ES3041925T3

ES3041925T3 - New substrate

Info

Publication number: ES3041925T3
Application number: ES22722738T
Authority: ES
Inventors: Olivia Markbo; Mats Alden; Ulf Nyman; Fredrik Nordström
Original assignee: Billerud AB
Current assignee: Billerud AB
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2025-11-17
Anticipated expiration: 2042-04-13
Also published as: EP4074891A1; EP4074891B1; EP4323584B1; ES2975591T3; US20240191433A1; EP4323584A1; FI4074891T3; WO2022219043A1; CN117222793A; HUE065633T2; BR112023020997A2; FI4323584T3

Abstract

Se proporciona un papel de alta densidad con un gramaje medido según la norma ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida según la norma ISO 534:2011 superior a 1000 kg/m3, en el que el papel de alta densidad está impregnado en cada lado con 0,3-4,0 g/m2, como por ejemplo 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Nuevo sustrato

[0003] Campo técnico

[0004] La presente divulgación se refiere a un sustrato de papel que se va a usar en un material de múltiples capas para envasado de productos sensibles a oxígeno, tal como alimentos.

[0005] Antecedentes

[0006] Los laminados de envasado basados en cartón para envasado de alimentos líquidos incluyen habitualmente una lámina de aluminio para hacer que el recipiente de envasado sea hermético al gas, en particular hermético a oxígeno.

[0007] Para facilitar el reciclaje y reducir la huella de carbono, sería beneficioso encontrar una alternativa al papel de aluminio.

[0008] WO 2011/003565 divulga un laminado de envasado en el que la lámina de aluminio se reemplaza con un papel o material basado en celulosa (un “sustrato”) que se recubre previamente y entonces se cubre con una capa depositada de vapor de metal. Se establece que el peso base (gramaje) del sustrato es preferentemente de 20 a 100 g/m2.

[0009] Una solicitud de patente posterior, WO 2017/089508, divulga detalles adicionales sobre este sustrato, específicamente, que es un papel de barrera de superficie compacta que tiene una densidad de 800 kg/m3 o mayor, un valor de rugosidad de superficie menor de 450 ml/min (Bendtsen, ISO 8791 -2), un espesor de 60 pm o menor y un gramaje de 60 g/m2 o menor. Un ejemplo específico del papel de barrera de superficie compacta es “Super Perga WS” (papel nórdico) que tiene un gramaje de 32 g/m2 y un valor de rugosidad de superficie de aproximadamente 200 ml/min.

[0010] Sumario

[0011] Un objetivo de la presente divulgación es proporcionar un nuevo sustrato basado en celulosa que mejore las propiedades de barrera de los envases de lámina no de aluminio. Otro objetivo es proporcionar un nuevo sustrato basado en celulosa que facilite el reciclaje de un material de envasado que comprende el sustrato. Un objetivo general final es reducir el impacto ambiental de los materiales de envasado.

[0012] Por consiguiente, se proporciona la siguiente lista detallada de realizaciones de la presente divulgación:

[0013] 1. Un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por arriba de 1000 kg/m3 y en donde el papel de alta densidad se impregna en cada lado con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-3.o g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS).

[0014] 2. El papel de alta densidad del punto 1, que se forma a partir de al menos 50 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 85 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 95 % en peso seco de pulpa kraft.

[0015] 3. El papel de alta densidad del punto 1 o 2, en donde 20-65 % en peso seco, tal como 30-60 % en peso seco, de la pulpa usada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera dura.

[0016] 4. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, en donde 35-80 % en peso seco, tal como 40 70 % en peso seco, de la pulpa usada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera blanda, preferentemente madera blanda que se ha sometido a refinación de alta consistencia (HC).

[0017] 5. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene una capa superior y una capa inferior.

[0018] 6. El papel de alta densidad del punto 5, en donde la capa superior se forma a partir de al menos 50 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera dura.

[0019] 7. El papel de alta densidad del punto 5 o 6, en donde la capa inferior se forma a partir de al menos 50 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera blanda.

[0020] 8. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, en donde el gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 es 35-65 g/m2.

[0021] 9. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, en donde al menos un lado del papel de alta densidad tiene una rugosidad de Bendtsen medida de acuerdo con SS-ISO 8791 -2:2013 de 7-80 ml/min, tal como 8-70 ml/min, tal como 10-60 ml/min, tal como 30-60 ml/min.

[0022] 10. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene un índice de desgarro medido en la dirección de máquina (MD) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 de al menos 4,1 mNm2/g, tal como al menos 4,4 mNm2/g.

[0023] 11. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene un índice de desgarro medido en la dirección transversal (CD) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 de al menos 4,9 mNm2/g, tal como al menos 5,3 mNm2/g.

[0024] 12. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene un contenido de cenizas medido de acuerdo con ISO 2144:2015 del papel de alta densidad es menor de 5 % en peso seco, tal como menor de 3 % en peso seco, tal como menor de 1 % en peso seco.

[0025] 13. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, que tiene un número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de 33-50, tal como 35-45, después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004.

[0026] 14. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, que tiene una Drenabilidad de Norma Canadiense (CSF) medida de acuerdo con ISO 5267-2:2001 de al menos 200 ml, tal como 200-450 ml, tal como 200-350 ml, después del repulpado de acuerdo con el método de repulpado Valmet llevado a cabo en un repulpeador Valmet del tipo HD400.

[0027] 15. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, que tiene un contenido de partículas finas medido con un L&W Fibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) de menos de 40 %, tal como menos de 34 %, tal como menos de 32 %, después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004, en donde las partículas finas se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm.

[0028] 16. Un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por arriba de 1000 kg/m3 y en donde el papel de alta densidad se impregna en al menos un lado con una composición que comprende alcohol polivinílico (PVOH) y glioxal.

[0029] 17. El papel de alta densidad del punto 16, en donde la relación de peso seco de glioxal a PVOH en la composición está entre 3:100 y 12:100, preferentemente entre 4:100 y 9:100, más preferentemente entre 5:100 y 8:100. 18. Un método para formar un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2, este método que comprende los pasos de:

[0030] - impregnar cada lado de un sustrato de papel con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS) para obtener un sustrato impregnado; y - supercalandrar el sustrato impregnado para obtener el papel de alta densidad.

[0031] 19. El método del punto 18, en donde el paso de impregnación comprende adicionar una composición acuosa que comprende el polímero a cada lado del sustrato de papel.

[0032] 20. El método del punto 19, en donde la viscosidad medida a 60 °C de la composición acuosa es 55-90 mPa*s.

[0033] 21. El método del punto 19 o 20, en donde la concentración del polímero en la composición acuosa es 7,0 % -13,0 % (p/v), tal como 8,0 %-12,0 % (p/v).

[0034] 22. El método de cualquiera de los puntos 19-21, en donde el polímero es PVOH y la composición acuosa comprende además un agente de reticulación de glioxal.

[0035] 23. El método de cualquiera de los puntos 19-22, en donde la relación en peso seco de PVOH a agente de reticulación de glioxal en la composición acuosa es de 100:3 a 100:8, tal como 100:4 a 100:7.

[0036] 24. El método de cualquiera de los puntos 18-23, en donde el sustrato impregnado que ingresa en el paso de supercalandrado tiene un contenido de humedad de 11,0 %-20,0 %, preferentemente 12,0 % -19,0 %, más preferentemente 13,5 % -18,0 %.

