REVISTA OFICIAL de la Asociación de Corrugadores del Caribe, Centro y Suramérica (ACCCSA)
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- PARÁMETROS POR CONTROLAR EN LOS PAPELES

- EN PAPEL LINER

  

Humedad

• Valores ideales entre 7 – 8 %.

• Franja de humedad: Zona mayor de 10 cm con ± 2% de diferencia de humedad que el resto de la bobina.

• Papeles de distintos proveedores con diferentes porcentajes de humedad producen cartón abarquillado.

Efectos:

• Cartón abarquillado

• Cartón despegado.

Temperatura

• Valores ideales de 80 – 90º C.

• Diferencias máximas de 5º C a lo ancho del papel provocan cartón abarquillado.

• Gramajes ligeros y medios (TL y bicolor): Se precalientan por el lado opuesto a la cara a encolar.

• Gramajes pesados (TL y kraft): A veces se deben precalentar por el lado de la cara a encolar.

Tensión

Diferencias de tensión en las bobinas de papel van a producir:

• Cartón abarquillado.

• Cartón despegado.

• Suelen ser producidas por un mal laminado en las cajas de las máquinas de papel, tanto en:

• Homogeneidad (variaciones de gramaje).

• Variaciones en la orientación de las fibras de papel.

  

Calibre

Diferencias de calibre en el papel van a producir:

• Arrugas.

• Cartón abarquillado.

• Cartón despegado.

• Cartón abarquillado en ese o twist.

- PARÁMETROS POR CONTROLAR EN LOS PAPELES

- EN PAPEL MÉDIUM

Principio de formación de la onda.

Ciertos materiales como la madera o los plásticos pueden variar y adoptar formas cilíndricas y enroscadas por la acción del calor y la presión. En el caso del papel médium son las fibras las que adoptan la forma senoidal.

Fases:

• Fase acondicionamiento (humedad – ablandar).

• Fase mecánica (presión – rodillos acanalados).

• Fase térmica (calor – rodillos acanalados).

Temperatura:

Valores ideales de 50 – 60ºC.

Humedad:

Durante el proceso de ondulado del médium, es necesaria la aportación de humedad en forma de vapor saturado para:

• Dar elasticidad y plasticidad a las fibras.

• Evitar roturas por la acción de los rodillos acanalados.

Porosidad:

Para que un papel absorba la humedad necesita una cierta porosidad.

• Valores adecuados de maquinabilidad: 25 –70 segundos.

Absorción de agua:

Está directamente relacionada con la porosidad, aunque a veces papeles muy porosos tengan mala absorción de agua debido a la química que se emplea en su fabricación.

• Valores superiores a 60 s (prueba de la gota) suelen ser problemáticos.

• Papeles excesivamente absorbentes producen problemas de mal encolado por interferir en el proceso de gelatinización del almidón.

Permeabilidad al aire (Porosidad):

Es la propiedad del papel que indica la resistencia a la penetración del aire y se mide por el tiempo que tarda un volumen de aire en atravesar una superficie predeterminada de papel (Gurley) o el volumen de aire que atraviesa el papel por unidad de tiempo (Bendtsen).

Permeabilidad al aire (Porosidad):

Un papel para corrugar poroso facilita la evacuación del aire en el corrugado y una mejor formación de onda.

Para un papel liner, por el contrario, se necesita una hoja menos porosa en los sistemas de envasado y manipulación automática con ventosas.

  

2.2.1. Definición y estructura

La cola es un elemento fundamental y necesario para la constitución y la estructura misma del cartón corrugado. Asegura la estabilidad y la arquitectura del complejo.

Actualmente se emplean colas acuosas, casi exclusivamente a base de almidón, que vienen a reemplazar las antiguas colas hechas a base de silicato de sosa.

El almidón es el elemento activo en la adherencia de la cola. Se presenta en forma de gránulos dispersos en agua: leche de almidón – o almidón crudo - inestable antes de agitarse (precipitado). En presencia del agua y elevando la temperatura, los gránulos se hinchan y luego “revientan”, este es el fenómeno de la gelatinización. De un estado de dispersión, el almidón pasa a un estado de disolución viscosa dotada de propiedades adhesivas.

GELATINIZACIÓN DEL ALMIDÓN

Funciones:

• Proceso de hidratación e hinchamiento del gránulo de almidón.

• A partir de cierta temperatura se rompen los enlaces por puente de hidrógeno, se separan las cadenas y empiezan a hinchar los gránulos.

• Debido al hinchamiento, los gránulos absorben agua y llegan a reventar.

• Se produce una pasta de almidón de características adhesivas. La viscosidad aumenta.

• El incremento de viscosidad se debe a la disminución de la movilidad de los gránulos debido al hinchamiento y reventamiento.

• La temperatura a la que la viscosidad aumenta considerablemente se conoce como temperatura de gelatinización.

• La sosa cáustica reduce la temperatura a la que los gránulos de almidón hinchan y revientan.

• En la gráfica que sigue se puede ver la disminución del punto de gel de una cola de almidón de maíz, en relación con la concentración de sosa respecto al almidón total (primario + secundario).

