MXPA05001337A - Metodo para producir pulpa de tallos de maiz y productos de papel hechos de pulpa de tallos de maiz. - Google Patents

Abstract

Se describe un nuevo metodo para hacer pulpa a partir de residuo agricola que incluye cosechar cierta porcion de tallo vegetal. El tallo vegetal cosechado es embalado, transportado y almacenado. En el molino, el tallo vegetal es triturado y almacenado. El molino, el tallo vegetal es triturado y pasa por un proceso e pulpacion. La pulpa se usa para hacer variedades de papeles con o sin mezclar otras pulpas a base de madera.

Description

química. La pulpa química de madera dura se usa en productos de papel en donde la lisura y las propiedades ópticas de la superficie son importantes. La fibra a base de madera es costosa toda vez que implica una alta carga química para la pulpación, alto consumo de energía para la cocción y refinación, y sistemas de recuperación química de alto costo. Además, el impacto ambiental de la fibra a base de madera es inadecuado . Los residuos agrícolas tales como tallos de maíz ofrecen una fuente de fibra alternativa y promisoria. En particular, pueden servir como importante materia prima para hacer productos de papel, incluyendo productos para impresión, escritura, cartón para revestimientos superiores, forros, papel de seda y otro papel de grado especial. Además, las preocupaciones ambientales han resaltado el interés por el uso de fibras agrícolas. La explotación de recursos de base agrícola para hacer productos de papel es importante ' para mejorar el rendimiento de la granja y reducir la contaminación ambiental que se origina de la quema y desecho en tierra. Actualmente, el uso de plantas agrícolas para hacer productos de papel es insignificante. Esto es especialmente cierto en Estados Unidos, en donde casi 284 millones de toneladas de residuos agrícolas, incluyendo 150 millones de toneladas de tallos de maíz están disponibles anualmente. El tallo de maíz como una fuente de fibra para la fabricación de papel no es popular en los principales países productores de pulpa y papel porque existen suministros abundantes y seguros de madera para pasta papelera o madera de pulpa que satisfacen los requerimientos de materia prima para molinos de pulpa a gran escala y de capital intenso. Un molino de pulpa a gran escala a base de residuos agrícolas requiere de un gran suministro de materia prima voluminosa, creando de esta manera problemas de transportación. Además, los residuos agrícolas son temporales, creando de esta manera problemas de almacenamiento. La separación de partes adecuadas de residuos de tallos de maíz durante la cosecha reducirá los problemas de transportación y almacenamiento. Un molino de pulpa a base de tallos de maíz debe ser de escala pequeña y asentarse en una comunidad. Opcionalmente, un molino a gran escala puede usarse dependiendo de la disponibilidad de tallos de maíz y logística de suministro. La técnica relacionada que cubre pulpación no realizada a base de madera y fabricación de papel incluye la patente de E.U.A. No. 6,302,997 expedida a Hurter et al. Esta patente describe métodos de pulpación no realizados a base de madera, para la fabricación de papel.. Forra e de maíz (tallos, hojas y cáscaras) se usan en este proceso y contienen fibra de baja calidad y una alta cantidad de restos. En consecuencia, problemas de transporte y almacenamiento en la granja así como en el molino están presentes en la técnica relacionada. Además, médula, hojas y cáscara contienen -una buena cantidad de fibras buenas. Por lo tanto, los moledores de tubos, transportadores, pulpadores hidráulicos, bombas, separadores magnéticos y tamices de deshidratación tienen que manejar grandes volúmenes de materiales innecesarios. En consecuencia, hay un rendimiento de pulpa de 39.6%, el cual es sustancialmente bajo debido a la presencia de una gran cantidad de fibra de baja calidad que casi siempre se remueve durante el procesamiento corriente abajo. Esta fibra de baja calidad consume químicos sin dar algún beneficio a la pulpa cualitativamente y cuantitativamente, y el molino enfrenta grandes problemas de desecho debido a una gran cantidad de rechazos. La técnica relacionada usa el proceso de digestión alcalina tradicional. La adición de una etapa de tratamiento con ácido, etapa de blanqueo con ozono y una etapa de blanqueo con peróxido hace a este proceso costoso y complicado. El proceso incluye también altas dosis de químicos durante el blanqueo con peróxido de hidrógeno . A pesar de la descripción de etapas de proceso interesantes en la patente de E.U.A. anterior, la invención tiene un número de desventajas, por ejemplo: 1) manejar forraje de maíz que tenga materiales tales como médula, hojas y cáscara que tienen muy poco valor de fibra; 2) llevar la masa innecesaria al molino crea problemas de transportación y almacenamiento y desecho del grán suministro de materiales de rechazo; 3) bajo rendimiento de pulpa; 4) alto consumo químico en la etapa de ácido, etapa de blanqueo y en ajustes de pH; 5) el proceso incluye etapas adicionales que incrementan los costos capitales y los gasto operativos; y 6) el proceso ahorra energía durante la cocción alcalina pero consume más energía durante la refinación. La presente invención se enfoca en la fabricación de papel que no es de madera que tiene un enfoque adecuado. Al establecer procesos de cosecha, prensado y embalado en la granja y permitir lugares de acumulación de bienes y almacenamiento. Como alternativa, se tiene establecer un pequeño molino en el centro del área de cultivo de maíz en donde los granjeros tendrán su propia instalación de almacenamiento y transportarán los materiales al molino en un día programado por el molino. Idealmente, el almacenamiento en el molino no debe ser durante más de aproximadamente 15 días para optimizar el espacio en el molino. El molino debe usar un proceso simple y ambientalmente benigno con bajo capital y costos operativos para competir con los molinos a base de madera más grandes . Estos procesos no están actualmente disponibles en la técnica. Breve descripción de la invención En consecuencia, la presente invención está dirigida a un proceso para producir pulpa y productos de papel a partir de la pulpa, que sustancialmente obvia uno o más de los problemas debidos a limitaciones y desventajas de la técnica relacionada. Por ejemplo, un proceso para producir pulpas adecuadas para usarse en la fabricación de papel, la fabricación de revestimientos blancos superiores, fabricación de forros y otra fabricación de papel de especialidad. El proceso incluye un proceso de cosecha para separar porciones del tallo de maiz que sean más adecuadas como fuente de fibra en el campo, digerir las porciones de tallos de maíz seleccionadas con una solución de pulpación alcalina con o sin la presencia de antraquinona y/u otros catalizadores, y tratar la pulpa con una solución de blanqueo libre de cloro elemental para producir asi una pulpa blanqueada adecuada para la fabricación de papel. Una ventaja de la presente invención es proporcionar un proceso de cosecha de tallos de maíz en el que se tomará la porción inferior de la planta de tallo de maíz aproximadamente debajo de las mazorcas de la planta, la cual conuiene principalmente la fibra buena y menos médula y dejar atrás el resto de la planta en el campo para su uso en granja tradicional. Otra ventaja de la presente invención es triturar la sección de tallo de maíz seleccionada usando un triturador de madera modificado . Otra ventaja de la presente invención es separar las hojas y médula triturados del tallo triturado neumáticamente .

Otra ventaja de la presente invención es reducir las etapas de procesamiento de tallos de maíz de la cosecha a la digestión. Otra ventaja de la presente invención es aceptar hasta 15% de médula en el digestor para simplificar el proceso de separación. Otra ventaja de la presente invención es proporcionar un proceso de pulpación de tallos de maíz que requiere de un número mínimo de etapas de procesamiento. Otra ventaja de la presente invención es mejorar un proceso de pulpación de tallos de maíz que sea efectivo en costos y ambientalmente benigno a un nivel de escala pequeña a mediana. Otra ventaja de la presente invención es proporcionar un proceso de cosecha y pulpación de tallos de maíz que use cantidad mínima de equipo fácilmente disponible y económico. Otra ventaja de la presente invención es proporcionar un sistema de procesamiento de tallos de maíz durante la cosecha para separar la porción inferior de la planta de tallo de maíz, aproximadamente debajo de las mazorcas de la planta de tallo de maíz, del resto de la planta, la cual está aún : disponible para el granjero para un uso tradicional. Otra ventaja de la presente invención es hacer pacas cuadradas y compactas de tallos de maíz secos durante el proceso de cosecha para reducir volumen y evitar problemas de transportación y almacenamiento .