[0037] 25. El método del punto 24, en donde el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación a un contenido de humedad por debajo de 11 % y entonces se vuelve a humedecer antes del paso de supercalandrado al contenido de humedad de 11,0% -20,0%, preferentemente 12,0% -19,0%, más preferentemente 13,5 % -18,0%.

[0038] 26. El método del punto 25, en donde el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación a un contenido de humedad por debajo de 10%.

[0039] 27. El método del punto 26, en donde el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación a un contenido de humedad por debajo de 9 %.

[0040] 28. El método de cualquiera de los puntos 18-27, en donde el paso de impregnación se lleva a cabo por medio de una prensa de encolado o una prensa de película.

[0041] 29. El método de cualquiera de los puntos 18-28, en donde el número de espacios entre rodillos del paso de supercalandrado es 7-19, tal como 11-17.

[0042] 30. El método de cualquiera de los puntos 18-29, en donde la temperatura de superficie de los rodillos térmicos del paso de supercalandrado es 120-160 °C.

[0043] 31. El método de cualquiera de los puntos 18-30, en donde el impulso de espacio entre rodillos total del paso de supercalandrado es al menos 600 kPa*s.

[0044] 32. El método de cualquiera de los puntos 18-31, en donde el sustrato de papel se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 85 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 95 % en peso seco de pulpa kraft.

[0045] 33. El método de cualquiera de los puntos 18-32, en donde el sustrato de papel se forma a partir de 20-65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como 30-60 % en peso seco de pulpa de madera dura.

[0046] 34. El método de cualquiera de los puntos 18-33, en donde el sustrato de papel se forma a partir de 35-80 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como 40-70 % en peso seco de pulpa de madera blanda.

[0047] 35. El método del punto 34, en donde la pulpa de madera blanda se ha sometido a refinación de alta consistencia (HC).

[0048] 36. El método de cualquiera de los puntos 18-35, en donde el sustrato de papel tiene una primera capa y una segunda capa.

[0049] 37. El método del punto 36, en donde se usa un primer alambre para formar una primera red que se convierte en la capa superior y se usa un segundo alambre para formar una segunda red que se convierte en la segunda capa, cuya primera y segunda red se unen.

[0050] 38. El método del punto 37, en donde la primera red se forma a partir de una primera pasta de papel que comprende al menos 50% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera dura.

[0051] 39. El método del punto 38, en donde el número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la primera pasta de papel es 33-45.

[0052] 40. El método de cualquiera de los puntos 37-39, en donde la segunda red se forma a partir de una segunda pasta de papel que comprende al menos 50 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera blanda, preferentemente pulpa de madera blanda que se ha sometido a refinación de alta consistencia (HC).

[0053] 41. El método del punto 40, en donde el número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la segunda pasta de papel es 25-35.

[0054] 42. El método de cualquiera de los puntos 36-41, en donde la segunda capa se impregna con una mayor cantidad de polímero que la primera capa.

[0055] 43. El método de cualquiera de los puntos 18-42, en donde la densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 del papel de alta densidad es superior a 1000 kg/m3, tal como superior a 1050 kg/m3.

[0056] 44. Un papel recubierto que comprende un papel de alta densidad de acuerdo con cualquiera de los puntos 1 -17, en donde una superficie del papel de alta densidad se proporciona con un recubrimiento de barrera que comprende alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), un almidón o derivado de almidón, una celulosa nano o microfibrilar, cloruro de polivinilideno (PVDC) o una poliamida.

[0057] 45. El papel recubierto del punto 44, en donde el recubrimiento de barrera comprende PVOH en una cantidad de 1-3 g/m2.

[0058] 46. Uso de un material de múltiples capas para envasar un producto alimenticio u otro producto sensible a oxígeno, en donde una capa del material de múltiples capas es un papel de alta densidad de acuerdo con cualquiera de los puntos 1 -17, siempre que el producto alimenticio no sea un producto alimenticio líquido, semilíquido o viscoso.

[0059] 47. El uso del punto 46, en donde el material de múltiples capas comprende un papel recubierto de acuerdo con el punto 44 o 45.

[0060] 48. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos 1 -17, que no está recubierto con PECVD o PVD.

[0061] 49. El método de cualquiera de los puntos 18-43, siempre que el método no comprenda recubrimiento PECVD o PVD del papel de alta densidad.

[0062] 50. El papel recubierto del punto 44 o 45, que no está recubierto con PECVD o PVD.

[0063] 51. El uso del punto 46 o 47, en donde el material de múltiples capas no comprende un recubrimiento PECVD o PVD.

[0064] Breve descripción de los dibujos

[0065] La figura 1A es una imagen SEM de una porción de superficie del sustrato de papel producido en el ejemplo 1A más adelante.

[0066] La figura 1B es una imagen SEM de una porción de superficie del sustrato de papel impregnado con PVOH producido en el ejemplo 1B más adelante.

[0067] La figura 1C es una imagen SEM de una porción de superficie del papel de alta densidad producido en el ejemplo 1C más adelante.

[0068] La Figura 2 es una imagen SEM de una sección transversal del papel de alta densidad producido en el ejemplo 1C más adelante.

[0069] La figura 3 es una gráfica que muestra la tasa de transmisión de oxígeno (ml/muestra) antes y después del pliegue y despliegue de papeles recubiertos con PVOH descritos en el ejemplo 2 más adelante.

[0070] Descripción detallada

[0071] Como un primer aspecto de la presente divulgación, se proporciona un papel de alta densidad como se define en la presente reivindicación 1.

[0072] Esta alta densidad se obtiene preferentemente por supercalandrado. Por consiguiente, el papel de alta densidad de la presente divulgación se supercalandra preferentemente. En una realización, la densidad es al menos 1050 kg/m3, tal como al menos 1070 kg/m3. Un límite superior habitual para la densidad puede ser 1300 kg/m3.

[0073] El papel de alta densidad se impregna en cada lado con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero. “Impregnado” significa que el polímero en un grado sustancial ha penetrado en la red de fibra. Sin embargo, no significa necesariamente que la red de fibra, a través de su dirección de espesor, se haya saturado completamente con el polímero. En consecuencia, el papel de alta densidad puede comprender poros sin relleno, especialmente en el medio. Aquí también se refiere al análisis sobre la figura 2 más adelante. Por lo tanto, se puede determinar por una imagen SEM de una sección transversal del papel de alta densidad que el polímero ha penetrado en la red de fibras en lugar de formar una capa de recubrimiento sobre la superficie.

[0074] El polímero se selecciona del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS). Los ejemplos preferidos del polímero son PVOH, EVOH y CMC. En una realización, el polímero es PVOH o EVOH.

[0075] Para facilitar la aplicación del polímero, es preferentemente soluble en agua o dispersable en agua.

[0076] El polímero más preferido en el grupo es PVOH. El grado de hidrólisis del PVOH puede ser 96 %-100%, tal como 97 %-100%, tal como 97 %-99 %. Un PVOH que tiene un alto grado de hidrólisis es menos sensible al agua y se prefiere, tanto en producción como en uso. El peso molecular promedio en peso (Mw) del PVOH es preferentemente menor de 100.000 g/mol, tal como 10.000-90.000 g/mol, tal como 30.000-80.000 g/mol. Se prefiere un Mw relativamente bajo de este tipo durante la impregnación puesto que tiene una viscosidad relativamente baja a una concentración relativamente alta. Un PVOH de bajo Mw tiene una mayor tendencia a penetrar en la red de fibra en lugar de permanecer en la superficie del papel.

