ES2857512T3

ES2857512T3 - Productos de papel y cartón

Info

Publication number: ES2857512T3
Application number: ES17724436T
Authority: ES
Inventors: Per Svending; Jonathan Phipps; Johannes Kritzinger; Tom Larson; Soultana Selina; David Skuse
Original assignee: FiberLean Technologies Ltd
Current assignee: FiberLean Technologies Ltd
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: HRP20210460T1; JP6656405B2; JP7090589B2; RU2727605C1; US20200392670A1; PL3440259T3; JP2020045603A; EP3440259A1; CN109072551A; CA3019443C; US11274399B2; ZA201807265B; AU2021201286A1; JP2022081636A; KR20200039816A; US10801162B2; US10214859B2; CA3019443A1; US20240102249A1; EP4303361A3

Abstract

Un producto de papel o cartón que comprende: (i) un sustrato que contiene celulosa; y (ii) una capa superior que comprende un material inorgánico en partículas y de 5 % en peso a 30 % en peso de celulosa microfibrilada basado en el peso total de la capa superior, en donde el contenido de material inorgánico en partículas es de 67 % en peso a 92 % en peso basado en el peso total de la capa superior, en donde la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de 5 μm a 500 μm, medido por dispersión de luz láser y en donde el material inorgánico en partículas tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos del 20 % a al menos el 95 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 μm, y además en donde el brillo medido (de acuerdo con la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior es al menos 65 %; y en donde la capa superior tiene un gramaje de 15 g/m2 a 40 g/m2.

Description

DESCRIPCIÓN

Productos de papel y cartón

Campo técnico

La presente invención está dirigida a los productos de papel o cartón, que comprenden un sustrato y al menos una capa superior que comprende un material compuesto de celulosa microfibrilada y al menos un material inorgánico en partículas en una cantidad adecuada para impartir propiedades ópticas, superficiales y/o mecánicas mejoradas a dichos productos de papel o cartón para hacerlos adecuados para la impresión y otras demandas de uso final; a los métodos de fabricación de productos de papel o cartón mediante un proceso de aplicación de un material compuesto de celulosa microfibrilada y al menos un material inorgánico en partículas sobre el sustrato húmedo sobre el alambre en el extremo húmedo de una máquina de fabricación de papel; y a los usos asociados de dichos productos de papel o cartón.

Antecedentes de la invención

Los productos de papel y cartón son muchos y diversos. Existe una necesidad constante de realizar mejoras de calidad en los productos de papel y cartón que tienen propiedades ópticas, superficiales y/o mecánicas, que los hacen adecuados para la impresión y otras demandas de uso final, y mejorar los métodos para fabricar dichos productos de papel y cartón que tienen mejora de la capacidad de impresión y de las propiedades de la superficie, por ejemplo, al reducir el coste, al hacer que el proceso sea más eficiente energéticamente y respetuoso con el medio ambiente y/o al mejorar el reciclaje del producto de papel.

El cartón de revestimiento con la parte superior blanca se fabrica convencionalmente en una máquina papelera multiforme. El estrato superior de un cartón de revestimiento con la parte superior blanca comprende frecuentemente una fibra Kraft (corta) de madera dura blanqueada ligeramente refinada, que puede contener un relleno en una cantidad de hasta aproximadamente 20 % en peso. El estrato superior se aplica convencionalmente para cubrir la base con un estrato para mejorar el aspecto óptico del cartón de revestimiento y lograr una superficie de alto brillo adecuada para imprimir o como base para revestir. Un estrato a base de pulpa se usa convencionalmente porque el estrato base normalmente comprende pulpa Kraft sin blanquear o cartón reciclado ("OCC", envases corrugados viejos) y, por lo tanto, es muy rugoso e inadecuado para revestir con un equipo convencional. Los cartones de revestimiento con la parte superior blanca se imprimen con mayor frecuencia de forma flexográfica, aunque se usa alguna impresión offset, y las técnicas de inyección de tinta están adquiriendo cada vez más importancia.

Con el declive de las calidades tradicionales de impresión y escritura, muchas fábricas han estado buscando transformar sus máquinas papeleras gráficas para fabricar cartones de revestimiento u otros productos de embalaje. La conversión de una máquina de un solo estrato a una multiformadora requiere una reconstrucción e inversión importantes, y sin esto, la máquina se limitaría a fabricar calidades simples de cartones de revestimiento. La aplicación de un material compuesto de revestimiento adecuado para producir un producto de cartón de revestimiento con la parte superior blanca a través de un aparato de revestimiento adecuado que funcione en el extremo húmedo de la máquina papelera proporcionaría una posibilidad simple y de bajo coste para que la máquina produzca productos de cartón de revestimiento con la parte superior blanca de forma económica. La aplicación de una suspensión de bajo contenido de sólidos de celulosa microfibrilada y material orgánico en partículas a la superficie de un sustrato de cartón de revestimiento en este punto del proceso de producción de cartón de revestimiento permitiría drenar el cartón de revestimiento con la parte superior blanca con el uso de los elementos de drenaje existentes y el cartón de revestimiento con la parte superior blanca resultante para ser prensado y secado como una lámina convencional.