Otra ventaja de la presente invención es desarrollar un sistema de manejo para la transportación y almacenamiento de tallos de maíz seleccionados. Otra ventaja de la presente invención es transportar los tallos de maíz del punto de recolección al molino. Otra ventaja de la presente invención es dejar porciones de la planta de tallo de maíz rechazadas durante la cosecha en el campo para acondicionamiento de tierra y otros usos de granja tradicionales. Otra ventaja de la presente invención es reducir los contaminantes en los tallos de maíz durante la cosecha y procesos de embalaje compacto para reducir así los requerimientos de agua caliente en la etapa de lavado antes de las etapas de impregnación química y digestión. Otra ventaja de la presente invención es triturar los tallos de maíz, seguido por el lavado con agua caliente y la compresión en un alimentador de tornillos en donde son impregnados con químicos de cocción antes de entrar en el digestor . Otra ventaja más de la presente invención es aplicar una etapa de compresión para eliminar agua y extracto soluble en agua caliente de los materiales, y también para incrementar el consumo del digestor. Una ventaja más de la presente invención es añadir químicos de cocción justo después de la etapa de compresión para una mej or impregnación química de la materia química no estructurada en un digestor continuo . Otra ventaj a de la presente invención es aplicar una etapa de compresión para incrementar la entrada al digestor y para incrementar la impregnación de licor en el material . Otra ventaja de la presente invención es usar el equipo de molinos de papel estándar para procesar la fibra cocida. Otra ventaj a de la presente invención es digerir la materia prima a baj as temperaturas en escala de alrededor de 110 a 160 ° C con un tiempo de retención de aproximadamente 30 a 180 minutos . Otra ventaj a de la presente invención es añadir una etapa de pretratamiento justo después de la etapa de lavado y compresión, en donde agentes de protección de celulosa tales como MgCl2 o NgCC^, y similares, serán impregnados a una temperatura en la escala de alrededor de 60 a 100 °C durante un periodo de tienpo en la escala de aproximadamente 30 a 60 minutos . Otra ventaj a de la presente invención es maximi zar el contenido de hemicelulosas de la pulpa química de tallo de maíz al introducir una etapa de pre-impregnación usando agentes de protección de celulosa . Otra ventaj a de la presente invención es sacar beneficio del contenido de hemicelulosas en la pulpa de tallo de maíz en procesos de fabricación de papel al mezclarla con pulpa kraft de coniferas o madera blanda y usar química final húmeda .

Otra Ventaja de la presente invención es encontrar el efecto sinergístico de la pulpa de tallo de maíz en una operación típica de fabricación de papel/fabricación de cartón. Otra ventaja de la presente invención es usar menos químicos, por ejemplo, 8 a 20% de álcali activo con o sin la presencia de catalizadores tales como antraquinona y similares . Otra ventaja de la presente invención es usar menos químicos en el proceso de blanqueo libre de cloro elemental. Otra ventaja de la presente invención es aplicar dióxido de cloro, extracción alcalina, etapas de blanqueo con peróxido, ozono y oxígeno para obtener alrededor de 80 a 95% de brillantez. Otra ventaja de la presente invención es evitar químicos a base de azufre en el licor de cocción o en el licor de blanqueo para reafirmar el compromiso con procesos de pulpación y blanqueo ambientalmente benignos. Otra ventaja de la presente invención es fraccionar la fibra después del blanqueo en fibras largas (principalmente de piel de tallo de maíz) y en fibras cortas (principalmente de la médula) . Otra ventaja de la presente invención es usar la pulpa de tallos de maíz para producir varios grados de papel sin el fraccionado de fibra uniforme en una fracción de fibras largas y cortas.

Otra ventaja de la presente invención es la flexibilidad de usar pulpa química en una mezcla con pulpa kraft de coniferas blanqueada (con o sin refinación anterior) y llenador. Otra ventaja de la presente invención es que las fracciones de fibras largas serán refinadas hasta aproximadamente 250-500 mi CSF y luego añadidas a la fracción de fibras cortas antes de la etapa de fabricación de papel . Otra ventaja de la presente invención es un proceso de pulpación de tallos de maíz que reduce al mínimo el uso de agua al reducir el número de etapas de lavado y al minimizar el número de etapas de dilución y espesamiento, reciclando el agua interna lo más posible. Otra ventaja de la presente invención es mejorar la calidad del papel hecho de la pulpa de tallos de maíz blanqueada al añadir aproximadamente 5 a 20% de pulpa kraft de coniferas blanqueada, aproximadamente 5 a 60% de llenador inorgánico, alrededor de 0.25 a 4% de almidón, alrededor de 0.025 a 0.5% de agente de formación, auxiliares de retención catiónicos, aniónicos y/o anfotéricos, y similares. Otra ventaja de la presente invención es el uso de pulpa química de tallos de maíz con o sin refinación en una mezcla con pulpa kraft de coniferas blanqueada (con o sin refinación anterior) y llenador. Otra ventaja de la presente invención es el uso de pulpa química de tallos de maíz blanqueada en una mezcla con pulpa kraft de* coniferas blanqueada, pulpa química de madera dura blanqueada y llenador. Otra ventaja de la presente invención es el uso de la pulpa química de tallos de maíz blanqueada en una mezcla con CTMP (pulpa quimio-termomecánica) y/o BCTMP (pulpa quimio-termomecánica blanqueada) de madera dura y llenador. Otra ventaja de la presente invención es el uso de la pulpa química de tallos de maíz blanqueada en una mezcla con pulpa quimio-termomecánica de ' tallos de maíz blanqueada (CTMP/BCTMP) , pulpa mecánica de madera dura blanqueada, pulpa kraft de coniferas blanqueada y llenador. Otra ventaja de la presente invención es el uso de. la pulpa mecánica de tallos de maíz blanqueada en una mezcla con pulpa química de madera dura y/o pulpa mecánica de madera dura blanqueada, pulpa kraft de coniferas blanqueada y llenador. Otra ventaja de la presente invención es el uso de pulpa química y/o semi-química de tallos de maíz no blanqueada en una mezcla con pulpa kraft de coniferas no blanqueada y/o pulpa (kraft) semi-química de coniferas no blanqueada para preparar papel de grado para empaque . Otra ventaja de la presente invención es aplicar la pulpa química de tallos de maíz blanqueada en una mezcla con pulpa kraft de coniferas blanqueada (0 a 10%) y llenador (10 a 60%) en la capa exterior de los papeles de capas múltiples.

La capa interior del papel puede contener fibras de calidad inferior, tal como fibras recicladas, fibra virgen inferior, pulpa que tenga extractos y pulpa inadecuada para su exposición sobre la superficie del papel . Otra ventaja de la presente invención es el uso de la pulpa química de tallos de maiz blanqueada en revestimientos superiores al mezclarla con pulpa kraft de coniferas blanqueada (0 a 10%) y llenador (0 a 60%) junto con cantidades muy pequeñas de almidón, agentes de formación y auxiliares de retención. Otra ventaja de la presente invención es el uso de la pulpa química de tallos de maíz blanqueada en un molino existente usando la mezcla que consiste en pulpa de madera dura y madera blanda y llenador para incrementar las propiedades de resistencia del papel a través de una capacidad superior de aglutinamiento de fibras de la pulpa de tallos de maíz. Otra ventaja de l presente invención es el uso de la pulpa química de tallos de maíz blanqueada para incrementar la retención de llenador en el papel sin comprometer las propiedades de resistencia. Otra ventaja de la presente invención es el uso de la pulpa química de tallos de maíz no blanqueada con pulpa kraft de coniferas química o semi-química no blanqueada para incrementar las propiedades de resistencia de papeles tales como papel para sacos, papel de empaque, etc.