[0078] La viscosidad del PVOH cuando se mide de acuerdo con DIN 53015 es preferentemente menor de 20 mPa*s, tal como 5-16 mPa*s, tal como 6-13 mPa*s.

[0080] El grado de polimerización (DP) del PVOH es preferentemente menor de 3000, tal como 1000-2000. El DP se puede determinar a partir del grado promedio de viscosidad de polimerización derivado de la viscosidad en agua. En este caso, la viscosidad se mide en una solución acuosa al 4 % a 20 °C y se determina por un viscosímetro de tipo rotativo de motor sincronizado Brookfield.

[0082] Un ejemplo de un PVOH adecuado es Poval 10/98 de Kuraray, que tiene una viscosidad de 10 mPa*s, un grado de hidrólisis de 98 %, un DP de aproximadamente 1400 y un Mw de aproximadamente 61.000 g/mol. Otro ejemplo es Poval 6/98 de Kuraray, que tiene una viscosidad de 6 mPa*s y un grado de hidrólisis de 98 %.

[0084] El PVOH o EVOH puede comprender un reticulante, tal como glioxal. La relación de peso seco de glioxal a PVOH puede estar entre 3:100 y 12:100, preferentemente entre 4:100 y 9:100, más preferentemente entre 5:100 y 8:100.

[0085] En algunas aplicaciones puede ser beneficioso seleccionar EVOH como el polímero. El EVOH tiene una alta resistencia a la humedad y excelentes propiedades de barrera al oxígeno. Un ejemplo de un EVOH es Exceval® AQ-4104 de Kuraray, que proporciona baja viscosidad.

[0087] Como se mencionó anteriormente, el polímero también puede ser NCC, que es una forma de nanocelulosa, pero no es lo mismo que celulosa microfibrilar (“MFC”) o celulosa nanofibrilar (“NFC”). En tanto que el término “MFC” se puede usar en general e incorrectamente para todos los tipos de celulosa desfibrilada, existe una visión más científica de que “MFC” debe denotar fibras o fibrillas o agregados de fibrillas de partículas de celulosa a nanoescala con al menos una dimensión de menos de 100 nm. Por lo tanto, la MFC puede contener partículas más largas, llamadas “fibrillas”, que tienen un ancho de 10-100 nm y una longitud de al menos 1 gm, tal como hasta 10 gm, tal como más de 10 gm.

[0089] Tanto MFC como NFC tienen una relación de aspecto de 50 o más, en tanto que NCC puede definirse como que tiene una relación de aspecto menor de 50, por ejemplo, de acuerdo con el borrador de la norma TAPPI WI3021.

[0090] El término “NCC” se usa para partículas más cortas y partículas “tipo varilla”, que tienen un ancho de 3-50 nm y una longitud de 100 hasta 1000 nm, tal como de 100 a 900 nm, tal como de 100 a 500 nm, tal como de 100 a 200 nm. Las dimensiones preferidas de NCC para el propósito de impregnación y llenado de poros en un papel formado, lo que significa que la mayoría de las partículas de NCC en la composición deben tener esta dimensión, tal vez una longitud de 100-500 nm, tal como 100-200 nm y un ancho de 3-50 nm.

[0092] En una realización, el papel de alta densidad se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa química, tal como al menos 85 % en peso seco de pulpa química, tal como al menos 95 % en peso seco de pulpa química. La pulpa química es preferentemente pulpa kraft, pero también puede ser pulpa de sulfito (es decir, pulpa obtenida por el proceso de pulpa de sulfito).

[0094] En una realización, 20-65 % en peso seco, tal como 30-60 % en peso seco, de la pulpa usada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera dura. En una realización alternativa o complementaria, 35-80 % en peso seco, tal como 40-70 % en peso seco, de la pulpa usada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera blanda. Una ventaja de incluir pulpa de madera dura es que se colapsa relativamente fácil durante la refinación, en tanto que todavía permite una deshidratación eficiente en la sección de alambre de la máquina de papel. Un beneficio de incluir pulpa de madera blanda es la capacidad de funcionamiento mejorada en la máquina de papel y las propiedades beneficiosas de resistencia/tenacidad en el papel resultante. Las últimas propiedades se pueden mejorar al someter la pulpa de madera blanda a refinación de alta consistencia (HC).

[0096] En una realización, el papel de alta densidad tiene una capa superior y una capa inferior. En esta construcción, las propiedades de la capa superior se pueden adaptar para recibir otra capa de barrera, en tanto que las propiedades de la capa inferior se adaptan para resistencia/tenacidad. De manera alternativa, la capa superior se puede adaptar para la impresión, en tanto que la capa inferior está recubierta con una o más capas adicionales.

[0098] En una realización, la capa superior se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera dura. La pulpa de madera dura puede proporcionar una superficie mejorada para impresión u otra capa de barrera.

[0100] En una realización, la capa inferior se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera blanda. Como se mencionó anteriormente, la madera blanda se asocia con una mejor capacidad de funcionamiento en la máquina de papel y proporciona propiedades beneficiosas de resistencia/dureza en el producto de papel resultante.

[0102] En una realización, el lado de capa inferior se impregna con una mayor cantidad de polímero que la capa superior.

[0103] En una realización, el gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 es 35-65 g/m2. Un gramaje relativamente bajo puede ser beneficioso puesto que puede requerir menos polímero en una aplicación de envasado, por ejemplo, a fin de hacer sellos herméticos y duraderos cuando se transforma el material laminado en envases de forma cuboide llenos y sellados. A su vez, el uso de menos polímero facilita las corrientes de reciclaje de alto contenido de fibra. También hay indicios de que la integridad del paquete mejora cuando el gramaje del sustrato de papel es menor. Sin embargo, la resistencia y dureza del papel pueden ser insuficientes si el gramaje es demasiado bajo.

[0105] En una realización, al menos un lado del papel de alta densidad tiene una rugosidad de Bendtsen medida de acuerdo con SS-ISO 8791-2:2013 de 7-80 ml/min, tal como 8-70 ml/min, tal como 10-60 ml/min, tal como 30-60 ml/min. Preferentemente, ambos lados del papel de alta densidad tienen una rugosidad de Bendtsen medida de acuerdo con SS- ISO 8791-2:2013 de 7-80 ml/min, tal como 8-70 ml/min, tal como 10-60 ml/min.

[0107] Preferentemente, las propiedades beneficiosas de barrera y reciclaje se obtienen sin sacrificar la resistencia, tal como la resistencia a la tracción y resistencia al desgarro.

[0109] El índice de tracción medido en la MD de acuerdo con ISO 1924-3:2005 es preferentemente superior a 100 Nm/g, tal como 110-150 Nm/g. El índice de tracción medido en la CD de acuerdo con ISO 1924-3:2005 es preferentemente superior a 50 Nm/g, tal como 55-90 Nm/g, tal como 65-90 Nm/g.

