Proceso sin gelatina? No

Este artículo escrito por Peter Theel fue traducido del inglés original, con el título No No No No Carrier.

RS-3000

SRS no vende ni fabrica un sistema de mezcla de almidón sin gelatina (no carrier). Por qué? Cuando el sistema sin gelatina fue introducido y nuestro socio Ringwood también comenzó a fabricar estos sistemas, los argumentos positivos fueron:

  • Control de la viscosidad
  • Viscosidad estable
  • Poca salpicadura
  • Alta velocidad
  • Uso de aguas residuales

Después de algún tiempo la industria descubrió que también hay varias limitaciones:

  • El almidón sólo puede ser almidón de maíz y debe ser de buena calidad
  • El pH del agua (aguas residuales) debe ser controlado ya que la variación da lugar a diferentes puntos de gelificación
  • No es factible utilizar temperaturas de gelificación bajas
  • El proveedor del sistema controla las fórmulas

En la mayoría de los países no se permite el uso de aguas residuales no tratadas o se considera que no es aceptable. La unidad de medición de viscosidad debe funcionar perfectamente ya que inicia pasos en el programa. Debido a las limitaciones y a los medidores de viscosidad que pueden no funcionar bien (son muy sensibles a la limpieza) se desarrollaron otros sistemas híbridos, tales como Minocar, Pristin, etc. Con la introducción del sistema de mezcla de alto cizallamiento y la posibilidad de hacer rápidamente lotes de adhesivo con diferentes fórmulas dependiendo de donde se usó, el proceso probado Stein-Hall se convirtió en la opción preferida para la mayoría, si no todas las plantas de cartón en Europa y EE.UU. Estos nuevos sistemas de alto cizallamiento permitieron:

  • Viscosidades exactas, dado que la dosificación de los ingredientes se realizaba dentro de límites estrictos
  • Estabilidad de la viscosidad debido al alto cizallamiento en el sistema en vez de en la recirculación
  • La posibilidad de puntos de gelificación bajos
  • La posibilidad de usar todo tipo de almidón: maíz, trigo, papa, tapioca, guisantes, yuca, etc.
  • El usuario puede cambiar la fórmula fácilmente
  • Velocidades altas, a veces con aditivos
  • El uso de aguas residuales (tratadas)

Las plantas de alto rendimiento de todo el mundo han intentado utilizar el "nuevo" proceso sin gelatina y dejaron de hacerlo con un argumento claro y convincente:

  • La viscosidad requerida efectivamente es correcta, sin embargo los puntos de gelificación, que consideramos mucho más importantes, variaban mucho y nos dieron serios problemas para alcanzar velocidades máximas.
  • El sistema Stein-Hall ofrece la flexibilidad para ajustar las propiedades del adhesivo (viscosidad, temperatura de gelificación, propiedades reológicas y adhesión) a través de la parte carrier.
  • Para el papel utilizado en la producción de alta velocidad, o papel tipo “high size press” que tiende a ser relativamente impermeable, se utiliza almidón modificado especialmente como parte del carrier para estabilizar la viscosidad, mejorar el tiempo de unión y fijación y para aumentar la velocidad de producción.

SRS en China y Ringwood en los Estados Unidos han decidido que, aunque los argumentos iniciales eran positivos para un sistema No Carrier, producir estos sistemas no está dando los resultados al usuario que tienen sentido a largo plazo. También encontramos que un buen número de sistemas se están utilizando como sistemas Stein-Hall después de todo, mientras que el software permanece cerrado para los usuarios. Esto puede tener sentido si el usuario quiere que el proveedor del sistema sea el único que pueda cambiar las fórmulas y decidir qué ingredientes (aditivos) son necesarios para que el sistema funcione bien. Preferimos que el usuario tenga la libertad de elegir y decidir con nuestro apoyo y recomendaciones, pero sin estar obligado.

Manipulación y conversión de cartón corrugado lito laminado

Este artículo escrito por Karl Schoettle apareció en inglés en la edición de mayo/junio 2017 de Corrugated Today, con el título Handling and Converting Litho-Laminated Corrugated.

Los incidentes de los problemas de laminado de etiquetas y hendidos fracturados se han reducido considerablemente en los últimos años debido a mejores adhesivos y papeles de etiquetas y laminación, que están mejor formulados para la conversión de corrugado. Sin embargo, incluso con materiales óptimos, la fracturación de hendidos, la formación de ampollas en las etiquetas y el combado persisten cuando la humedad y la humedad relativa (HR) no están equilibradas. Los grados de etiquetas y las láminas superiores, como casi todos los tipos de papel, son muy higroscópicas, lo que significa que absorben agua fácilmente, y sus propiedades cambian significativamente a medida que cambia el contenido de humedad.

