obtenidos en los ensayos 5-7.

Tabla 3

[0176]Es evidente a partir de los datos presentados en la Tabla 4 que el brillo objetivo de la capa superior revestida sobre el sustrato oscuro se logró en todas las ejecuciones de las Pruebas 5-7.

Ejemplo 4

[0177]La Tabla 4 presenta datos sobre el rendimiento de impresión de sustratos de cartón de revestimiento recubiertos con una capa superior. Las referencias comparativas 1 y 2 comprenden papel para inyección de tinta revestido comercial y papel para inyección de tinta comercial no revestido, respectivamente. La muestra de impresión se compone de: revestimiento compuesto de 30 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC) sobre una base porosa (70 % madera dura y 30 % madera blanda, aprox. 400 ml CSF, 70 g/m2). Papel obtenido en un proceso de producción continuo. La muestra de impresión se realizó de acuerdo con el Ejemplo 3. La impresión por inyección de tinta de rollo a rollo se aplicó a 50 m/min.

[0178]La Tabla 4 presenta el resultado de impresión de las muestras de referencia comparativas 1 (papel especial para inyección de tinta, estucado y calandrado) y 2 (papel no estucado adecuado para inyección de tinta) frente a la muestra de impresión de una forma de realización de la presente invención.

Tabla 4

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un producto de papel o cartón que comprende:

(i) un sustrato que contiene celulosa; en el que el sustrato que contiene celulosa comprende o es pulpa Kraft oscura, pulpa reciclada o combinaciones de las mismas; y

(ii) una capa superior que comprende un material particulado inorgánico y al menos 5 % en peso a 30 % en peso de celulosa microfibrilada basado en el peso total de la capa superior,

en el que el contenido de material particulado inorgánico es del 67 % en peso al 92 % en peso basado en el peso total de la capa superior, en el que la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de 5 pm a 500 pm, medido mediante dispersión de luz láser,

en el que el material particulado inorgánico tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos 20 % en peso a al menos 95 % en peso de las partículas tienen un diámetro esférico equivalente (e.s.d.) de menos de 2 pm,

en el que el brillo medido (según la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior es al menos aproximadamente 65%;

en el que la capa superior tiene un gramaje de aproximadamente 15 g/m2 a aproximadamente 40 g/m2; y en el que la celulosa microfibrilada se deriva de un sustrato fibroso que comprende celulosa obtenida de una pulpa seleccionada del grupo que comprende una pulpa química, o una pulpa quimio-termomecánica, o una pulpa mecánica, o una pulpa para disolver, una pulpa de kenaf, una pulpa de mercado, una pulpa parcialmente carboximetilada, una pulpa de abacá, una pulpa de cicuta, una pulpa de abedul, una pulpa de pasto, una pulpa de bambú, una pulpa de palma, una cáscara de maní, o una combinación de las mismas, o una pulpa reciclada, o una fábrica de papel roto, o un flujo de residuos de una fábrica de papel, o residuos de una fábrica de papel.

2. Un método para fabricar un producto de papel o cartón, comprendiendo el método:

(a) proporcionar una red húmeda de pulpa, en donde la red húmeda de pulpa comprende o es pulpa Kraft oscura, pulpa reciclada o combinaciones de las mismas;

(b) proporcionar una suspensión de capa superior sobre la banda húmeda de pulpa usando un aplicador adecuado para formar una película a través de una ranura presurizada o no presurizada que se abre en la parte superior de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera;

en el que (i) la suspensión de la capa superior se proporciona en una cantidad que oscila entre 15 g/m2 y 40 g/m2; (ii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, en donde la celulosa microfibrilada se deriva de un sustrato fibroso que comprende celulosa obtenida de una pulpa seleccionada del grupo que comprende una pulpa química, o una pulpa quimiotermomecánica, o una pulpa mecánica, o una pulpa para disolver, una pulpa de kenaf, una pulpa de mercado, una pulpa parcialmente carboximetilada, una pulpa de abacá, una pulpa de cicuta, una pulpa de abedul, una pulpa de pasto, una pulpa de bambú, una pulpa de palma, una cáscara de maní o una combinación de las mismas, o una pulpa reciclada, restos de una fábrica de papel, una corriente de desechos de una fábrica de papel o desechos de una fábrica de papel, en donde la celulosa microfibrilada tiene un d50 que varía de 5 pm a 500 pm, medido mediante dispersión de luz láser; y (iii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de material particulado inorgánico para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos el 67 % en peso de material particulado inorgánico, basado en el peso total de la capa superior, en donde el material particulado inorgánico tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos 20 % en peso hasta al menos 95 % en peso de las partículas tiene un diámetro esférico equivalente (e.s.d.) inferior a 2 pm.