[0111] En una realización, el índice de desgarro medido en la dirección de máquina (MD) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 es al menos 4,1 mNm2/g, tal como al menos 4,4 mNm2/g y/o el índice de desgarro medido en la dirección transversal (CD) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 de al menos 4,9 mNm2/g, tal como al menos 5,3 mNm2/g. Los límites superiores habituales en MD y CD pueden ser 6,5 mNm2/g y 7,5 mNm2/g, respectivamente.

[0113] Preferentemente, la alta densidad se obtiene sin ninguna adición sustancial de agente relleno inorgánico a la pasta de papel. La sílice o bentonita usada como agente de retención, habitualmente en una cantidad de menos de 1 kg por tonelada de pulpa seca, no se considera un agente de relleno inorgánico. Por consiguiente, el contenido de cenizas medido de acuerdo con ISO 2144:2015 del papel de alta densidad es preferentemente menor de 5 % en peso seco, tal como menor de 3 % en peso seco, tal como menor de 1 % en peso seco.

[0115] El papel de alta densidad de la presente divulgación se puede obtener sin refinación extensiva de baja consistencia (LC), lo que mejora la velocidad del proceso de fabricación de papel (y reduce su consumo de energía) y facilita el reciclaje. Esta refinación comparativamente limitada se puede reflejar en la capacidad de drenaje medida después del repulpado. En una realización, el papel de alta densidad exhibe un número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de 33-50, tal como 35-45, después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004. Otro valor de drenabilidad es la Drenabilidad de Norma Canadiense (CSF). En una realización, el papel de alta densidad exhibe una CSF medida de acuerdo con ISO 5267-2:2001 de al menos 200 ml, tal como 200-450 ml, tal como 200-350 ml, después del repulpado de acuerdo con el método de repulpado Valmet llevado a cabo en un repulpador Valmet del tipo HD400. El método de repulpado Valmet se describe más adelante en la sección de ejemplos.

[0117] Un grado moderado de refinación también se puede reflejar por un contenido de partículas finas relativamente bajo. En una realización, el papel de alta densidad tiene un contenido de partículas finas medido con un L&W Fibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) de menos de 40 %, tal como menos de 34 %, tal como menos de 32 %, después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004. “Partículas finas” se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm. El L&W Fibretester+ funciona de acuerdo con ISO 16065-2:2014. Un límite inferior habitual para el contenido de partículas finas es 15 % o 20%.

[0119] Como una configuración del primer aspecto, se proporciona un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por arriba de 1000 kg/m3 y en donde el papel de alta densidad se impregna en al menos un lado con una composición que comprende alcohol polivinílico (PVOH) y glioxal.

[0121] Las realizaciones del primer aspecto analizado anteriormente se aplican a la configuraciónmutatis mutandis,

[0122] Por consiguiente, la relación de peso seco de glioxal a PVOH en la composición de la configuración puede estar entre 3:100 y 12:100, preferentemente entre 4:100 y 9:100, más preferentemente entre 5:100 y 8:100.

[0123] En una realización, el papel de alta densidad del primer aspecto (y su configuración) no está recubierto con PECVD o PVD. Sin embargo, el papel de alta densidad de esta realización se puede proponer para recubrimiento PECVD o PVD. PECVD significa deposición química de vapor mejorada con plasma. PVD significa deposición de vapor de plasma.

[0125] Como un segundo aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método para formar un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2, este método que comprende los pasos de:

[0127] - impregnar cada lado de un sustrato de papel con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS) para obtener un sustrato impregnado; y

[0129] - supercalandrar el sustrato impregnado para obtener el papel de alta densidad.

[0131] En una realización, el paso de impregnación comprende adicionar una composición acuosa que comprende el polímero a cada lado del sustrato de papel. La viscosidad medida a 60 °C de la composición acuosa puede ser 55 90 mPa*s. Esta viscosidad relativamente baja facilita la penetración del polímero en la red de fibras. La concentración del polímero en la composición acuosa es preferentemente 7,0% -13,0% (p/v), tal como 8,0%-12,0% (p/v).

[0133] La medición de viscosidad a 60 °C se lleva a cabo preferentemente usando un viscosímetro rotacional Brookfield equipado con husillo no. 3 a 100 rpm.

[0135] En una realización, el polímero es PVOH o EVOH y la composición acuosa comprende además un agente de reticulación, tal como un agente de reticulación de glioxal. La relación en peso seco de PVOH o EVOH a agente de reticulación de glioxal en la composición acuosa puede ser de 100:3 a 100:8, tal como de 100:4 a 100:7.

[0136] La composición acuosa puede comprender además partículas inorgánicas, preferentemente en una cantidad baja.

[0137] Para facilitar la densificación y la impregnación, el sustrato impregnado que ingresa en el paso de supercalandrado preferentemente tiene un contenido de humedad relativamente alto, tal como 11,0% -20,0%. Más preferentemente, el contenido de humedad es 12,0%-19,0%, tal como 13,5 %-18,0%.

[0139] En una realización, el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación a un contenido de humedad por debajo de 11 %, tal como por debajo de 10%, tal como por debajo de 9 %. Entonces, se vuelve a humedecer antes del paso de supercalandrado, por ejemplo, a un contenido de humedad en el intervalo de 11,0%-20,0%, 12,0%-19,5 % o 13,5 %-18,0%.

[0141] El paso de impregnación se lleva a cabo preferentemente por medio de una prensa de encolado o una prensa de película. Una prensa de película es el equipo más preferido. La prensa de película puede ser una película OptiSizer (Valmet) o un SpeedSizer (Voith).

[0143] El número de espacios entre rodillos del paso de supercalandrado puede ser 7-19, preferentemente 11-17. La temperatura de superficie de los rodillos térmicos del paso de supercalandrado puede ser 120-160 °C.

[0145] El impulso de espacio entre rodillos total del paso de supercalandrado puede ser al menos 600 kPa*s.

[0147] En una realización del segundo aspecto, la consistencia de caja de entrada o las consistencias de caja de entrada en caso de un papel de múltiples capas está/están en el intervalo de 0,06 %- 0,60%, tal como 0,10%-0,40%, tal como 0,10%-0,30%. Estas consistencias relativamente bajas facilitan la producción de un papel de baja porosidad, lo que significa una alta densidad.

[0149] En una realización, el sustrato de papel del segundo aspecto se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa química, tal como al menos 85 % en peso seco de pulpa química, tal como al menos 95 % en peso seco de pulpa química. La pulpa química es preferentemente pulpa kraft, pero también puede ser pulpa de sulfito.

[0151] En una realización, el sustrato de papel del segundo aspecto se forma a partir de 20-65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como 30-60 % en peso seco de pulpa de madera dura y/o 35-80 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como 40-70 % en peso seco de pulpa de madera blanda.

[0153] Cuando se usa pulpa de madera blanda, se puede haber sometido a refinación de alta consistencia (HC), es decir, refinación a una consistencia de 20%-40%, tal como 25 %- 38 %. La energía específica del paso de refinación de HC puede ser al menos 100 kWh/tonelada, tal como al menos 150 kWh/tonelada, tal como 150-300 kWh/tonelada.

[0154] La “tonelada” de la unidad significa tonelada de fibra seca.

[0155] Los efectos de la o las pulpas de selección se describen anteriormente en relación con el primer aspecto.