Los litógrafos que se especializan en la impresión de etiquetas para cartón corrugado suelen tener plantas climatizadas. El papel de etiqueta de peso de texto es un papel fino, que se hace a tolerancias más estrictas que la mayoría de los liner. El papel de etiquetas, en rollos o láminas, debe mantenerse cerca de su HR óptima, que suele estar cerca del 50%. El proceso de impresión litográfica requiere que el papel se acondicione cerca de su HR óptima.

El litógrafo debe tener cuidado de no distorsionar la HR del papel durante el proceso de impresión y recubrimiento. Los recubrimientos acuosos se secan principalmente con sistemas de luz infrarroja que tienen la posibilidad de reducir la HR a un nivel indeseable. Cuando las etiquetas salen de la planta del litógrafo, el papel debe estar cerca de su HR original. Esto debe ser controlado y registrado por el litógrafo.

En la planta de cajas

Si la planta de corrugado que convierte las etiquetas está muy seca o muy húmeda, se debe tener especial cuidado de laminar las etiquetas antes de que comiencen a reaccionar radicalmente a un cambio drástico en RH. Solamente pequeñas cantidades de etiquetas deben ser desempaquetadas y colocadas en el alimentador de la etiquetadora para limitar el tiempo que están expuestas al aire de la planta.

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En condiciones húmedas, los bordes en la dirección de grano de la etiqueta se curvan hacia el lado de impresión porque el lado del papel no recubierto absorbe la humedad a una velocidad más rápida que el lado recubierto.

En condiciones secas, los mismos bordes se curvarán lejos del lado de impresión porque el lado no recubierto está liberando humedad y por lo tanto encogiéndose a una velocidad más rápida que el lado recubierto. La curvatura inducida por la humedad normalmente será paralela a la dirección de grano. En ambos casos, los lados a lo largo de la dirección del grano quedarán con bordes ondulados, y la parte superior del centro de la pila perderá su planitud. Las etiquetas en esta condición son muy difíciles de alimentar y causarán ampollas. Esto sólo ocurre cuando la HR del aire es muy diferente de la RH de las etiquetas. Esta distorsión, producto de cambios en la HR, es más probable con etiquetas que tienen una barrera particular en el lado recubierto, tal como cobertura de tinta pesada, recubrimiento UV o plástico. Si las etiquetas se mantienen bien envueltas en un papel barrera, pueden reaccionar al aire mucho más lentamente, evitando que los bordes reaccionen tan severamente. Siempre mantenga las etiquetas litográficas bien envueltas antes y después de la laminación.

La humedad relativa es crítica en el punto de contacto entre el adhesivo y las dos superficies. A diferencia de las uniones de fibra creadas en una corrugadora, la unión hecha en las máquinas de etiquetado no tiene el beneficio de calor, humedad o tiempo de permanencia. La laminación de etiquetas no se refiere a la penetración del adhesivo en la lámina. Se trata de romper uniformemente la tensión superficial de la parte trasera de la etiqueta y la superficie del liner superior.

El porcentaje de agua en papel, en relación con el porcentaje que el papel está diseñado para mantener, afecta directamente a la tensión superficial. Cuando la superficie está demasiado húmeda o demasiado seca, la tensión superficial crea un efecto de película superficial adsorbente que actúa como una barrera contra la adhesión. Piense en una esponja seca o una esponja saturada. Cuando la desliza a través de una mancha húmeda en el mostrador, no absorbe agua. La esponja sólo absorberá agua si está en su rango de trabajo de humedad. Este es un ejemplo extremo, pero las superficies de papel tienen reacciones similares a los niveles de humedad.

Una prueba de gota de agua o de ángulo de contacto es una buena forma de comprobar la tensión superficial, y un higrómetro de espada es la mejor manera de comprobar la RH superficial de las superficies adyacentes. Las dos superficies enfrentadas deben tener niveles de HR similares para que los adhesivos funcionen correctamente. Ya sea con adhesivo a base de dextrina o resina, las características superficiales inconsistentes resultan en que las etiquetas se ampollen, alejándose de la superficie de la lámina. Si se usa una cantidad excesiva de adhesivo para evitar la formación de ampollas, la fracturación de hendidos es más probable debido a la cristalización del exceso de adhesivo.

Consejos para EL troquelado

Para todas las láminas corrugadas, no sólo etiquetadas, los hendidos fracturados son causados más a menudo por el papel seco o un perfil de hendido insuficiente. Mientras que RH es la medida crítica para la laminación, el contenido de humedad es la medida crítica para el hendido. El papel y la lámina combinada debe estar cerca de su contenido de humedad original y óptimo, para que se pueda troquelar sin riesgo de hendidos fracturados.