Para evitar el precipitado de los gránulos en el agua, estos tienen que ponerse en suspensión en un líquido portador, hecho a base de almidón “cocido” a 80º C, llamado “portador” (carrier), almidón primario o portador.

Almidón crudo

• Absorbe el agua para el inicio del pegado.

• Al gelatinizar forma parte del adhesivo.

Portador o carrier

• Sirve de soporte y transporte al almidón crudo.

• Confiere viscosidad a la cola.

• Retiene el agua para el almidón crudo (absorbe 20 veces su peso en agua).

• Controla la absorción de agua del médium.

• Proporciona tiro (tack) o agarre. En la preparación de la cola de almidón se incorporan varios aditivos:

• La sosa, cuya función consiste en disminuir la temperatura de la gelatinización y, de esta manera, permitir un encolado más rápido.

• El bórax, que reduce la viscosidad de la cola, facilitando así su distribución. Asimismo, determina la textura de la cola (fluidez).

• Un fungicida, para prevenir un posible desarrollo bacteriano.

SOSA CÁUSTICA

Funciones:

• Disminuye el punto de gel.

• Confiere al almidón una estructura pegajosa.

• En exceso puede requemar al cartón (cartón quebradizo).

• Junto con bórax aumenta la viscosidad y el tiro (tack), por lo cual, por debajo de temperaturas de gel de 58º C, la cola se espesaría prematuramente y no habría buena aplicación.

• Tiene avidez por las fibras de papel, lo cual favorece la penetración de la cola.

• Su contenido en la cola oscila entre 1,8 - 3 % del peso de almidón.

BÓRAX

Funciones:

• Confiere gomosidad al adhesivo.

• Hace al adhesivo compacto y con un tiro (tack) elevado.

• Proporciona estabilidad durante el almacenaje y bombeo de la cola.

• En exceso produce pegados quebradizos.

• Afecta al punto de gel, ya que reacciona con la sosa produciendo metaborato de sodio, consumiendo sosa durante la reacción.

El proceso de encolado comporta de manera sucesiva las siguientes operaciones:

• Depósito o aplicación de la cola sobre los vértices de los canales.

• Formación de la unión con cola al contacto con los papeles. La cola penetra parcialmente en estos.

• Gelatinización del almidón por calor en la prensa lisa o en las mesas calientes, que se traduce en:

• Una unión débil (humedad – tiro) al principio, ya que la junta está húmeda.

• Una unión más firme y definitiva a consecuencia de la eliminación de agua, que se produce en las mesas calientes y en el puente almacenador.

La formulación de la cola no es universal: debe ser adaptada a los distintos tipos de papel utilizados y a las exigencias de fabricación (maquinaria, velocidad de producción, etc.).

Sin embargo, por regla general, la fórmula de la cola para un cartón simple cara es distinta a la de un cartón doble cara, en lo concerniente a concentración y viscosidad.

100 kg de cola líquida contienen:

• De 18 a 20 kg de almidón crudo para cartón simple cara.

• De 20 a 22 kg de almidón crudo para cartón doble cara.

El depósito de almidón seco es de:

• 4 a 5 g/m2 en el cartón simple cara.

• 6 a 7 g/m2 en el doble cara. Lo que equivale a un depósito total de 10 a 12 g/m2 de materia seca en el cartón doble cara.

Hay que tener en cuenta que se emplean resinas especiales que confieren una resistencia al agua en las llamadas colas «resistentes a la humedad» (RH).

Las instalaciones para la preparación de la cola suelen estar a menudo totalmente automatizadas. La importancia del encolado y de sus consecuencias requiere controles frecuentes en el proceso de fabricación.

2.2.2. Tipos de cola

2.2.2.1. El proceso Steinhall

Almidón primario: 10-20% del almidón total. Cocido. Soporta el almidón secundario. A más primario aumenta la viscosidad.

Almidón secundario: 80-90% del almidón total. Crudo. Poca influencia en la viscosidad. No obstante, es el más importante para el pegado final, al gelatinizar cuando pasa por la máquina.

Sosa: 1-3% en relación al peso del almidón. Gelatiniza el almidón primario. Regula la temperatura de gelatinización. Aumenta viscosidad y la capacidad de penetración de la cola.

Bórax: 1-2% en relación al peso de almidón. Enlaza el almidón primario. Aumenta y estabiliza la viscosidad. Mejora la adhesividad.

Características

En este adhesivo, el 10-20% del almidón está gelatinizado (fase primaria, carrier o portadora), con el resto sin gelatinizar (secundario).

La alta viscosidad de la parte gelatinizada sirve como soporte que previene que los gránulos de almidón sin gelatinizar sedimenten, a la vez que proporciona adhesividad.

Los gránulos no gelatinizados (almidón secundario) gelatinizan cuando el adhesivo se transfiere al grupo corrugador y alcanzan una temperatura superior a la de gelatinización.

El proceso Steinhall proporciona simplicidad a bajo coste y una excelente adhesión para diferentes clases de papel.