[0156] En una realización, el sustrato de papel del segundo aspecto tiene una primera capa y una segunda capa. Se puede usar un primer alambre para formar una primera red que se convierte en la capa superior y se puede usar un segundo alambre para formar una segunda red que se convierte en la segunda capa, cuya primera y segunda red se unen.

[0157] La primera red se puede formar a partir de una primera pasta de papel que comprende al menos 50% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera dura. La consistencia de caja de entrada de la primera pasta de papel puede ser 0,12 %-0,60%, tal como 0,18 %-0,35 %.

[0158] El número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la primera pasta de papel en la caja de entrada puede ser 33-45. Este número de SR puede facilitar una densidad suficientemente alta sin provocar problemas de deshidratación y/o reciclaje y se puede obtener al ajustar el grado de refinación de baja consistencia (LC).

[0159] La segunda red se puede formar a partir de una segunda pasta de papel que comprende al menos 50% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65 % en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa de madera blanda. Esta pulpa de madera blanda preferentemente se ha sometido a refinación de alta consistencia (HC) (las energías específicas adecuadas se analizaron anteriormente). La consistencia de caja de entrada de la segunda pasta de papel puede ser 0,06 %-0,40%, tal como 0,10%-0,25 %.

[0160] En una realización, la consistencia de caja de entrada de la segunda pasta de papel es menor que la consistencia de caja de entrada de la primera pasta de papel.

[0161] El número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la segunda pasta de papel en la caja de entrada puede ser 25-35. Este número de SR puede facilitar una densidad suficientemente alta sin provocar problemas de deshidratación y/o reciclaje y se puede obtener al ajustar el grado de refinación de baja consistencia (LC).

[0162] Preferentemente, las pastas de papel comprenden menos de 2 % en peso de agente de relleno inorgánico, tal como menos de 1 % en peso seco de agente de relleno inorgánico, tal como sustancialmente sin agente de relleno inorgánico.

[0163] En una realización, el lado de segunda capa se impregna con una mayor cantidad de polímero que la primera capa.

[0164] De otro modo, las realizaciones del primer aspecto analizado anteriormente se aplican al segundo aspectomutatis mutandis,

[0165] Como se demuestra en la sección de ejemplos más adelante, el papel de alta densidad del primer aspecto es un sustrato excelente para un recubrimiento, en particular un recubrimiento de barrera al oxígeno. Como tercer aspecto de la presente divulgación, se proporciona, por lo tanto, un papel recubierto que comprende un papel de alta densidad de acuerdo con el primer aspecto, en donde una superficie del papel de alta densidad se proporciona con un recubrimiento de barrera, por ejemplo, que comprende alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), un almidón o derivado de almidón, una celulosa nano o microfibrilar, cloruro de polivinilideno (PVDC) o una poliamida. Un recubrimiento de barrera preferido comprende PVOH y/o EVOH, por ejemplo, en una cantidad de 1-3 g/m2.

[0166] En una realización, el papel recubierto del tercer aspecto no está recubierto con PECVD o PVD.

[0167] En una realización, el papel recubierto del tercer aspecto comprende varias capas de barrera, por ejemplo, incluida una capa de barrera de vapor de agua.

[0168] El papel recubierto del tercer aspecto se puede usar para envasar productos sensibles a oxígeno, tal como alimentos secos y/o grasos. Ejemplos de alimentos grasos son el queso, mantequilla y productos para untar. Este envase puede ser un envase de envoltura continua o un envase de forma, llenado, sellado (FFS), por ejemplo, en bolsas. También puede ser envasado en un frasco, bandeja, recipiente para untar con tapa, tubo plegable, paquete de concha de almeja, funda, sobre o envoltura. Otra aplicación es el uso como una ventana de envase. En estas aplicaciones, el material de envasado habitualmente se somete a pliegue o un tipo similar de tensión (por ejemplo, pliegue, estiramiento), lo que hace que el material de envasado basado en el papel de alta densidad de la presente divulgación sea particularmente adecuado.

[0169] Como un cuarto aspecto de la presente divulgación, se proporciona un uso de un material de múltiples capas para envasar un producto alimenticio u otro producto sensible a oxígeno, en donde una capa del material de múltiples capas es un papel de alta densidad de acuerdo con el primer aspecto, siempre que el producto alimenticio no sea un producto alimenticio líquido, semilíquido o viscoso. En el contexto de la presente divulgación, “alimento líquido” incluye agua.

[0171] Las aplicaciones del cuarto aspecto se analizan anteriormente en relación con el tercer aspecto.

[0173] El material de múltiples capas del cuarto aspecto puede comprender un papel recubierto de acuerdo con el tercer aspecto.

[0175] En una realización, el material de múltiples capas del cuarto aspecto no comprende un recubrimiento PECVD o PVD.

[0177] Ejemplos

[0179] Ejemplo 1

[0181] 1A: Producción de sustrato de papel

[0183] Se proporcionaron dos pulpas: i) una pulpa kraft blanqueada por ECF de madera blanda (es decir, una mezcla de pino y abeto); y ii) una pulpa kraft blanqueada por ECF de madera dura (es decir, abedul).

[0185] La pulpa de madera blanda se refinó usando refinadores de alta consistencia (HC) a una energía específica de 225 kWh/tonelada. La pulpa refinada con HC entonces se mezcló en una caja de mezcla con una pulpa rota que comprende una mezcla de pulpas de madera blanda y madera dura blanqueadas (la mayoría de la rotura se obtuvo de la misma producción de papel). La proporción de productos rotos en esta mezcla a base de madera blanda fue 30%. La mezcla basada en madera blanda se refinó entonces por refinación de baja consistencia (LC) a una energía específica de 75 kWh/tonelada. Esta refinación LC dio por resultado un Schopper-Riegler (°SR) de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de~3O °SR.

[0187] La pulpa de madera dura se mezcló por separado con el mismo tipo de rotura y entonces se refinó por refinación de baja consistencia usando una energía específica de 85 kWh/tonelada. La proporción de productos rotos en la mezcla basada en madera dura fue 20%. La mezcla basada en madera dura refinada por LC obtuvo un valor de Schopper-Riegler (°SR) de ~38 °SR.

[0189] A cada una de las dos corrientes de fibra, se adicionaron productos químicos de fabricación de papel (4 kg/tonelada de almidón catiónico, 0,2 kg/tonelada de sílice y 0,4 kg/tonelada de AKD). La mezcla basada en madera blanda se bombeó a una caja de cabeza de capa inferior de una máquina Fourdrinier de dos capas, en tanto que la mezcla basada en madera dura se bombeó a la caja de cabeza de capa superior de la misma máquina Fourdrinier. El flujo de masa seca a través de cada una de las cajas de entrada fue el mismo y se ajustó para alcanzar un gramaje total de 60 g/m2 antes del recubrimiento (es decir, 30 g/m2 por capa). El labio de corte vertical fue 34 mm para la caja de cabeza de la capa inferior y 16 mm para la caja de cabeza de la capa superior, lo que refleja consistencias de caja de cabeza relativamente bajas (aproximadamente 0,12 % para la capa inferior y aproximadamente 0,25 % para la capa superior). La velocidad de alambre fue 600 m/min. En una máquina de papel específicamente adaptada para este producto, la velocidad del alambre puede ser considerablemente mayor.