El revestimiento sobre un sustrato húmedo recién formado presenta desafíos. Entre estos desafíos, está el hecho de que la superficie de una superficie de un sustrato húmedo será mucho más rugosa que una lámina prensada y seca. Por esta razón, la suspensión de la capa superior del material compuesto de celulosa microfibrilada y material orgánico en partículas debe generar un flujo uniforme o una cortina del material compuesto a un caudal adecuado. Además, la suspensión de la capa superior debe introducirse sobre la banda húmeda de manera uniforme para obtener una capa de contorno. Una vez prensada y seca, la capa superior debe presentar una superficie apta para la impresión directa o para un solo revestimiento. Por lo tanto, la baja porosidad y la buena resistencia superficial son propiedades muy importantes para el cartón de revestimiento con la parte superior blanca acabada.

Resumen de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un producto de papel o cartón que comprende:

(i) un sustrato que contiene celulosa; y

(ii) una capa superior que comprende un material inorgánico en partículas y al menos de aproximadamente 5 % en peso a 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior; en donde el contenido de material inorgánico en partículas es de 67 % en peso a 92 % en peso basado en el peso total de la capa superior, en donde la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de 5 |jm a 500 |jm, medido por dispersión de luz láser y en donde el material inorgánico en partículas tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos del 20 % a al menos el 95 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 jim, y además en donde el brillo medido (de acuerdo con la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior es al menos el 65 %; y en donde la capa superior tiene un gramaje de 15 g/m2 a 40 g/m2

En determinadas modalidades, los productos de cartón son un cartón con la parte superior blanca o un cartón de revestimiento con la parte superior blanca.

En determinadas modalidades del primer aspecto, la capa superior está presente en el producto en una cantidad que varía de aproximadamente 20 g/m2 a aproximadamente 30 g/m2, particularmente al menos aproximadamente 30 g/m2.

En determinadas modalidades del primer y segundo aspecto, el brillo medido (de acuerdo con la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior aumenta en comparación con el brillo medido en el sustrato en una superficie opuesta a la capa superior.

Ventajosamente, en determinadas modalidades, la capa superior proporciona una buena cobertura óptica y física sobre un sustrato oscuro, por ejemplo, un sustrato de un brillo de 15-25, con el potencial de producir un brillo mejorado de al menos aproximadamente el 65 %, al menos aproximadamente el 70 %, o al menos aproximadamente el 80 % con un peso de revestimiento de aproximadamente 30 g/m2.

En determinadas modalidades, el producto comprende o es un producto de cartón, y en algunas modalidades el producto es un producto de cartón, cartón para envases o cartón de revestimiento con la parte superior blanca. Además, pueden realizarse mejoras en el brillo con el uso del primer y segundo aspecto en coberturas de aproximadamente 30 g/m2 para alcanzar niveles de brillo del 80 % o más en comparación con los revestimientos superiores blancos convencionales que típicamente requieren 50-60 g/m2 en cargas de relleno más bajas de típicamente 5-15 % en peso.

De acuerdo con un segundo aspecto, se proporciona un producto de papel o cartón que comprende:

(i) un sustrato que contiene celulosa; y

(ii) una capa superior que comprende material inorgánico en partículas en el intervalo de aproximadamente 67 % en peso a aproximadamente 92 % en peso y celulosa microfibrilada en un intervalo de 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso basado en el peso total de la capa superior.

En determinadas modalidades, la relación en peso de partículas inorgánicas a celulosa microfibrilada en la capa superior es de aproximadamente 8:1 a aproximadamente 1:1, o de aproximadamente 6:1 a aproximadamente 3:1, o de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 2:1, o de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 3:1, o de aproximadamente 4:1 a aproximadamente 3:1,

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención, se proporciona un método para fabricar un producto de papel o cartón, el método comprende: (a) proporcionar una banda húmeda de pulpa; (b) proporcionar una suspensión de capa superior sobre la banda húmeda de pulpa, en donde: (i) la suspensión de capa superior se proporciona en una cantidad que varía de 15 g/m2 a 40 g/m2 y (ii) la suspensión de capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente 5 % en peso de celulosa microfibrilada basado en el peso total de la capa superior; (iii) y la suspensión de la capa superior comprende material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada. En modalidades adicionales, la capa superior comprende al menos aproximadamente el 10 % en peso, al menos aproximadamente el 20 % en peso, o hasta aproximadamente el 30 % en peso, basado en el peso total de la capa superior.