3. El producto según la reivindicación 1 o el método según la reivindicación 2, en el que el sustrato que contiene celulosa comprende pulpa Kraft sin blanquear o cartón reciclado.

4. El producto o método según la reivindicación 3, en el que la pulpa reciclada comprende cartón corrugado.

5. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el producto comprende o es un producto de cartón para envases con tapa blanca.

6. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el sustrato tiene un gramaje adecuado para su uso en un producto de cartón para envases, que comprende un gramaje que oscila entre 50 g/m2 y 500 g/m2.

7. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el material particulado inorgánico y la celulosa microfibrilada comprenden más del 95 % en peso de la capa superior, basado en el peso total de la capa superior.

8. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la capa superior comprende al menos un 70 % en peso de un material particulado inorgánico, basado en el peso total de la capa superior.

9. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la capa superior comprende al menos un 80%en peso de un material particulado inorgánico, basado en el peso total de la capa superior.

10. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la capa superior comprende al menos del 10 % en peso al 20 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior.

11. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la capa superior comprende al menos un material particulado inorgánico seleccionado del grupo que consiste en: carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla kandita anhidra, caolín, perlita, tierra de diatomeas, wollastonita, talco, hidróxido de magnesio, dióxido de titanio o trihidrato de aluminio, o combinaciones de los mismos.

12. El producto o método según la reivindicación 11, en el que el material particulado inorgánico comprende o es carbonato de calcio.

13. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el producto tiene una rugosidad PPS a 1000 kPa medida en la capa superior de no más de aproximadamente 6,0 pm y/o una rugosidad PPS a 1000 kPa medida en la capa superior que es al menos 2,0 pm menor que la rugosidad PPS del sustrato sin la capa superior.

14. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la capa superior comprende hasta 2 % en peso, en total, de aditivos seleccionados del grupo que consiste en: floculante, coadyuvante de formación/drenaje, espesante soluble en agua., almidón, coadyuvante de retención y combinaciones de los mismos.

15. El producto o método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la capa superior carece de compuesto orgánico adicional.

16. El producto o método según la reivindicación 15, en el que la capa superior carece de polímero catiónico, polímero aniónico o hidrocoloide de polisacárido.

17. El producto o método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la capa superior está desprovista de cera, poliolefinas y silicona.

18. El producto o método según la reivindicación 14, en el que el sustrato comprende hasta 1 % en peso de auxiliar de retención, basado en el peso total del sustrato.

19. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la capa superior consiste esencialmente en partículas inorgánicas y celulosa microfibrilada.

20. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que la capa superior es una capa exterior.

21. El producto o método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que el producto comprende una capa o capa adicional, o capas o capas adicionales, en la capa que comprende al menos aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior.

22. El producto según la reivindicación 21, en el que al menos una de las capas o capas adicionales es una capa o capa de barrera, o una capa o capa de cera, o una capa o capa de silicona.

23. El método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 22, en el que la banda húmeda de pulpa comprende pulpa Kraft sin blanquear o cartón reciclado.

24. El método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 23, en el que la banda húmeda de pulpa comprende más de aproximadamente 50 % en peso de agua, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa.

25. El método según la reivindicación 14, en el que la banda húmeda de pulpa comprende hasta aproximadamente 1 % en peso de coadyuvante de retención, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa.

26. El método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 25, en el que la suspensión de la capa superior comprende material particulado inorgánico y una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto de papel que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 15 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior.

27. El método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 26, en el que la suspensión de la capa superior se aplica usando una ranura presurizada que se abre encima de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera.

28. El método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 26, en el que la suspensión de la capa superior se aplica usando una recubridora de cortina.