[0191] Las dos capas formadas en la máquina Fourdrinier se comprimieron juntas a una sequedad de ~10% y se deshidrataron adicionalmente usando cajas de láminas de vacío hasta ~20% de sequedad antes de someterse a prensado en húmedo en una sección de prensa que tiene dos líneas de contacto de prensa de fieltro individuales, en donde la primera prensa tenía el fieltro en el lado superior y la segunda prensa tenía el fieltro en el lado inferior.

[0192] Después del prensado en húmedo, la red se secó en un secador de múltiples cilindros convencional para formar un sustrato de papel que tiene un contenido de humedad de ~5 %. Antes del bobinado, el sustrato de papel se calandró en una línea de contacto suave a una carga de línea de 20 kN/m. Las propiedades del sustrato de papel se presentan en la tabla 1 más adelante.

[0194] En la figura 1A se muestra una imagen SEM de una porción de superficie del sustrato de papel.

[0196] 1B: Impregnación

[0198] El sustrato de papel de 1A se impregnó fuera de línea con una composición acuosa de alcohol polivinílico (PVOH) por ambos lados en una prensa de película convencional. El tipo de PVOH fue Poval 10/98 (Kuraray) y su concentración en la composición fue 10% (en otro ensayo, la concentración fue 8 %, lo que también funcionó). La composición comprendió además glioxal (Cartabond TSI) en una cantidad de 6 % en peso en comparación con la cantidad de PVOH. El glioxal actuó como agente de reticulación. La viscosidad de la composición fue 74 mPa*s (medida a 60 °C). La cantidad aplicada de PVOH fue 1 g/m2 en el lado superior y 2 g/m2 en el lado inverso/inferior. La razón para usar una mayor cantidad de PVOH para el lado inverso/inferior fue que la pulpa usada para formar la capa inferior tuvo un menor número de SR (y por lo tanto que el lado inverso/inferior tuvo una superficie menos densa en comparación con el lado superior). El sustrato de papel impregnado con PVOH se secó usando aire caliente a un contenido de humedad de aproximadamente 8 %. Las propiedades del sustrato de papel impregnado con PVOH seco se presentan en la tabla 1 más adelante.

[0200] La figura 1B es una imagen SEM de una porción de superficie del sustrato de papel impregnado con PVOH. Como se muestra en la figura 1B, el PVOH no ha formado una película en la porción de superficie. En su lugar, ha penetrado en la red de fibras.

[0202] En otro ensayo, la cantidad aplicada de PVOH fue 1,5 g/m2 en cada lado en lugar de 1 g/m2 en el lado superior y 2 g/m2 en el lado inverso/inferior.

[0204] 1C: Supercalandrado

[0206] El sustrato de papel impregnado de 1B se volvió a humedecer al 15 %. El papel rehidratado se alimentó a una calandira de múltiples líneas de contacto fuera de línea también referida como una supercalandria (el número de líneas de contacto fue 12). El supercalandrado se llevó a cabo usando una temperatura de superficie de 140 °C en los rodillos térmicos, que se pudo obtener por medio de calentadores de inducción externos, para obtener un papel de alta densidad. La carga de línea en cada línea de contacto fue 450 kN/m. El impulso total de espacio entre rodillos de supercalandrado fue ~800 kPa-s [#espacios entre rodillos x carga de línea/velocidad de red]. El calentamiento de los rodillos térmicos secó el papel de alta densidad. El contenido de humedad en el momento del bobinado fue 8 %. Las propiedades del papel de alta densidad se presentan en la tabla 1 más adelante.

[0208] En la figura 1C se muestra una imagen SEM de una porción de superficie del papel de alta densidad. Además, la figura 2 es una imagen SEM de una sección transversal 20 del papel de alta densidad. Las áreas grises oscuras 21 son PVOH y las áreas grises claras 22 son fibras. También hay poros sin rellenar 23. En consecuencia, el papel de alta densidad no se satura con PVOH. Sin embargo, la figura 2 muestra que la mayor parte del PVOH está dentro de la red de fibra. Solo se encuentra una porción menor del PVOH en la superficie.

[0210] 1D: Primer supercalandrado de referencia

[0212] Como referencia, un sustrato de papel producido de acuerdo con 1A anterior, pero con pulpa de papel kraft de madera blanda y se rompió como las únicas pulpas en ambas capas, se supercalandró como en 1C anterior (pero no se impregnó). Las propiedades resultantes se presentan en la tabla 1 más adelante.

[0214] 1E: Segundo supercalandrado de referencia

[0216] Como referencia, un papel esmaltado a máquina (MG) formado a partir de una mezcla de pulpa de madera dura y pulpa de madera blanda (relación de peso seco 40:60) se supercalandró como en 1C anterior, pero el impulso de presión total fue aproximadamente 10% menor. Las propiedades resultantes se presentan en la tabla 1 más adelante.

[0218] Propiedades resultantes

[0220] Para la tabla 1, se aplica lo siguiente:

[0222] El gramaje se midió de acuerdo con ISO 536:2012 y tiene la unidad g/m2. La densidad se midió de acuerdo con ISO 534:2011 y tiene la unidad kg/m3. Rugosidad significa rugosidad de Bendtsen, se midió de acuerdo con ISO 8791-2:2013 y tiene la unidad ml/min. El índice de tracción se midió en la MD y la CD de acuerdo con ISO 1924-3:2005 y tiene la unidad Nm/g. El índice de desgarro se midió en la MD y la CD de acuerdo con ISO 1974:2012 y tiene la unidad mNm2/g. °SR se midió de acuerdo con ISO 5267-1:1999 después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004. Drenabilidad de Norma Canadiense (“CSF") tiene la unidad ml y se midió de acuerdo con ISO 5267-2:2001 después del repulpado de acuerdo con un método de repulpado Valmet usando un repulpador Valmet de tipo HD400. El método de repulpado Valmet se describe con más detalle más adelante. El contenido de partículas finas se midió con un L&W Fibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004. Las partículas finas se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm. “Residuo de Somerville” significa residuos retenidos en un analizador de contenido de agramizas y escamas de Somerville que tiene un ancho de placa de ranura de 0,15 mm. El contenido de residuo se calculó como % en peso seco del material seco introducido originalmente (en el re-pulper). Secar tiene el significado de tener un contenido de humedad del 0% en el material probado, que en consecuencia se seca en horno antes de pesarlo. El método Somerville se describe con más detalle más adelante. Tasa de transmisión de oxígeno (“OTR”) tiene la unidad cm3/m2/24h, 0,2 atm (21 %) de oxígeno. Se midió de acuerdo con ASTM F1927-14 después de la laminación con 20 g/m2 de LDPE en la parte superior del papel. Super Perga 1 y 2 son papeles comerciales a prueba de grasa de Nordic Paper. Super Perga 1 se usó como un sustrato de papel en WO 2017/089508.

[0224] Tabla 1.

[0226]

[0228] § De acuerdo con la hoja de datos del proveedor

[0229] n Probado en el papel de alta densidad que había sido impregnado con 1,5 g/m2 PVOH en cada lado

[0230] * El gramaje fue 38 g/m2 en lugar de 32 g/m2

[0231] ** Después del supercalandrado de acuerdo con el ejemplo 1C (sin impregnación con PVOH)

[0233] Como se muestra en la tabla 1 anterior, ni el supercalandrado (alta densidad) ni la impregnación de PVOH por sí solos dan como resultado valores de OTR realmente bajos. Como ejemplo, el supercalandrado tuvo muy poco efecto en el valor de OTR del papel no impregnado Super Perga 2. Por el contrario, el supercalandrado del sustrato de papel impregnado con PVOH del ejemplo 1B redujo el valor de OTR (50% de HR) en ~70% hasta muy por debajo de 10 cm3/m2/24 h.