Las características y ventajas adicionales de la invención se detallarán en la siguiente descripción, y en parte serán aparentes de la descripción, o se pueden aprender llevando a la práctica la invención. Los objetivos y otras ventajas de la invención se lograrán y se obtendrán por la estructura particularmente señalada en la descripción escrita y reivindicaciones de la misma, así como en las figuras anexas. Breve descripción de las figuras Las figuras anexas, las cuales están incluidas para proporcionar un mayor entendimiento de la invención y se incorporan y constituyen una parte de esta descripción, ilustran modalidades de la invención y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la invención. La figura 1 es un diagrama de flujo que describe un proceso de pulpación químico para pulpa de tallos de maíz. La figura 2 es un diagrama de flujo que describe un proceso de pulpación mecánica y de pulpación de alto rendimiento para pulpa de tallos de maíz. La figura 3 es un diagrama de flujo que describe un proceso de fabricación de papel a partir de pulpa de tallos de maíz. Descripción detallada de la invención Actualmente la industria del papel en los Estados Unidos está en la misma situación en la que la industria del acero estuvo hace pocas décadas . Las industrias de acero modernas de pequeña escala son más eficientes que las instalaciones a gran escala. En consecuencia, es momento de hacer uso de la tecnología para el desarrollo de una industria eficiente de pulpa y papel y a pequeña escala. También es momento de buscar fuentes de fibra económicas para enfrentar la competencia de los árboles de plantaciones de alto rendimiento tales como eucalipto, acacia y similares. El residuo agrícola tal como forraje de maíz puede competir con el eucalipto y la acacia como una fuente de fibra económica. El potencial suministro mundial de forraje de maíz es de aproximadamente más de 750 millones de toneladas al año, y en Estados Unidos únicamente puede proporcionar alrededor de 150 millones de toneladas anualmente. La presente invención enfatiza la necesidad de la industria del papel para moverse a procesos de molinos pequeños y al uso de residuos agrícolas, tales como tallos de maíz, y similares, como fuentes de fibra. El proceso es una combinación de procesos de impregnación por compresión y químicos para producir pulpas de alta calidad. El término residuo agrícola se usa para identificar el material que permanece en la granja después de separar la cosecha principal de la planta. Por ejemplo, los tallos de maíz son un residuo agrícola, toda vez que permanecen en el campo después de cosechar el producto de maíz principal. Los tallos de maíz residuales tienen muy poco o ningún valor comercial actualmente. Por supuesto, también se pueden utilizar y se han contemplado otros residuos agrícolas. La presente invención proporciona un proceso económico y ambientalmente benigno. Por ejemplo, una etapa de impregnación por compresión y pulpación y tres a siete etapas subsecuentes de blanqueo convierten la parte seleccionada de los tallos de maíz en pulpas para fabricación de papel de alta calidad y brillantez de excelente resistencia, limpieza y velocidad de drenaje. El proceso utiliza una porción de la planta de tallo de maíz debajo de aproximadamente las mazorcas, por ejemplo, aproximadamente los últimos 0.6 a 0.9 m de la planta de tallo de maíz (sin hojas y cáscara) . Estas porciones contienen hasta alrededor de 15% de médula sin usar algún tipo de eliminación de médula mecánico o químico, produciendo de esta manera pulpas que tengan propiedades de resistencia que sean similares y/o superiores a las propiedades de pulpas de madera dura en pruebas de escala laboratorio. Además, un rendimiento de pulpa total de aproximadamente 46-50% puede lograrse en porciones .de tallo de maíz seleccionadas, lo cual es igual a o mejor que el valor de rendimiento total de las pulpas de madera dura. El proceso de pulpa de madera dura utiliza condiciones de pulpación más agresivas y procesos de pulpación y blanqueo más costosos . El procesamiento de la presente invención establece un alto rendimiento usando bajas cargas químicas, temperatura y presión. Etapas de procesamiento de los tallos de maiz El proceso de la presente invención incluye un proceso de cosecha único que separa porciones de la planta de tallo de maíz, es decir porciones desde la tierra hasta aproximadamente las mazorcas de la planta. Por ejemplo, la porción separada puede ser aproximadamente los últimos 0.6 a 0.9 m de la planta dé tallo de maíz. Por supuesto, esto depende de las características de la planta. Las porciones de tallo de maíz separadas se compactan en una paca. Por ejemplo, se compactan en pacas cuadradas o rectangulares y se almacenan en la granja hasta un tiempo predeterminado, cuando se transportan después al molino. El uso de tallos de maíz enteros que incluyen hojas y cáscara en la pulpación da un bajo rendimiento y consume más químicos sin algún beneficio real. Una etapa de impregnación por compresión que es común en la pulpa quimio-termomecánica, pero que nunca se usa en la pulpación química, se ha usado para diferentes propósitos. La etapa de pulpación alcalina usada en la presente invención en la pulpación es más leve que la usada en los procesos de pulpación de madera dura. La etapa de pulpación utiliza tanto procesos intermitentes como continuos. Por ejemplo, un digestor continuo tipo Pandia es adecuado para la pulpación alcalina de tallos de maíz. La pulpa del digestor contiene bajo contenido de lignina, por ejemplo, kappa 8 a 10. Además, la pulpa puede ser blanqueada hasta un alta brillantez mediante el uso de menos etapas que los procesos de pulpa de madera dura y obteniendo un rendimiento similar. Los procesos de la presente invención pueden llevarse a cabo en el siguiente orden; sin embargo, también se han contemplado variaciones de este orden. Cosecha, almacenamiento y transportación de los tallos de maíz En este proceso, el cosechador remueve una porción de la planta de tallo de maíz. Por ejemplo, el cosechador corta el tallo de maíz justo debajo de las mazorcas. El primer corte puede usarse para el acondicionamiento de tierras, camas para animales y otros usos de granja tradicionales. El segundo corte remueve una porción de la planta de tallo de maíz debajo de aproximadamente las mazorcas de la planta de tallo de maíz. Esta porción tiene un contenido de humedad de aproximadamente 10 a 20% y se compacta en una paca. Típicamente, se compacta en una paca rectangular o una paca cuadrada, la cual se transporta después a una instalación de almacenamiento. La paca se almacena en una atmósfera seca para evitar así hongos y similares.

