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Los británicos inventaron el papel acanalado, los estadounidenses inventaron el cartón corrugado: estos inventos pueden considerarse la primera ola con más de 150 años de historia. La segunda ola, el panal, también se originó en los EE. UU. a mediados de la década de 1940. El lugar de nacimiento de una posible tercera ola, el cartón corrugado en frío, es Asia. El papel completa una vuelta al mundo y vuelve a las raíces.
“Tradicionalmente, la corrugación del papel se lleva a cabo a altas temperaturas, por encima de los 150 ºC”, escribe el profesor Bala Venkateswarlu en un artículo científico para la Asociación Técnica de Pulpa y Papel de la India.
“La alta temperatura es necesaria para la formación de ondulaciones en el papel, así como para la gelatinización del pegamento. Sin embargo, a temperaturas elevadas existen dificultades en la operación de los equipos, el costo de producción también es considerable debido al costo del vapor y calor requerido para calentar, acondicionar y corrugar.
Para evitar estas dificultades, los ingenieros desarrollaron el proceso de corrugación en frío. En el plisado en frío, el encolado se realizan a temperatura ambiente, a veces se permite un poco de calentamiento del papel.
Este proceso es muy diferente al tradicional. En este artículo, veremos las diferencias fundamentales:
- Tipo de adhesivo, aplicación y temperatura de fraguado.
- Sistema de control de tensión web.
- Coeficiente de fricción del papel.
- Resistencia al desplume de la superficie del papel.
- Bobinado en la corrugación superior.
- Humedad media.
- Presión de contacto pretratamiento de papel.
- Pegado de cartón de dos capas.
- Unión de tres o más capas de cartón.
(A) Adhesión y formación de enlaces
En el proceso de corrugación clásico, el almidón no gelatinizado se dispersa en un solvente con aditivos. A temperaturas elevadas, los gránulos de almidón se hinchan debido a la absorción de agua y se produce la gelatinización. Esta suspensión entra en los poros y huecos del papel y allí se endurece, formando una unión.
En el proceso de corrugación en frío ocurre lo contrario: el adhesivo se vuelve muy viscoso cuando se enfría, no cuando se calienta. Este adhesivo consiste en almidón agrupado que se aplica a alta temperatura y muy baja viscosidad al papel frío y luego se enfría.
Tal pegamento se fabrica mediante modificación termoquímica de almidón de maíz. La cocción se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 130/150°C en presencia de persulfato de amonio. Luego se agrega hidróxido de sodio a un pH alto (9-10) que ayuda a aumentar la alcalinidad, estabilizar la solución y las propiedades de unión. También se puede agregar ácido bórico para mejorar la viscosidad.
Al aplicar pegamento, cuya temperatura alcanza los 90 ° C, las moléculas de almidón penetran en los poros y huecos del papel. Esto ocurre durante el proceso de absorción debido a que el papel a temperatura ambiente está en equilibrio con la cola caliente, en el proceso se produce transferencia de calor, absorción de agua y migración de moléculas al interior del papel.
Además, el proceso de pegado se ve facilitado por la alta presión de la ondulación, que es aproximadamente un 25 % más que con la ondulación clásica. La absorción del pegamento a alta presión se produce en una fracción de segundo, ya que la corrugadora funciona a una velocidad de 300-350 m/min. Luego, después de unos segundos, cuando el pegamento se enfría, su viscosidad aumenta cada vez más, pegando firmemente las hojas.
(B) Velocidad y tensión del papel
El papel entra entre las corrugadoras a gran velocidad, y la velocidad posterior de su paso por la sección de prensa debe ser aún mayor. Además, si la velocidad inicial es superior a la necesaria, esto puede provocar un ondulado, un pegado y una deslaminación deficientes: el papel simplemente no tiene tiempo para formar ondas y capturar suficiente pegamento.
La tensión de la red de papel es aún más crítica. En el proceso en frío, el papel no se calienta ni se humedece, por lo que la red de papel no es tan flexible y, cuando se pliega con alta tensión, se agrieta en los extremos. Por lo tanto, para el corrugado en frío, es necesario instalar un alimentador automático que controlará la tensión y la velocidad de la banda. Además, el alimentador automático y el ajuste de tensión ayudarán a nivelar la formación de ondas, de lo contrario, la banda de papel formará pliegues y ondulaciones irregulares.
También es necesario ajustar la tensión del papel para nivelar su movimiento en caso de que el rollo se enrolle mal. El ajuste proporciona la tensión necesaria para la correcta alimentación del papel en la corrugadora a lo largo de la corrugadora superior.