[0235] Método de repulpado Valmet: El repulpado se llevó a cabo en un repulpador Valmet que se diseña para la preparación de pasta papelera, es decir, la desintegración de fibras, del tipo HD400. La agitación se realizó con un impulsor con tres palas radiales y dentadas con las dimensiones 30 por 40 mm girando a una velocidad de 3000 rpm. El material que se va a repulpar se cortó en piezas de 90 por 90 mm. Se mezclaron 0,5 kg de piezas secadas al aire con 10 litros de agua, es decir, hasta una consistencia de 5 %, y se repulparon a 2,5 minutos a una temperatura de 57 °C. Entonces se adicionaron 5 litros de agua, proporcionando una consistencia de 3,3 %, y se realizó un repulpado adicional a otros 17,5 minutos a una temperatura de 57 °C. El tiempo total de repulpado fue, por lo tanto, 20 minutos.

[0237] Método Somerville: El método de repulpado Valmet descrito anteriormente se llevó a cabo primero para obtener una pulpa. La cuantificación de la proporción de residuos de Somerville, retenidos en el analizador de contenido de agramizas y escamas de Somerville con un ancho de placa de ranura de 0,15 mm, se realizó diluyendo la pulpa a menos del 1 % de consistencia. La pulpa diluida se analizó entonces en el analizador Somerville para obtener la proporción de residuos de escamas como % en peso calculado sobre el material secado al horno (es decir, contenido de humedad 0 %), inicialmente introducido en la operación de repulpado.

[0239] Ejemplo 2

[0241] Se proporcionó un papel de capa individual elaborado para un propósito diferente al del ejemplo 1, pero por un proceso similar al del ejemplo 1. El papel de capa individual se preparó a partir de una mezcla de pulpa que comprende pulpa de madera blanda Kraft, pulpa de madera dura Kraft y una cantidad más pequeña de pulpa CTMP, en una relación aproximada en peso seco de 45:45:10.

[0242] Durante la producción, el papel de capa individual se impregnó con PVOH desde la parte superior y posteriormente se supercalandró a una densidad de aproximadamente 1100 kg/m3. El gramaje del papel de capa individual fue 57 g/m2. La superficie del lado superior tenía una suavidad de 15 ml/min de Bendtsen.

[0244] Además, se proporcionó un papel de referencia no impregnado. Tuvo una suavidad de la superficie lateral superior de aproximadamente 20 ml/min Bendtsen, un gramaje de 39 g/m2 y una densidad de 978 kg/m3.

[0246] El papel de capa individual y el papel de referencia no impregnado se recubrieron dos veces con 1 g/m2 de PVOH sobre el lado superior del sustrato de papel y se secaron después de cada operación de recubrimiento. Entonces se laminaron a materiales de envase que tenían la siguiente estructura de capas:

[0248] /LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica 80 mN)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel con 2x PVOH á 1 g/m2/copolímero Adh EAA 6 g/m2/mezcla LDPE+m-LLDPE 19 g/m2/

[0250] La transmisión de oxígeno de los materiales laminados se midió por un método fluorescente usando una sonda de oxígeno PSt9 de PreSens GmbH, Alemania. De acuerdo con este método, una muestra plana que se va a analizar se coloca en una celda, que se enjuaga con nitrógeno seco, en la que también se ubica la sonda. El área de la sección de celda circular es 68 cm2 (0,0068 m2). La superficie de la muestra que no se dirige hacia la célula se enfrenta al aire ambiente, es decir, 21 % de oxígeno, a 23 °C y 50 % RH. Al usar la lectura de concentración de oxígeno de la sonda, se calcula una tasa de transmisión de oxígeno de acuerdo con ASTM F3136-15. La unidad se proporciona como ml/espécimen.

[0252] Por este método de medición de transmisión de oxígeno alternativo, las propiedades de barrera de oxígeno de un material plano se pueden investigar antes y después de haber sido plegado y entonces desplegado. El ángulo de pliegue fue 165 grados y la capa de barrera se dirigió para estar en el exterior del pliegue. Los valores medidos son el promedio de cinco muestras medidas.

[0254] Los resultados de estas mediciones se presentan en la figura 3, que muestra que el material de embalaje laminado no plegado que comprende el sustrato de papel de referencia recubierto con PVOH (no impregnado) proporciona una barrera de oxígeno. Sin embargo, esta barrera de oxígeno se pierde después de una ronda de pliegue y despliegue. En contraste, la barrera de oxígeno proporcionada por el material de envase laminado que comprende el papel impregnado se ve mucho menos afectada por la acción de pliegue-despliegue. Esta barrera de oxígeno “resistente al pliegue” es una propiedad importante puesto que el laminado se pliega en el proceso de envasado.

[0256] Ejemplo 3

[0258] El papel de alta densidad obtenido en el ejemplo 1C anterior se recubrió dos veces con operaciones de secado intermedias y posteriores para proporcionar un peso de recubrimiento de PVOH de 3 g/m2 y entonces se metalizó a una densidad óptica de aproximadamente 2. Entonces se produjo un material de envase laminado de acuerdo con la siguiente estructura de capas: /LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica 80 mN)/LDPE 20 g/m2/papel de alta densidad PVOH+met./Copolímero de EAA adhesivo 6 g/m2 mezcla de 29 g/m2 LDPE mLLDPE /

[0260] Los envases se produjeron en una máquina de llenado Tetra Pak® E3/CompactFlex. Este tipo de máquina de llenado tiene la capacidad de llenar paquetes de porciones a una velocidad de 9000 paquetes/hora y una flexibilidad que permite un cambio rápido entre diferentes formatos de paquete. Los paquetes estaban en el formato de Tetra Brik® con un volumen de 200 ml.

[0262] No se identificaron problemas importantes con respecto a la integridad del empaque (es decir, la estanqueidad de envase versus entorno circundante) y el rendimiento del sellado durante las pruebas, que por lo tanto se consideraron exitosas.

[0264] Los laminados que comprenden un papel resistente a la grasa recubierto con PVOH de Nordic Paper, identificado como “Super Perga® WS Parchment” y que tiene un gramaje de 32 g/m2, se usaron como ejemplos comparativos: /LDPE 12 g/m2/ cartón (resistencia a la flexión geométrica 260 mN)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel (32 g/m2)+PV0H+met./LDPE 20 g/m2/LDPE+mLLDPE 20 g/m2/; y

[0265] /LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica 80 mN)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel (32 g/m2)+PV0H+met./LDPE 40 g/m2/

[0267] Estos laminados de referencia se describen adicionalmente en la tabla 2 más adelante.

[0269] La tasa de transmisión de oxígeno (OTR) del material de envase plano se midió usando un detector culombimétrico de acuerdo con la norma ASTM F1927-14. La humedad relativa (RH) fue de 50% o 80%. La unidad fue cm3/m2/24h, con la opción de usar 0,2 atm o 1 atm de presión de oxígeno. Para poder comparar los valores de OTR medidos a 1 atm con los valores de OTR medidos a 0,2 atm, los primeros valores se pueden multiplicar por 0,2.