Cada " granj ero en un radio de aproximadamente 93 kilómetros en relación al molino de pulpa almacena las pacas compactas en la granja hasta un momento predeterminado para entregar los materiales al molino. Esto permite que el molino mantenga un inventario de pacas compactas durante un tiempo reducido, por ejemplo, de aproximadamente dos semanas. Pro supuesto, el tiempo de almacenamiento de las pacas puede ser más largo o más corto. Este tipo de manejo reducirá los requerimientos de almacenamiento en el lugar del molino. El molino puede pagar a los granjeros el tiempo de almacenamiento o alguna otra forma de relación contractual puede establecerse con los granjeros. Procesamiento de la materia prima La siguiente etapa del proceso es colocar la materia prima en un digestor. En este proceso las pacas compactadas de porciones de tallo de maíz serán aflojadas y trituradas hasta un tamaño de aproximadamente 25 a 40 mm. El material triturado es colocado, por ejemplo volcado, sobre una parte inferior de una banda transportadora inclinada. La banda transportadora puede estar equipada en un alojamiento ; de. acero lleno con agua caliente bajo circulación constante. El transportador transportará los tallos de maíz dentro del líquido desde un extremo del transportador hasta otro extremo del transportador. Este es el proceso de humedecer los tallos de maíz. En este proceso la suciedad y/o otros materiales extraños adheridos a las porciones de tallo de maíz se aflojan y se separan con materiales solubles en agua caliente en el medio de agua. El extremo superior del transportador puede estar ligeramente inclinado y otro transportador puede ajustarse en un alojamiento de acero que tenga una inclinación de aproximadamente 30 grados. La banda transportadora lleva a una tolva. Sin embargo, la configuración de la banda puede ser cualquier configuración adecuada que lleve a la tolva. Por ejemplo, la inclinación puede ser menor que o mayor de 30 grados. Se lleva a cabo el proceso de limpieza in situ de los tallos de maiz mientras son transportados a lo largo de la banda transportadora. Por ejemplo, se rocía agua caliente continua sobre el material que está siendo transportado a lo largo de la banda transportadora para limpiar la suciedad residual y cualquier otro material extraño. En el extremo opuesto de la banda transportadora el material limpiado, el cual puede estar saturado con agua caliente, es colocado en la tolva. El material puede ser alimentado a la tolva con un alimentador de tornillos sin cabeza o cualquier otra técnica adecuada. Proceso de pulpación El alimentador de tornillos sin cabeza comprime los tallos de maíz que provienen del alimentador y remueve el exceso de agua y extractos solubles en agua caliente. Al final del alimentador de tornillos, los tallos de maíz comprimidos entran en contacto con licor de cocción, proporcionando así una mejor penetración del licor de cocción mientras entra en el digestor. En esta zona se controla el flujo del licor de cocción para que tenga una relación de licor a tallos de maíz de aproximadamente 3:1 a 7:1. En el caso de pretratamiento con agentes protectores de celulosa, una etapa adicional antes de la adición de licor de cocción debe añadirse al -procesamiento de pulpación . Puede usarse una variedad de digestores diferentes, por ejemplo, un digestor Pandia y similares. El digestor Pandia es un digestor continuo horizontal que es muy adecuado para la producción de pulpa a partir toda la materia prima de fibra que no sea madera diferente, y proporciona excelentes resultados para un procesamiento de alto rendimiento. Cuando se usa un digestor Pandia continuo, puede contener dos o tres tubos horizontales. La temperatura puede elevarse a alrededor de 120 a 170°C al final del primer tubo y a aproximadamente 120 a 170°C en el segundo tubo para continuar la cocción, y en el tercer tubo hasta alrededor de 100 a 110°C para el enfriamiento, antes de dejarlo fluir al tanque de soplado. El tiempo de estadía en el primer tubo horizontal puede variar de alrededor de 20 a 40 minutos, el tiempo de cocción en el segundo tubo puede variar de alrededor de 20 a' 90 minutos, y el tiempo de enfriamiento en el tercer tubo horizontal puede variar de alrededor de 10 a 15 minutos. Opcionalmente , el tanque de soplado puede incluir un agitador equipado para desfibrar la fibra cocida en un medio de licor usado caliente. En un proceso intermitente, un alimentador de tornillos sin cabeza compacta los tallos de maiz voluminosos para permitir una carga máxima. La carga llena un digestor giratorio y/o estacionario con un contenido de licor a sólido de alrededor de 3:1 a 7:1. La temperatura de cocción varía de aproximadamente 120 a 170°C durante un periodo de entre aproximadamente 30 a 120 minutos. El tiempo de estadía para elevar la temperatura de la temperatura de alimentación a la temperatura de cocción varía de aproximadamente 15 a 60 minutos. Después de la cocción, la temperatura del digestor se reduce a alrededor de 100 a 110°C y la pulpa se libera a un tanque de soplado. En el tanque de soplado, un agitador se ajusta para desfibrar la fibra cocida en medio de licor usado caliente. El licor de cocción incluye alrededor de 2 a 20% de álcali activo. Se puede usar aproximadamente 12 a 15% (con base en tallos de maíz secados en horno) de solución de cocción de álcali activo para obtener una pulpa de tallos dé maíz grado blanqueable con un intervalo de rendimiento de aproximadamente 45 a 50%. Para obtener pulpa de revestimiento en el intervalo de rendimiento de alrededor de 60 a 70%, la alcalinidad activa puede estar en la escala de alrededor de 6 a 10%, y para obtener un medio de corrugado en el intervalo de producción de aproximadamente 80 a 95%, la alcalinidad activa puede estar en la escala de alrededor de 2 a 4%. El licor de cocción puede contener cualquier combinación de antraquinona catalítica, y/u otros reactivos similares . Etapa de procesamiento de fibras Para pulpas químicas ' el agitador que puede estar equipado en el fondo logra el desfibrado en presencia de licor caliente. El desfibrado separa las fibras para un completo lavado de la pulpa y las fibras podrían tener que ser refinadas más para la fabricación de papel . Las pulpas químicas especialmente para pulpa química de alto rendimiento, es decir rendimientos de aproximadamente 60 a 70%, se refinan después del proceso de cocción para liberar las fibras individuales. Para una pulpa de ultra-alto rendimiento de aproximadamente 80 a 95% obtenida para medio de corrugado, las pulpas se refinan para separar las fibras individuales . - Etapa de tamizado, lavado y limpieza Después de la desintegración en un tanque de soplado, las pulpas serán enviadas a través de un tamiz grueso para remover fibra no cocida y/o semicocida y/o grumos de fibra antes de enviar la pulpa a la etapa de lavado. El licor negro se separará en las etapas de tamizado y lavado, y se enviará a un quemador de recuperación química para su reciclaje. Las pulpas químicas requieren de un lavado cuidadoso para recuperar los químicos de procesamiento y para limpiar la pulpa. La materia café puede ser lavada por el lavador comercial existente. El tamizado y limpieza de la pulpa de tallos de maíz se llevan a cabo de preferencia antes del blanqueo. Esto ahorrará químicos de blanqueo y mejorará la capacidad de blanqueo de la pulpa. Blanqueo Una aplicación moderada de solución de blanqueo, por ejemplo, dióxido de cloro, peróxido de hidrógeno alcalino y soluciones de extracción alcalinas, puede usarse para remover la lignina residual y para incrementar la brillantez de la pulpa hasta un nivel predeterminado. Las condiciones de blanqueo tales como temperatura, tiempo y concentración de licor de blanqueo, dependen típicamente del contenido de lignina de la pulpa y de las condiciones óptimas para agentes de blanqueo particulares. Por ejemplo, se usan temperaturas que varían de alrededor de 60 a aproximadamente 90°C cuando se usa dióxido de cloro o peróxido alcalino como un agente de blanqueo en un sistema cerrado. Típicamente, los procesos de blanqueo duran alrededor de 30 a 120 minutos, lo cual incluye el tiempo requerido para ajustar la temperatura de la pulpa hasta el nivel de temperatura deseado. La temperatura de blanqueo se mantiene durante alrededor de 30 a 120 minutos. Una secuencia de blanqueo de tres etapas (en adelante "DED" ) puede elevar la brillantez de las pulpas de tallos de maíz hasta aproximadamente 80 a 85% de nivel ISO, y la adición de una o más etapas de blanqueo tales como etapas de blanqueo con peróxido, ozono u oxígeno puede elevar la brillantez hasta aproximadamente 86 a 95% ISO. Fabricación de papel La pulpa blanqueada es una mezcla de fibras largas derivada principalmente de piel de tallos de maíz y fibras cortas derivadas principalmente de médula. La refinación de esta mezcla antes de la fabricación de papel creará más residuos de partículas finas que dan como resultado un problema de drenaje de agua toda vez que las partículas finas retienen más agua que la fibra. La fibras cortas no requieren refinación, mientras que las fibras largas podrían o no podrían requerir refinación para desarrollar propiedades de aglu inamiento . La fibra blanqueada debe ser fraccionada en fracciones de ; fibras largas y cortas. La fracción de fibras largas será refinada y luego mezclada con la fracción de fibras cortas antes de la fabricación de papel . En una forma alternativa, cuando la pulpa de tallos de maíz blanqueada se mezcla con pulpa kraft de coniferas blanqueada y/o pulpa kraft de madera dura blanqueada para la fabricación de papel, el fraccionado no es necesario. Ya que la pulpa de tallos de maíz es más suave, más tersa y requiere de menos energía para refinarse, la acción mecánica durante el mezclado con pulpa kraft de coniferas y/o pulpa kraft de madera dura lleva a la refinación en cierto punto y a desarrollar propiedades de aglutinamiento entre fibras. Dependiendo de los productos finales, la pulpa de tallos de maíz (blanqueada o no blanqueada) puede mezclarse con pulpa kraft de coniferas (blanqueada o no blanqueada con o sin refinación) en varios grados. La pulpa blanqueada se usa para preparar papel, por ejemplo, papel para impresión y escritura, papel para fotocopias, cartón blanco para revestimientos superiores, papel de seda, papel base, papeles libres de madera, papel recubierto, papel de capas múltiples/papel cartón, papeles de especialidad y similares. CTMP y BCTMP de tallos de maíz pueden usarse para preparar papel periódico al mezclarlos con pulpa kraft de coniferas (5 a 20%) . CTMP de tallos de maíz blanqueada puede mezclarse con pulpa química blanqueada de tallos de maíz para preparar papel grado escritura y/o impresión. El papel de tallos de maíz semi-químico de alto rendimiento puede mezclarse con pulpa kraft de coniferas de alto rendimiento para producir papel para sacos, papel para envoltura, cartón corrugado de empaque, cartón común etc. Pulpa disuelta y subproductos útiles derivados de hemicelulosa se pueden producir a partir de tallos de maíz. Papel de impresión y escritura, papel para fotocopias y cartón blanco para revestimientos superiores pueden contener alrededor de 5 a 20% de pulpa kraft de coniferas blanqueada, que tenga aproximadamente 5 a 60% de contenido de llenador. El llenador puede incluir cualquier combinación de carbonato de calcio, arcilla, talco, caolín, dióxido de titanio y similares. Además del llenador, cualquier combinación de agentes de formación, agentes de resistencia en seco, agentes de resistencia en húmedo y auxiliares de retención pueden aplicarse durante la fabricación de papel . Los agentes de formación pueden incluir cualquier combinación de emulsión de colofonia, anhídrico alquenilsuccínico (ASA) , dímero de alquilceteno (AKD) y similares. Los agentes de resistencia en seco pueden incluir cualquier combinación de almidón, gomas, derivados de celulosa solubles y similares. Las resinas de resistencia en húmedo pueden incluir cualquier combinación de alcohol polivinílico, látex y similares. El auxiliar de retención puede incluir cualquier combinación de poliacrilamida, polietilenamína y similares. Ej emplos Los siguientes ejemplos ilustran calidad de pulpa y papel de tallos de maíz comparada con pulpa de madera dura. Ciertos aspectos de los ejemplos se describen en términos de técnicas y procedimientos que los inventores encontraron adecuados en la práctica de la invención. Los ejemplos se crean a través del uso de prácticas en laboratorio estándares de los inventores. Los ejemplos presentados no intentan ser limitativos, y numerosos cambios, modificaciones o alteraciones pueden aplicarse sin alejarse del alcance de la invención. Ejemplo 1 Las porciones de tallos de maíz se separaron manualmente de las hojas y otros materiales no deseados. Los tallos de maíz fueron después rotos en pequeñas piezas mecánicamente. La separación mecánica se logró con dos placas de dientes de desgarre giratorias opuestas. El sistema separa la piel, sin embargo, una cantidad sustancial de médula permanece dentro de la piel . Se hace notar que cualquier puede usarse cualquier otra herramienta de separación mecánica. Los experimentos de pulpación se llevaron a cabo usando la médula y piel como se recibieron del proceso. La cantidad de médula fue de aproximadamente 23% de tallo de maíz total excepto hojas, conos y mazorcas. En pocos experimentos a escala de laboratorio, la piel de tallo de maíz se separó completamente, y en algunos casos 15% dé médula se añadió a la piel para verificar los efectos de la médula en las propiedades de las hojas de prueba. En los experimentos, las piezas de tallo de maíz se limpiaron en un pulpador usando agua caliente y se secaron al aire para obtener la consistencia de tallos de maíz deseada. La consistencia de los tallos de maíz limpiados es benéfica para ajustar así la cantidad de químicos de cocción, relación licor a tallos de maíz, y para conocer el rendimiento de pulpa . En esta serie de experimentos se aplicó un tiempo de estadía de aproximadamente 60 minutos, el tiempo de cocción fue de aproximadamente 60 minutos y la temperatura de cocción fue de alrededor de 150 °C. La cocción se llevó a cabo usando un proceso con sosa. La cantidad de hidróxido de sodio expresada como álcali activo se varió de aproximadamente 12 a 15% para obtener pulpas aceptables. Las tablas 1, 2 y 3 muestran la cantidad de álcali activo en el licor de cocción, rendimiento de pulpa tamizada, libre flujo de la pulpa (CSF) y propiedades mecánicas y óptimas de las hojas de prueba. Tabla 1 Propiedades de hoja de prueba de pulpa tamizada de -tallos de maíz sin médula refinada con un molino PFI • Exp a Akdi Rfrdmmfc) RevcÍuc iesíH CSF D-Tskfad ínci ede Incfioede BúBaUz. Cpaikl afl o detarrizado PFI W (kg í) traoaói(N- estafarte*) C½) <%) m¾) mi-lo (kí /g) CT-3B1 13 45 2000 360 817 96 59 65 38 85 CT-3B2 14 46 1500 436 807 94 68 62 40 86 CT-3B3 15 45 1500 370 830 96 62 65 40 86 Tabla 2 Propiedades de hoja de prueba de pulpa tamizada de tallos de maíz que contienen alrededor de 15% de médula refinada con un molino PFI Tabla 3 Propiedades de hoja de prueba de pulpa tamizada de tallos de maíz que contienen alrededor de 23% de médula no refinada Las propiedades de pulpas de tallos de maíz que contenían alrededor de 15% de médula tienen una calidad ligeramente más baja que las propiedades de pulpa obtenidas de tallos de maíz sin médula. Las propiedades de hoja de prueba son más cercanas a las de la pulpa de madera dura. Estos resultados demuestran que tallos de maíz que contienen cierta cantidad de médula son adecuados para producir pulpa de calidad. Se puede evitar fácilmente la gran tarea y costo asociados con la separación mecánica de médula de la piel. El proceso existente que podría usarse para separar piel de la médula es el molino con martillos. Este proceso genera demasiadas partículas finas y polvo, lo cual podría crear una contaminación* ambiental, deteriorar la calidad de la fibra e incrementar la pérdida de fibra de calidad. El desarrollo de una nueva máquina que separe efectivamente la piel de una manera ambientalmente benigna y sin cortar y perder fibra buena será muy costoso. Esta separación de la piel del tallo de maíz de la médula no es necesaria en absoluto, como lo demuestran los experimentos de laboratorio mostrados en la tabla 1, 2 y 3. El número kappa de las pulpas medidas usando métodos de la Norma Tappi es de aproximadamente 8 a 12, lo cual es muy bajo en comparación con pulpa kraft de coniferas (número kappa de aproximadamente 27 a 30) y con la pulpa de madera dura (número kappa de aproximadamente 12 a 22) con un rendimiento de pulpa similar. En consecuencia, la pulpa de tallos de maíz requiere de menos químicos de blanqueo que la mitad de los requeridos para pulpa de madera blanda y madera dura. E j emp lo 2 El material de tallos de maíz crudo, de la porción inferior de la planta, comprende principalmente piel e incluye nudos y médula. Esto incluye, la porción inferior de la planta de tallo de maíz debajo de alrededor de las mazorcas de la planta, por ejemplo, aproximadamente los últimos 0.6 a 0.9 m del tallo de maíz. Esto consiste en piel gruesa y relativamente baja médula. Las hojas presentes en la parte inferior del tallo de maíz pueden retirarse fácilmente después de la trituración. La remoción o separación de las hojas puede hacerse al soplar aire debido a la diferencia en densidad de los tallos de maíz y hojas triturados. La calidad de la fibra no se afecta significativamente debido a la presencia de una cantidad pequeña de médula en la parte inferior de los tallos de maíz como se muestra en el ejemplo 1. En este experimento, 1.27 kg (base seca en horno) de tallos de maíz seleccionados, como se describió arriba, se cocieron usando alrededor de 14% de álcali activo. Esto se llevó a cabo con una relación de licor a tallos de maíz de alrededor de 7:1, una temperatura de cocción de aproximadamente 150°C, un tiempo de cocción de alrededor de 60 minutos, y un tiempo de estadía de aproximadamente 60 minutos para elevar la temperatura de alrededor de 80 a. 150°C. El rendimiento de pulpa tamizada fue de aproximadamente 46%. La pulpa se tamizó en un tamiz tipo ranura de 0.203 milímetros y se deshidrató en un tamiz de 200 mallas para remover las partículas finas de la pulpa. La pulpa de esta cocción se muestra como (CT-DI)" y se sometió a pruebas de capacidad de blanqueo. Dos de las muestras de pulpa blanqueadas se procesaron para preparar hojas de prueba y para determinar las propiedades mecánicas y ópticas . Seis muestras, de aproximadamente 10 g cada una representadas en la siguiente tabla 4 como CT-d-1-1, CT-d-1-2, CT-d-1-3, CT-d-1-4, CT-d-1-5, CT-d-1-6. Estas muestras fueron blanqueadas, usando una variedad de concentraciones de dióxido de cloro en la tapa (DI) , seguida por concentraciones similares de hidróxido de sodio en una etapa de extracción (E) , y concentraciones similares de dióxido de cloro en la etapa (D2) . Además, tres de las seis muestras se blanquearon más usando una etapa de peróxido de hidrógeno (P) de composición química similar en todos los tres casos. Las condiciones de blanqueo, concentraciones químicas y químicos usados en las diferentes etapas de blanqueo y la brillantez final se presentan en la tabla 4.