Debido a la presencia del almidón gelatinizado, estos tipos de colas poseen una gran capacidad de retención de agua, característica muy importante para el pegado de papeles muy absorbentes.

Colas Steinhall para producción antihumedad (cartón de agricultura):

  

Características:

• Utilización de papeles de gramajes medios – altos.

• Papeles de fibra virgen (kraft y semiquímicos).

• Uno o varios papeles son tratados para impermeabilizarlos mediante parafinas (habitualmente se tratan la cara lisa interior y las dos tripas o papeles corrugados).

• Producción mayoritaria de cartón doble.

• Esto obliga a trabajar con fórmulas de cola ricas en almidón y sosa cáustica.

• Los almidones nativos presentan inestabilidades (poca regularidad en la viscosidad, penetración en el papel deficiente, etc.) en colas con riqueza en el almidón superior al 25-26%.

Por ello, en la producción de cartón antihumedad se recurre en la mayoría de casos a almidones modificados para la fase primaria.

Almidón “carrier” o portador (primario):

• Almidón nativo de maíz: aprox. 13 - 17 % sobre el total de almidón.

• Almidones modificados: sólo en la fase primaria o portadora. En función del tipo de tratamiento químico (dextrinación, fosfatación, etc.) su relación con el almidón secundario oscila entre 1/ 3´5 a.

• 1 / 5 (primario / secundario).

Contenido en sosa cáustica pura:

• Relación sosa / almidón total = 2´2 a 2´8 %

• El contenido varía en función del tipo de corrugadora, velocidad de producción, etc.

Bórax (tetraborato sódico decahidratado: Na2B4O7 .10 H2O:

• 1´2 - 1´8 % sobre almidón total (primario+ secundario).

• Resina antihumedad (cetona formaldehído).

• 6 - 8 % sobre almidón total (resina con un 45 % de sólidos activos).

¿Cómo se trabaja en la actualidad el cartón antihumedad?

Prácticamente la totalidad de cartoneras trabaja con almidón modificado en primario o con un sistema automático que permita imitar este comportamiento sólo con almidón nativo (colas tipo Minocar).

Concentración en sólidos (almidón) base comercial:

    

• Fórmula única toda la máquina: 26 - 29 %

• Dos fórmulas:

1. Grupos de corrugar: 24 - 26 %

2. Doble encoladora: 27 - 32 %

La aplicación de parafina + endurecedor en los papeles ha de ser cuidadosamente controlada. Una temperatura equivocada puede afectar a la correcta penetración y dificultar el pegado. Asimismo, un exceso de tratamiento da lugar a un mal pegado.

¿Qué se consigue con almidones modificados?

• Permite alcanzar concentraciones de sólidos más altas (hasta el 30-32 % sin inestabilidades).

• Textura de cola corta: mejor penetración en papel.

• Pegado más consistente.

• Mejor pegado en verde (green-bond).

• Mejores propiedades mecánicas del cartón (ECT, PAT, etc.)

Todo esto permite incrementar la velocidad de producción con una mayor garantía de calidad en el cartón.

En la actualidad, existen sistemas automáticos que permiten conseguir este comportamiento únicamente con almidón nativo de maíz.

No obstante, todavía existen máquinas muy lentas que trabajan únicamente con almidón nativo de maíz para producción de cartón antihumedad.

2.2.2.2. Colas minocar

Características:

• Adhesivo intermedio entre Stein- Hall y No-portador (No-carrier).

• Como en las colas No-portador (No-carrier) la textura es corta, facilitando la limpieza, aplicación de la cola y consumo.

• El sistema puede compensar variaciones de pH y por tanto es el más apropiado en el uso de aguas de tintas y limpieza de pasteras de cola.

• Son adhesivos muy estables y exhiben buenas propiedades de fluidez, dando un gran rendimiento a distintas velocidades de máquina y con todos los tipos de papel.

• Condiciones de reacción menos críticas que en el sistema No-portador (No-carrier).

• Es el sistema que permite un mayor contenido de sólidos con almidón nativo.

• Muy apropiado para la preparación de adhesivos antihumedad.

2.2.3. Aplicación de cola en el cartón

Nunca se debe corregir la curvatura del cartón con mayor aplicación de cola. Es importante aplicar siempre la mínima cantidad que asegure un buen pegado.

Cada calidad de papel y/o de cartón tendrá una aplicación de cola apropiada. La corrugadora tiene una serie de elementos de regulación (precalentadores, frenos, rodillos de aplicación de cola, etc.) que deben ajustarse en función del tipo de cartón que se produce.

  

APLICACIÓN DE COLA:

Corrugadoras:

• Mínima cantidad posible en papeles bicolores y pajas.

Papeles kraft y SQ implican una mayor aportación. Si el cartón cruje, aumentar la aportación.

Doble encoladora:

Parte inferior. En papeles blanco kraft aumentar la aportación.

Parte superior: En D/D se aporta mayor cantidad.

Agricultura con tratamiento: se aplica un 30-40% más.

 

 
 

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