[0270] La tasa de transmisión de oxígeno (OTR) de los paquetes (llenos, vaciados y secados) se midió de acuerdo con ASTM F1307-14, a 0,2 atm (aire circundante que contiene 21 % de oxígeno). La unidad es cm3/envase/24h. La prueba de OTR se llevó a cabo 2-3 semanas después de la producción de los envases llenos y sellados.

[0272] El envase se montó en un soporte especial; dentro del paquete se purgó nitrógeno; el exterior del envase está expuesto al entorno que rodea el instrumento. Cuando el oxígeno penetró a través del paquete en el gas portador de nitrógeno, se transportó al sensor culombimétrico. El sensor leyó la cantidad de oxígeno que se filtró en el gas nitrógeno dentro del envase.

[0274] Tabla 2

[0276]

[0279] Aunque, hay una diferencia entre los ejemplos comparativos y el laminado basado en el papel HD del ejemplo 1C en la cantidad de polietileno de las capas orientadas hacia el interior del paquete, es decir, 40 g/m2 y 35 g/m2, respectivamente, esto no tiene influencia práctica para la comparación de la tasa de transmisión de oxígeno ya que el polietileno es una barrera de oxígeno deficiente en relación con el papel HD y el recubrimiento aplicado. La tasa de transmisión de oxígeno habitual para LDPE de 40 pm de espesor es de 600-900 cm3/m2/24h/0,2 atm a 23°C.

[0281] Como se muestra en la tabla 2, el envase de 200 ml lleno elaborado del laminado que comprende el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación tiene un nivel muy bajo de transmisión de oxígeno (0,03 cm3/m2/día/0,2 atm a 23 °C y 50% RH). Además, la barrera de oxígeno permaneció tan efectiva en un ambiente más húmedo (23 °C y 80 % RH). En el laminado de referencia que comprende el sustrato de papel Super Perga, el valor de OTR fue 0,075 a 23 °C y 50% RH, lo que significa una vida útil de 2 a 3 veces más corta para un producto sensible al oxígeno en un paquete de 200 ml. Por lo tanto, se muestra que el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación permite un mayor contenido a base de fibra en un material de envasado para envasar productos sensibles al oxígeno.

[0283] La OTR de un laminado basado en el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación es al menos tan buena como laminados de barrera basados en papel similares de la técnica anterior. Lo más importante es que no exhibe el mismo nivel de pérdida de propiedades de barrera de oxígeno cuando se convierte en un recipiente de envasado lleno, formado y sellado térmicamente. Por lo tanto, se muestra anteriormente que el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación proporciona una robustez contra las tensiones que un material de envasado experimenta típicamente durante la conversión y el uso.

[0284] Ejemplo 4

[0285] La proporción de rechazo grueso, es decir, la parte reciclable no fibrosa de los materiales laminados (polímeros, papel de aluminio y algunas fibras no desprendibles), se determinó después del repulpado por un repulpador Valmet. El repulpado se llevó a cabo de la misma manera como se describió anteriormente en relación con las mediciones de CSF y Somerville, excepto que el material de empaque laminado que se va a repulpar y analizar primero se cortó en pedazos de 30 por 90 mm. El rechazo grueso se tamizó (separó) usando una placa con orificios (diámetro: 10 mm) y entonces se secó hasta 0% de contenido de humedad. La proporción de rechazo grueso se calculó entonces como porcentaje en peso de material seco (0% de humedad) introducido en el re-repulpador. El rechazo grueso como se determina por un proveedor industrial global contratado de equipos para procesamiento y reciclaje de fibra se realizó de manera similar. En este método alternativo, sin embargo, se mezclaron 20 g de material laminado en 21 g de agua y se llevó a cabo la desintegración a una consistencia de aproximadamente 1 % durante ciclos de tiempo de 18 minutos. La temperatura de agua se mantuvo a 57 °C también en esta prueba. Los resultados se presentan en la tabla 3 a continuación.

[0286] Tabla 3

[0288]

[0290] n/LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia geométrica a la flexión 80 mN)/LDPE 20 g/m2/Al-foil 6,3 pm/Adhesivo copolímero EAA 6 g/m2 19 g/m2 mezcla LDPE mLLDPE/

[0291] nn/LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica 80 mN)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel PVOH+met/copolímero de EAA adhesivo 6 g/m2 19 g/m2 mezcla LDPE mLLDPE/

[0292] Los resultados en la tabla 3 indican que la impregnación del papel HD de la presente divulgación no da por resultado una peor repulpabilidad/reciclabilidad que el papel Super Perga no impregnado previamente probado.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2, una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por arriba de 1000 kg/m3 y un índice de desgarro medido en la dirección de la máquina (MD) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 de al menos 4,1 mNm2/g, tal como al menos 4,4 mNm2/g y en donde el papel de alta densidad se impregna en cada lado con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS).

2. El papel de alta densidad de la reivindicación 1, que se forma a partir de al menos 50 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 75 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 85 % en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 95 % en peso seco de pulpa kraft.

3. El papel de alta densidad de la reivindicación 1 o 2, en donde 20-65 % en peso seco, tal como 30-60 % en peso seco, de la pulpa usada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera dura.

4. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde 35-80 % en peso seco, tal como 40-70 % en peso seco, de la pulpa usada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera blanda, preferentemente madera blanda que se ha sometido a refinación de alta consistencia (HC).

5. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene una capa superior y una capa inferior.

6. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 es de 35-65 g/m2.

7. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de 33-50, tal como 35-45, después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004.

8. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un contenido de partículas finas medido con un L&W Fibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) de menos de 40 %, tal como menos de 34 %, tal como menos de 32 %, después del repulpado de acuerdo con ISO 5263-1:2004, en donde las partículas finas se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm.

9. Un método para formar un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2, dicho método que comprende los pasos de:

- impregnar cada lado de un sustrato de papel con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS) para obtener un sustrato impregnado; y - supercalandrar el sustrato impregnado para obtener el papel de alta densidad.

10. El método de la reivindicación 9, en donde el polímero es PVOH que tiene un peso molecular promedio en peso (Mw) por debajo de 100.000 g/mol.

11. El método de la reivindicación 9 o 10, en donde el paso de impregnación comprende adicionar una composición acuosa que comprende el polímero a cada lado del sustrato de papel y la viscosidad medida a 60 °C de la composición acuosa es de 55-90 mPa*s.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde el sustrato impregnado que ingresa en el paso de supercalandrado tiene un contenido de humedad de 11,0% -20,0%, preferentemente 12,0%-19,0 %, más preferentemente 13,5 %-18,0%.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en donde el paso de impregnación se lleva a cabo por medio de una prensa de película.

14. Un papel recubierto que comprende un papel de alta densidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde una superficie del papel de alta densidad se proporciona con un recubrimiento de barrera que comprende alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), un almidón o derivado de almidón, una celulosa nano o microfibrilar, cloruro de polivinilideno (PVDC) o una poliamida.

15. Uso de un material de múltiples capas para envasar un producto alimenticio u otro producto sensible a oxígeno, en donde una capa del material de múltiples capas es un papel de alta densidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, siempre que el producto alimenticio no sea un producto alimenticio líquido, semilíquido o viscoso.