Tabla 4 Condiciones de blanqueo y brillantez final resultante Los resultados demuestran que la pulpa de tallos de maíz puede obtener un alto nivel de brillantez mientras sé usan bajas cantidades de químicos. Los resultados se deben a un contenido de lignina más bajo de la pulpa que corresponde a un tercio de pulpas químicas de madera blanda y madera dura. El tallo de maíz requiere de menos químicos de cocción, temperaturas de cocción más bajas y menos tiempo de cocción en comparación con la madera. El costo del procesamiento de tallos de maíz será similar al de la madera cuando se use una porción seleccionada de la parte inferior del tallo de maíz. Además, el costo de almacenamiento y transportación será minimizado por el bajo costo de los tallos de maíz, y finalmente el costo de los tallos de maíz en la entrada del molino será mucho más bajo que el de la madera. A continuación se describe el blanqueo de pulpa de tallos de maíz en propiedades mecánicas y ópticas de hojas de prueba . Tabla 5 Propiedades de la pulpa de tallos de maíz blanqueada El libre flujo de Norma Canadiense (CSF) de pulpas de. tallos de maíz blanqueadas estuvo en la escala de aproximadamente 540 mi. Estos valores CSF bajaron hasta aproximadamente 330 mi al refinar en un molino PFI sólo con 1, 000 revoluciones, lo cual es menos que un décimo de las requeridas para las pulpas químicas de eucalipto (madera dura) blanqueadas. Esto indica que la pulpa de tallos de maíz tiene más ventaja en términos de un consumo de energía de refinación reducido. La adición de una etapa de peróxido incrementó la brillantez de la pulpa de alrededor de 82.4 a 87.2%, pero las propiedades de resistencia de las hojas de prueba disminuyeron significativamente. Como resultado, será necesario evaluar el requerimiento de brillantez del producto final para seleccionar así la secuencia de blanqueo y el número de etapas. Por ejemplo, los papeles de escritura e impresión contienen aproximadamente 15 a 25% de carbonato de calcio como un llenador para mejorar la lisura de la superficie del papel, la opacidad de impresión y la brillantez. La resistencia de hoja húmeda y la resistencia en seco del papel pueden manipularse fácilmente usando química final en húmedo . Ejemplo 3 En una cocción escala piloto, alrededor de 21.56 kg de tallos de maíz triturados (base seca en horno) fueron empacados en un digestor giratorio. Se creó un vacío en el digestor permitiendo una mejor impregnación del licor (solución de cocción) en el tallo de maíz. El digestor se hizo girar durante aproximadamente 30 minutos, permitiendo que la temperatura se elevara de la temperatura ambiente a aproximadamente 80 °C para una buena impregnación. El tiempo de estadía fue de aproximadamente 30 minutos para permitir que la temperatura se elevara de aproximadamente 80 a 150°C y el tiempo de cocción fue de aproximadamente 60 minutos a aproximadamente 150°C. El licor de cocción incluye aproximadamente 14% de álcali activo. Al final del período de cocción el tubo entre el digestor y el tanque de soplado se conectó y la presión se liberó lentamente para reducir la presión que correspondía a una temperatura de aproximadamente 100 a 105°C. En este punto la válvula se abrió completamente para soplar toda la pulpa del digestor al tanque de soplado por medio del diferencial de presión. El tanque de soplado incluye un tamiz en el fondo para facilitar el lavado de la pulpa con agua caliente después de la transferencia de la pulpa al tanque de soplado. La pulpa se lavó con agua caliente y luego se transfirió a un tamiz grande que tenía ranuras de 0.203 milímetros de ancho. El rechazo del tamiz fue de menos de aproximadamente 0.07%. La pulpa fue después deshidratada bajo presión hasta un contenido de sólidos de aproximadamente 30%. La pulpa deshidratada se desmenuzó después y se mantuvo en un cuarto frío para uso futuro. El rendimiento de pulpa tamizada fue de alrededor de 46.5%, lo cual fue similar a los estudios en laboratorio. Tres muestras, cada una de aproximadamente 30 gramos sobre una base seca en horno, se refinaron a 400, 700 y 1,000 revoluciones en un molino PFI . Se prepararon hojas de prueba y se probaron de acuerdo con los métodos estándares TAPPI. La tabla 6 muestra los resultados de las tres muestras refinadas a 400, 700 y 1, 000 revoluciones en el molino PFI, respectivamente . Tabla 6 Propiedades físicas, mecánicas y ópticas de pulpa no blanqueada y tamizada de pulpación escala piloto La hoja de prueba demuestra propiedades mecánicas muy buenas con un índice de tracción de 82 N-m/g, un índice de desgarramiento de 4.5 mN.m2/g y un índice de estallamiento de 5.5 kPa.m2/g. Es importante notar que durante la pulpación a escala laboratorio, los tallos de maíz fueron lavados bien con agua caliente y los contenidos de médula se ajustaron manualmente. Sin embargo, durante la prueba escala piloto no se pudo lavar y ajusfar el contenido de médula debido a la gran cantidad de materiales implicados. Como resultado, los tallos de maíz usados en la cocción escala piloto pueden contener un porcentaje más alto de suciedad y médula en comparación con los tallos de maíz usados en la cocción a escala laboratorio. Esta es una de las razones para obtener una pulpa ligeramente inferior y baja brillantez inicial en comparación con la pulpa escala laboratorio. Estos problemas pueden resolverse si la pulpa se produce en el molino de pulpa y se incorpora con un conjunto completo de sistemas de lavado, tamizado y limpieza. Ejemplo 4 En este ejemplo, las propiedades de pulpa de tallos de maíz blanqueadas se compararon con pulpas de madera dura kraft blanqueadas en forma equivalente. Más aún, dos juegos de papel para copias con un gramaje de aproximadamente 75 g/m2 se prepararon usando llenador, por ejemplo, carbonato de calcio precipitado, almidón, agente de formación, auxiliares de retención, etc., para observar las propiedades. Se observa de la tabla que la pulpa de tallos de maíz da valores de índice de tracción y estallamiento significativamente más altos que las pulpas de eucalipto y aspen. Sin embargo, los valores de desgarramiento del eucalipto fueron significativamente más altos que los de la pulpa de tallos de maíz. Los resultados se muestran en la tabla 7.