Los perfiles de hendido se controlan con mayor facilidad en las troqueladoras de platina con canales de contador o de matriz. Los canales de matriz o contador permiten que el liner exterior y la etiqueta se estiren previamente a lo largo de los hendidos antes de que se dobla una lámina. Debido a que las flautas deben comprimirse a lo largo de los hendidos, el médium más liviano y los perfiles de flauta con menos flautas por pulgada son más fáciles de hendir. Las láminas flauta E y todas las micro-flautas deben ser marcadas desde el lado exterior o de impresión, creando un cordón en el interior del hendido, similar a los hendidos de cartón plegadizo. Un cordón de hendido en el interior del pliegue impide que el médium y el liner interior se compriman a lo largo del hendido, poniendo así menos tensión en el liner exterior y en la etiqueta.

Cuando los hendidos fracturados se producen en las láminas corrugadas que no mostraron ningún problema de fracturación durante el troquelado, la razón es más a menudo que las láminas todavía estaban húmedas cuando las hojas fueron hendidas. Si una lámina corrugada no se ha secado hasta cerca de su contenido de humedad original, no hay manera de saber si el liner y la etiqueta a lo largo de los hendidos están recibiendo un perfil de hendido adecuado. Los hendidos fracturados pueden aparecer en la lámina troquelada días después, en el momento del plegado. Los pliegues de ciento ochenta grados pueden romperse mientras se secan en una pila.

Con las flautas más pesadas que la E-, hendir desde el exterior todavía ayuda en gran medida a evitar los hendidos fracturados, pero los hendidos tenderán a doblarse a lo largo de un lado del cordón en vez de en el centro del hendido cuando se pliega. Al golpear la parte trasera de la lámina, los buenos perfiles de hendido aún reducen la tensión a través de la parte superior de un hendido. El hendido interior debe comprimir el médium y estirar el liner interior para reducir la presión ejercida sobre el liner exterior y la etiqueta cuando se pliega.

Tintas y recubrimientos

La tinta y los recubrimientos en una etiqueta litográfica o en una lámina superior no aumentan la posibilidad de hendidos fracturados a menos que el calor de secado excesivo haya hecho que el papel o el recubrimiento se pongan quebradizos. Las tintas litográficas son a base de aceite y dejan una película muy delgada. Los recubrimientos a base de agua son acrílicos poliméricos de co-estireno que generalmente tienen una buena elasticidad. Los recubrimientos curados con luz ultravioleta son sólidos en suspensión que se polimerizan para formar una película cuando se exponen a la luz UV. Estos recubrimientos curados por radiación son ligeramente más frágiles que los recubrimientos acuosos, pero son sólo un pequeño factor de riesgo de fracturación.

El mayor contribuyente a la fracturación que proviene del proceso de impresión por litografía es cuando se utilizan altos niveles de calor para secar los recubrimientos. Los recubrimientos UV no utilizan calor para curar, pero la mayoría de las fuentes de luz UV también contienen luz infrarroja caliente. 

Las láminas superiores se ven menos afectadas por los cambios en la HR por varias razones. El mayor volumen del papel resiste el curvado y la flexión, y la tensión superficial es menos crítica debido a que se debe unir una superficie más pequeña. Los papeles de lámina superior se encajan en tres categorías: pulpa quimi-termo-mecánica blanqueada (BCTMP), cartón recubierto de arcilla reciclado (CCNB) y sulfato blanqueado sólido (SBS). BCTMP es el más utilizado en todo el mundo, seguido por CCNB, mientras que el SBS todavía domina una parte significativa del mercado de los EE.UU. 

Las láminas BCTMP están diseñadas para la mayor fuerza con el menor peso y fibra, y por lo tanto un mayor rendimiento. BCTMP es el grado de crecimiento más rápido para láminas superiores. Su único inconveniente es que es más afectado negativamente por condiciones de sequía extremas que las láminas de fibra más tradicionales. 

Las hojas de singleface laminadas son menos susceptibles a los hendidos fracturados debido a la falta de una etiqueta y menos adhesivo de laminado. Cuando la fracturación de hendidos se produce con hojas de singleface laminadas, el problema normalmente es el mismo que con el corrugado impreso con flexo o sin imprimir. La lámina seca se fracturará. Las láminas que se cortan mientras todavía están húmedas pueden fracturarse aguas abajo. Los perfiles de hendido insuficientes generalmente conducen a una flexibilidad inconsistente de hendidos.