(C) Coeficiente de fricción
En el fruncido clásico, la fricción se reduce debido al alto calor, la superficie plástica precalentada y humedecida del papel y el uso de aditivos químicos. En el ondulado en frío, debido a la baja temperatura, la fricción entre el papel y la superficie metálica de los rodillos es muy grande, el movimiento de la banda de papel se vuelve difícil, lo que conduce a ondas irregulares.
Así, en el ondulado en frío, es necesario que el coeficiente de fricción del papel sea bajo desde el principio, por ejemplo, 0,35 – 0,45. Puede reducirse tratando la superficie del papel con agua o colofonia en una prensa de encolado y luego calandrándola. Una ligera disminución del grosor debido al calandrado no creará ningún problema, ya que el papel está sujeto a menos presión durante el plisado en frío en comparación con el plisado clásico.
El coeficiente de fricción también se puede reducir mediante el uso de aditivos químicos como la parafina, manteniendo una mayor humedad de la banda, así como enrollando menos la banda en el corrugado y gracias al alimentador automático.
Los últimos avances en metalurgia permiten la producción de rollos con menos fricción, sobre los cuales el papel se moverá suavemente bajo tensión a alta velocidad. Sin embargo, también es importante asegurarse de que la fricción no sea demasiado baja para evitar el deslizamiento del papel.
(D) Resistencia al desplume de la superficie del papel
El desplumado está asociado con la acumulación de fibras sueltas desprendidas de la superficie del papel. En la producción de cartón corrugado de forma clásica, la cantidad de pelusa y fibras libres se reduce debido a las propiedades antiadherentes de la superficie del rollo debido a la alta temperatura.
Durante el proceso de fruncido en frío, las fibras sueltas pueden soplarse con un chorro de aire de un limpiador de bandas especialmente diseñado. Algunos productos químicos también se pueden utilizar para tratar la superficie del papel.
(E) Bobinado en la corrugación superior
Como las ondulaciones se forman continuamente, el acanalado se enrolla sobre el eje superior. La tensión de bobinado durante la ondulación en frío debe reducirse para facilitar la separación de la red del eje. Esto se puede hacer ajustando los mecanismos de guía o el transporte por vacío.
(F) Otros factores
La presión durante el moldeado es uno de los factores importantes que contribuye a la absorción del adhesivo, así como a la formación de ondulaciones. En el proceso clásico, el papel es flexible, por lo que no requiere mucho esfuerzo plegarlo. En el proceso en frío, el papel es menos maleable y por tanto requiere un 25% más de presión de lo habitual.
Humedecer el papel antes de que ingrese a la corrugadora ayuda a que sea más flexible, pero se debe tener cuidado para que no pierda resistencia y propiedades superficiales. Además, el papel generalmente se trata previamente con productos químicos para reducir la fricción/arrancamiento y la humedad para que sea menos quebradizo y más dúctil.
(G) Unión del revestimiento y el acanalado
En el proceso en frío, se produce a mayor presión, requiere prehumedecimiento y una velocidad relativamente baja (200 m/min). Esta conexión inicial debe ser lo suficientemente fuerte para soportar las operaciones mecánicas posteriores en el puente de elevación y almacenamiento. Como consecuencia, la máquina funciona a menor velocidad para permitir que las moléculas de pegamento penetren en el papel y se endurezcan.
La viscosidad del adhesivo plegado en frío es muy alta (30% de sólidos), por lo que las partículas de almidón ganan fuerza al ser absorbidas a alta presión. El cartón de dos capas hecho con corrugado en frío será tan fuerte como uno hecho con el método clásico, porque el corrugado en frío usa una pasta parcialmente preparada que se endurece en los poros y huecos del papel.
(H) Encolado de cartón ondulado multicapa
Requiere más esfuerzo, porque El adhesivo debe aplicarse sobre la superficie ondulada cuando no esté soportada por ningún rollo de soporte. Hay suficiente tiempo entre la aplicación del adhesivo y el pegado en la fabricación de un cartón corrugado de tres capas, por lo tanto, el adhesivo debe diferir ligeramente en su composición.
Si el adhesivo se cura antes de colocar el revestimiento, las capas no se pegarán. En este caso, será útil precalentar el liner a 40-50 °C (o ligeramente por encima de la temperatura ambiente) para que el adhesivo pueda penetrar fácilmente en el liner. Cabe señalar que solo se requiere precalentamiento cuando se fabrica cartón corrugado multicapa.
El proceso de plisado en frío aún se encuentra en una etapa experimental, pero tiene un futuro prometedor”.
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