Tabla 7 Propiedades mecánicas y ópticas de pulpa de tallos de maiz blanqueada y pulpa de eucalipto kraft blanqueada, y pulpas de aspen kraft blanqueadas Nota 1: BD-2 (DEDP); llenador 6.6%: hojas de prueba con un gramaje de 75 g/m2, tales como papel para copias, se prepararon usando 86.6% de tallo de maiz, 6.6% de pulpa kraft de coniferas blanqueada y 6.6% de carbonato de calcio precipitado como llenador. Veinte kg/ton (base o.d.) de almidón de papa catiónico, 2 kg/ton de agentes de formación AKD y auxiliar de retención catiónico y aniónco se usaron durante la fabricación de las hojas de prueba. Nota 2: BD-2 (DEDP); llenador 15.1%: hojas de prueba con un" gramaje de 75 g/m2, tales como papel para copias, se prepararon usando 77.4% de almidón de maíz, 7.5% de pulpa kraft de coniferas blanqueada y 15.1% de carbonato de calcio precipitado como llenador. Veinte kg/ton (base o.d.) de almidón de papa catiónico, 2 kg/ton de agentes de formación AKD y auxiliar de retención catiónico y aniónico se usaron durante la fabricación de las hojas de prueba. Estos dos experimentos muestran que el papel hecho de pulpa de tallos de maíz puede mejorarse significativamente mediante el uso judicial de química final en húmedo durante la fabricación de papel. La opacidad de la hoja de prueba, un requerimiento importante para papel grado escritura e impresión, fue mejorada ampliamente debido a la integración del llenador (carbonato de calcio precipitado) en la matriz de fibras. Ejemplo 5 En este ejemplo, las propiedades físicas, ópticas y mecánicas de papeles preparados en una máquina de papel a escala piloto de pulpa de tallos de maíz blanqueada y pulpa kraft de madera dura blanqueada y mezclada se han ilustrado por . motivos de comparación. La pulpación de tallos de maíz se llevó a cabo en un digestor a escala piloto y se sometió a lavado, tamizado, deshidratación y blanqueo. La brillantez de la pulpa del tallos de maíz varió de 88 a 90% como se ilustra en el ejemplo 2.