De acuerdo con un aspecto particular de la presente invención, se proporciona un método para fabricar un producto de papel o cartón, el método comprende: (a) proporcionar una banda húmeda de pulpa; (b) proporcionar una suspensión de capa superior sobre la banda húmeda de pulpa con el uso de un aplicador adecuado para formar una película a través de una abertura de ranura no presurizada o presurizada en la parte superior de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera, en donde (i) la suspensión de la capa superior se proporciona en una cantidad que varía de 15 g/m2 a 40 g/m2; (ii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos del 5 % en peso al 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, en donde la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de 5 jm a 500 jm, medido por dispersión de luz láser; y (iii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de material inorgánico en partículas para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos 67 % en peso de material inorgánico en partículas, basado en el peso total de la capa superior, en donde el material inorgánico en partículas tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos del 20 % a al menos el 95 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 |jm.

De acuerdo con un cuarto aspecto, la presente invención está dirigida al uso de una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 20 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total del estrato superior, como un estrato superior blanco sobre un sustrato de cartón. En modalidades adicionales, la presente invención se dirige al uso de una capa superior que comprende hasta aproximadamente el 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, como un estrato superior blanco sobre un sustrato de cartón. En determinadas modalidades, la presente invención se dirige al uso de una capa superior que comprende material inorgánico en partículas en el intervalo de aproximadamente el 67 % en peso a aproximadamente el 92 % en peso y celulosa microfibrilada en un intervalo de aproximadamente el 5 % en peso a aproximadamente el 30 % en peso basado en el peso total de la capa superior.

De acuerdo con un quinto aspecto, la presente invención está dirigida a formar una cortina o película a través de una abertura de ranura no presurizada o presurizada en la parte superior de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera para aplicar una capa superior a un sustrato para fabricar un producto de papel o cartón del primer al tercer aspecto.

En determinadas modalidades adicionales, el material compuesto de celulosa microfibrilada y los materiales inorgánicos en partículas puede aplicarse como un estrato superior blanco u otro estrato superior. Ventajosamente, el proceso puede realizarse con el uso de equipos de bajo costo para su aplicación, como un revestidor de cortina, un revestidor de extrusión presurizado, una caja de entrada secundaria o un revestidor de ranura presurizado o no presurizado en comparación con la aplicación de un estrato o revestimiento de fibra secundaria convencional a un papel seco o semiseco o producto de cartón. Además, los elementos de drenaje existentes y la sección de prensa de una máquina papelera, tal como la mesa de drenaje de una máquina Fourdrinier, pueden usarse para la eliminación de agua. La capa superior de celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas tiene la capacidad de permanecer encima del sustrato y proporcionar una buena cobertura óptica y física con un peso base bajo del producto de papel o cartón.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra la formación de láminas producidas con gramajes variables de acuerdo con el Ejemplo 1.

La Figura 2 es un gráfico que resume el brillo de las láminas producidas con gramajes variables de acuerdo con el Ejemplo 1.

La Figura 3 es un gráfico que resume la rugosidad de PPS de las láminas producidas con gramajes variables de acuerdo con el Ejemplo 1.

La Figura 4 es un gráfico de brillo frente a niveles de peso del revestimiento para las Pruebas 1-4 del Ejemplo 2. La Figura 5 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de un sustrato revestido con una capa superior de 35 g/m2 que comprende el 20 % en peso de celulosa microfibrilada y el 80 % en peso de carbonato de calcio molido aplicado a un sustrato de 85 g/m2 en el punto de prueba T2.

La Figura 6 es una imagen de microscopio electrónico de barrido de un sustrato revestido con 48 g/m2 de una capa superior que comprende el 20 % en peso de celulosa microfibrilada, el 20 % en peso de carbonato de calcio molido y el 60 % en peso de talco aplicado a un sustrato de 85 g/m2 en el punto de prueba T4.

La Figura 7 presenta una sección transversal de una muestra impresa por flexografía.

Descripción detallada de la invención

Se ha descubierto de manera sorprendente que una capa que comprende un material compuesto de material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada puede añadirse a una banda de papel en el extremo húmedo de una máquina papelera (como una máquina Fourdrinier), inmediatamente después de que se forma la línea húmeda y, donde la banda todavía tiene menos de 10-15 % en peso de sólidos. El papel o cartón con capa superior fabricado mediante el proceso descrito proporciona propiedades ópticas ventajosas (por ejemplo, brillo), así como también ligereza y/o mejora de la superficie (por ejemplo, suavidad y baja porosidad, mientras mantiene propiedades mecánicas adecuadas (por ejemplo, resistencia para aplicaciones finales.