La mezcla para la preparación del papel de tallos de maíz es la siguiente: pulpa química de tallos de maíz blanqueada: 60%, pulpa kraft de coniferas norteñas blanqueada (grado comercial) : 20%, llenador (carbonato de calcio precipitado) : 20%; almidón: 0.5% (con base en una base de fibra o.d.); tamaño Hercon 79 AKD (0.5%): 0.2% (con base en fibra o.d.) y auxiliar de retención Nalco 7520 (0.1%): 0.05% (base de fibras o.d.) . La pulpa de tallos de maíz blanqueada (nunca secada) se mezcla con pulpa kraft de coniferas en un pulpador hidráulico. No se requirió refinación, ya que sólo la agitación del pulpador hidráulico hizo caer la libertad de flujo a aproximadamente 400 mi. El llenador y almidón se añaden al frente de la máquina: El agente de formación y auxiliar de retención se dosifican en el frente de la máquina . La mezcla para la preparación de papel de madera dura es la siguiente: pulpa de madera dura mezclada y blanqueada (grado comercial) : 60%, pulpa kraft de coniferas norteñas blanqueada (grado comercial) : 20%; llenador (carbonato de calcio precipitado): 20%; almidón: 0.5%; tamaño Hercon 79 AKD (0.5%): 0.2% y auxiliar de retención Nalco 7520 (0.1%) : 0.05%. Las muestras de pulpa kraft de madera dura y madera blanda se mezclan en un pulpador hidráulico y se refinan a 3.71% de consistencia hasta un nivel CSF de 470 mi. El llenador y almidón se añaden a la parte frontal de la máquina. El agente de formación y auxiliar de retención se dosifican en la parte delantera de la máquina. Los resultados se presentan en las tablas 8, 9, 10 y 11. Tabla 8 Resultados de prueba de papel hecho en una máquina de papel piloto La tabla 8 muestra que la densidad de la pulpa de tallos de maiz fue más alta que la de la pulpa de madera. La brillantez de la pulpa de tallos de maiz es casi 1 punto más alta que la de la pulpa de madera, pero la opacidad de impresión es más de 2 puntos más baja. Tanto el coeficiente de dispersión como el coeficiente de absorción para pulpa de madera fueron ligeramente más altos que para la pulpa de tallos de maiz. El coeficiente de dispersión está relacionado inversamente con la propiedad de aglutinamiento del papel. La porosidad para la pulpa de tallos de maiz es de 171 seg/100 mi en comparación con 7.1 seg/100 mi para la pulpa de madera. Esto significa que la pulpa de madera da como resultado una estructura mucho más porosa que la de la pulpa de tallos de maíz. Tabla 9 Resultados de prueba de papel hecho en una máquina de papel piloto La tabla 9 muestra que la blancura CIE de la pulpa de tallos de maíz fue aproximadamente 4 puntos más alta que la de la pulpa de madera y el tinte CIE fue más bajo que el de la pulpa de madera. La brillantez, opacidad, coeficiente de dispersión, coeficiente de absorción de la pulpa de tallos de maíz y de la pulpa de madera fueron similares. LL* que representa brillantez que se incrementa de 0 para negro a 100 para blanco perfecto, es similar tanto para la pulpa de tallos de maíz como .para la pulpa de madera; a, a* que representa rojeza cuando es mayor, es más alta para la pulpa de tallo de maíz que para la pulpa de madera; b,b* que representa el amarillamiento cuando es más, es más alto para la pulpa de madera que para la pulpa de tallos de maíz.

Tabla 10 Resultados de prueba de papel hecho en una máquina de papel piloto La tabla 10 muestra la comparación de las propiedades de resistencia de pulpa de madera y pulpa de tallos de maíz tanto en la dirección de máquina (MD, por sus siglas en inglés) como en la dirección cruzada (CD, por sus siglas en inglés) . Todas las propiedades de resistencia de la pulpa de tallos de maíz son 40% a 300% más altas que aquellas de la pulpa de madera. Las propiedades de resistencia a la tracción de la pulpa de tallos maíz en la dirección de máquina fueron aproximadamente 50% más altas, y en la dirección cruzada son 122% más altas que las de la pulpa de madera. El valor de estiramiento de la pulpa de tallos . de maíz en las direcciones . MD y CD fueron respectivamente 50% y 100% más altas que las de la pulpa de' madera dura. El valor TEA (absorción de energía de tracción) de la pulpa de tallos de maíz en la dirección MD es 130% y en la dirección CD es 200% más altos que los de la pulpa de madera dura. En forma similar, el índice de desgarramiento de la pulpa de tallos de maíz en la dirección MD es 55% más alto y en la dirección CD es 36% más alte que el de la pulpa de madera dura . El llenador, en general, es el responsable de propiedades de aglutinamiento débiles del papel. Aunque la pulpa de tallos de maíz contenía 22% de llenador en comparación con 17% de llenador en la pulpa de madera, la pulpa de tallos de maíz fue mucho más fuerte que la pulpa de madera. La prueba en la máquina de papel piloto demostró además que la pulpa de tallos de maíz puede retener al llenador en la matriz de fibras más eficientemente que la pulpa de madera. Tabla 11 Resultados de prueba de papel hecho en una máquina de papel piloto Nota: *se usó un peso de 0:5 kg en el pliegue MIT en lugar del peso de 1 kg.

La tabla 11 muestra la lisura de Sheffield, índice de estallamiento, dureza de Taber y número de pliegues dobles tanto de pulpa de tallos de maíz como de pulpa de madera dura. La lisura de Sheffield de la pulpa de tallos de maíz y la pulpa de madera dura fueron similares en la dirección de fieltro, mientras que en la dirección de alambre la pulpa de tallos de maíz fue mucho más lisa que la pulpa de madera dura. La resistencia al estallamiento de la pulpa de tallos de maíz fue más que 100% más fuerte que la de la pulpa de madera dura. El número de pliegues dobles para pulpa de tallos de maíz en las direcciones MD y CD son respectivamente de 41 y 19 en comparación con 23* y 8* para pulpa de madera. Ya que la pulpa de madera es demasiado débil como para plegarse bajo 1 kg de tensión, se aplicó 0.5 kg de tensión. 8* es realmente equivalente a 1 número de pliegue y 23* es equivalente a sólo 8 números de pliegues, si se mide bajo 1 kg de tensión. La prueba de máquina de papel ha demostrado claramente que el papel de tallos de maíz hecho bajo condiciones idénticas a las del papel de madera dura, es muy superior en términos de propiedades de resistencia que las del papel de madera dura, y similares entre sí en términos de propiedades ópticas. Es entendible que varios detalles de la invención podrían cambiarse sin alejarse del alcance de esta invención.

Además, las "descripciones mencionadas arriba en varios ejemplos tienen el propósito de ilustración solamente, y no el propósito de limitación. Pueden hacerse varias modificaciones en la presente invención sin alejarse del espíritu o alcance de la misma. De esta manera, se intenta que la presente invención cubra las modificaciones y variaciones de esta invención, siempre y cuando estén dentro del alcance de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (32)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para producir pulpa de residuos agrícolas, caracterizado porque comprende: cosechar una porción de una planta de tallo de maíz, en donde la cosecha incluye remover una porción del tallo de maíz debajo de aproximadamente al menos uno de una mazorca de la planta de tallo de maíz; secar las porciones de tallo de maíz; triturar las porciones de tallo de maíz; lavar las porciones de tallo de maíz trituradas; compactar las porciones de tallo de maíz lavadas en porciones en un alimentador de tornillos para remover el agua,- extraer pulpa de las porciones de tallo de maíz compactadas con una solución de pulpación alcalina en condiciones predeterminadas; fibrizar la pulpa; lavar la pulpa y tratar la pulpa fibrizada y lavada con una solución de blanqueo, en donde la solución de blanqueo remueve lignina y color residuales para incrementar la brillantez a más de aproximadamente 70° ISO.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue se utiliza un proceso intermitente de al menos uno de vibración, digestor estacionario y digestor súper intermitente.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza el procesamiento continuo de al menos uno de un digestor Pandia y un digestor Kymer.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la cocción de los tallos de maíz en la solución alcalina se lleva a cabo a una temperatura que varía de aproximadamente 120 a aproximadamente 160°C durante alrededor de 30 minutos a 120 minutos.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la solución alcalina comprende una solución de hidróxido alcalina que incluye al menos uno de hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de amonio e hidróxido de calcio.

6. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la solución alcalina incluye además al menos uno de carbonato de sodio y bicarbonato de sodio.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la solución alcalina incluye además hidróxido de sodio.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la solución alcalina incluye además antraquinona .

9. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque , el hidróxido de sodio tiene una concentración en la escala de aproximadamente 2% a 18% de álcali activo, y la antraquinona tiene una concentración en la escala de aproximadamente 0.0% a 0.5%.

10. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque se puede usar una etapa de pretratamiento que incluya material de tallos de maíz compactado con agentes protectores de celulosa tales como MgCl2, CaC03 a una temperatura de entre aproximadamente 60 a aproximadamente 100°C durante alrededor de 30 a aproximadamente 60 minutos, para proteger de esta manera la hemicelulosa durante la digestión alcalina de los tallos de maíz.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la solución de blanqueo comprende dióxido de cloro.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento de la pulpa fibrizada Y lavada con una solución de blanqueo se lleva a cabo a una temperatura que varía de aproximadamente 50 a 100°C durante alrededor de 30 a 120 minutos.

13. El método de conformidad con la reivindicación' 1, caracterizado porque la solución de pulpación alcalina incluye una concentración que varía de aproximadamente 1% a 3% de hidróxido de sodio.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una secuencia de blanqueo con dióxido de cloro-extracción alcalina-dióxido de cloro (DED) eleva la brillantez de la pulpa a aproximadamente 80-85% ISO.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque después de la secuencia DED uno de una solución de blanqueo de peróxido de hidrógeno (P) , solución de ozono (Z) y solución de oxígeno (O) se usa para elevar la brillantez de la pulpa a aproximadamente 86 a 95% ISO.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la solución de blanqueo de dióxido de cloro comprende una dosis de dióxido de cloro equivalente a factor kappa de pula que varia de aproximadamente 0.01 a 0.5.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la solución de blanqueo de peróxido de hidrógeno comprende : peróxido de hidrógeno de aproximadamente 1 a 3% de peso de pulpa o.d.; hidróxido de sodio de aproximadamente 1 a 3% de peso de pulpa o.d.; silicato de sodio de aproximadamente 1 a 3% de peso de pulpa o.d. ; sulfato de magnesio de aproximadamente 0.02 a 0.06% de peso de pulpa o.d. y cantidades residuales de quelante.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende además: una etapa de blanqueo para mejorar la brillantez de pulpa de tallos de maíz, en donde la etapa de blanqueo usa reactivo de blanqueo, tal como ozono de aproximadamente 0.05 a 5% (de peso de pulpa o.d.) y oxígeno de aproximadamente 0.1 a 2% (de peso de pulpa o.d.).

19. Un método para fabricar papel a partir de pulpa de residuo agrícola, caracterizado porque comprende: refinar pulpa de residuo agrícola; mezclar la pulpa de residuo agrícola; limpieza; tamizado y laminado en la máquina de fabricación de papel, en donde la pulpa de residuo agrícola es pulpa de tallos de maíz.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la pulpa de tallos de maíz tiene un nivel de flujo libre de al menos 250 mi o más.

21. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la pulpa de tallos de maíz tiene un número kappa en una escala de aproximadamente 7 a 80.

22. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porgue la pulpa de tallos de maíz tiene un número kappa en una escala de aproximadamente 2 a 7.

23. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porgue la pulpa de tallos de maíz tiene un número kappa debajo de aproximadamente 2.

24. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la pulpa de tallos de maíz puede usarse sin refinación y/o con refinación a 250-500 mi CSF antes de combinarla con pulpa de madera para proporcionar las propiedades específicas que puedan satisfacer los usos finales de productos de papel.

25. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la pulpa de tallos de maíz puede ser fraccionada en fracciones de fibras largas y fibras cortas, y volverse a mezclar dependiendo de las propiedades de usos finales para maximizar el rendimiento de la pulpa de tallos de maíz.

26. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque papel para escritura e impresión, fotocopias, papeles de especialidad y papeles para envoltura pueden producirse a partir de pulpa de tallos de maíz blanqueada mediante el mezclado con una o más pulpa y/o aditivos de un grupo que comprende: pulpa química de coniferas blanqueada; pulpa química de madera dura blanqueada: 0-20%; llenador (carbonato de calcio precipitado o pulverizado, arcilla, caolín, talco, dióxido de titanio, etc. ) : 0-30%; químicos de resistencia en seco (almidón y otros materiales poliméricos) : 0-4%; agente de formación (emulsión de colofonia, AKD, ASA u otros) : 0.05-5% y auxiliares de retención poliméricos catiónicos y/o aniónicos (almidón, poliacrilamida, polietilenimina, sílice coloidal, bentonita, micropartículas orgánicas, etc) : 0-5%.

27. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque revestimiento blanco superior puede producirse a partir de pulpa de tallos de maíz blanqueada mediante el mezclado con uno o más aditivos de un grupo que comprende: pulpa química de coniferas blanqueada: 0-30%; pulpa química de madera dura blanqueada: 0-30%; llenador (carbonato de calcio precipitado o pulverizado, arcilla o caolín) : 0-20%; agente de resistencia en seco (almidón u otros materiales poliméricos) : 0-4%; agente de formación (emulsión de colofonia, AKD, ASA u otros) : 0.05-2% y auxiliar de retención (almidón, poliacrilamida, polietilenimina, sílice coloidal, bentonita, micropartículas orgánicas, etc) : 0-5%.

28. Él método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque cartón para empaque para leche, jugo y otras bebidas puede producirse a partir de pulpa de tallos de maíz blanqueada mediante el mezclado con uno o más aditivos de un grupo que comprende : pulpa química de coniferas blanqueada: 0-20%; agentes de formación (emulsión de colofonia, AKD, ASA u otros) : 0.01-5% y auxiliar de retención (almidón, poliacrilamida, polietilenimina, sílice coloidal, bentonita, micropartículas orgánicas, etc) : 0-5.5%.

29. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque cartón para revestimientos puede producirse a partir de pulpa química o semi-química de tallos de maíz no blanqueada, con o sin pulpa química o semi-química de tallos de maíz blanqueada.

30. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque medio de corrugado puede producirse a partir de pulpa de tallos de maíz de alto rendimiento mezclada con pulpa de madera dura de alto rendimiento.

31. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque papeles de seda, papeles de resistencia en húmedo y papeles industriales pueden producirse a partir de pulpa de tallos de maíz blanqueada mediante el mezclado con uno o más aditivos de un grupo que comprende: pulpa" química de coniferas blanqueada: 0-30%; pulpa química de madera dura blanqueada: 0-20%; agentes de formación (emulsión de colofonia, AKD, ASA u otros): 0.01-5% y auxiliar de retención (almidón, poliacrilamida, polietilenimina, sílice coloidal, bentonita, micropartículas orgánicas, etc) : 0-5.5%.

32. El método de conformidad con la ¦ reivindicación 19, caracterizado porque papeles para fotocopxado, papeles de especialidad y papeles para envoltura pueden producirse a partir de pulpa de tallos de maíz blanqueada mediante el mezclado con uno o más aditivos de un grupo que comprende: pulpa química de coniferas blanqueada: 0-30%; pulpa química de madera dura blanqueada: 0-20%; llenador (carbonato de calcio precipitado o pulverizado, arcilla o caolín) : 0-40%; agente de resistencia en seco (almidón u otros materiales poliméricos) : 0-5%; agentes de formación (emulsión de colofonia, AKD, ASA u otros) : 0.01-5% y auxiliar de retención (almidón, poliacrilamida, polietilenimina, sílice coloidal, bentonita, micropartículas' orgánicas, etc): 0-5.5%.