Por capa "superior" se entiende que se aplica una capa superior sobre o al sustrato, sustrato que puede tener capas o estratos intermedios por debajo de la capa superior. En determinadas modalidades, la capa superior es una capa exterior, es decir, no tiene otra capa encima. En determinadas modalidades, la capa superior tiene un gramaje de al menos aproximadamente 15 g/m2 a aproximadamente 40 g/m2.

Por "celulosa microfibrilada" se entiende una composición de celulosa en la que las microfibriNas de celulosa se liberan o se liberan parcialmente como especies individuales o como agregados más pequeños en comparación con las fibras de la celulosa premicrofibrilada. La celulosa microfibrilada puede obtenerse por microfibrilación de celulosa, que incluye, pero no se limita a, los procesos descritos en la presente descripción. Las fibras de celulosa típicas (es decir, pulpa premicrofibrilada o pulpa aún no fibrilada) adecuadas para su uso en la fabricación de papel incluyen agregados más grandes de cientos o miles de microfibrillas de celulosa individuales. Al microfibrilar la celulosa, se imparten características y propiedades particulares, que incluyen, pero no se limitan a, las características y propiedades descritas en la presente descripción, a la celulosa microfibrilada y a las composiciones que incluyen la celulosa microfibrilada.

Existen numerosos tipos de papel o cartón que pueden fabricarse con las composiciones descritas de celulosa microfibrilada y materiales inorgánicos en partículas y mediante los procesos de fabricación descritos en la presente descripción. No existe una demarcación clara entre los productos de papel y cartón. Estos últimos tienden a ser materiales a base de papel más gruesos con gramajes aumentados. El cartón puede ser de una sola capa, a la que puede aplicarse la capa superior de un material compuesto de celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas, o el cartón puede ser un sustrato de múltiples capas. La presente invención está dirigida a numerosas formas de cartón, que incluyen, a modo de ejemplo y no de forma limitativa, cartones plegables y cajas de montaje rígidas y cartón plegable; por ejemplo, un cartón de embalaje de líquidos. El cartón puede ser cartón prensado o cartón prensado revestido de blanco. El cartón puede ser un cartón Kraft, cartón laminado. El cartón puede ser un cartón sólido blanqueado o un cartón sólido sin blanquear. Varias formas de cartón para envases se incluyen dentro de los productos de cartón de la presente invención, tales como cartón ondulado (que es un material de construcción y no un producto de papel o cartón per se), cartón de revestimiento o cartón de encuadernación. El cartón descrito en la presente descripción puede ser adecuado para envolver y embalar una variedad de productos finales, incluidos, por ejemplo, los alimentos.

En determinadas modalidades, el producto es o comprende cartón para envases, y el sustrato y la capa superior son adecuados para su uso en o como cartón para envases. En determinadas modalidades, el producto es o comprende uno de entre revestimiento Kraft marrón, revestimiento Kraft superior blanco, revestimiento de prueba, revestimiento de prueba superior blanco, revestimiento reciclado ligero marrón, revestimiento de prueba moteado y revestimiento reciclado superior blanco.

En determinadas modalidades, el producto es o comprende cartón.

En determinadas modalidades, el producto es o comprende papel Kraft.

En determinadas modalidades, el sustrato comprende un producto de cartón o es adecuado para su uso en o como un producto de cartón. En determinadas modalidades, el sustrato es adecuado para su uso en un producto de cartón con la parte superior blanca, por ejemplo, como cartón de revestimiento. En determinadas modalidades, el producto comprende o es un producto de cartón, por ejemplo, cartón de revestimiento. En determinadas modalidades, el producto comprende o es un producto de cartón con la parte superior blanca, por ejemplo, cartón de revestimiento. En tales modalidades, el producto de cartón puede ser cartón ondulado, por ejemplo, que tiene el producto que comprende el sustrato y la capa superior como cartón de revestimiento. En determinadas modalidades, el producto de cartón es ondulado de una cara, una pared, una pared doble o una pared triple.

A menos que se indique de cualquier otra manera, las cantidades se basan en el peso seco total de la capa superior y/o sustrato.

A menos que se indique de cualquier otra manera, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en la presente descripción para los materiales inorgánicos en partículas se miden de una manera bien conocida mediante la sedimentación del material en partículas en una condición completamente dispersa en un medio acuoso con el uso de una máquina Sedigraph 5100 suministrada por Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, Estados Unidos (Teléfono: 17706623620; sitio web: www.micromeritics.com), denominada en la presente descripción "Unidad Micromeritics Sedigraph 5100". Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en peso de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica 'diámetro esférico equivalente' (e.s.d), menor que los valores de e.s.d dados. El tamaño promedio de partícula dso es el valor determinado de esta manera del e.s.d de partículas en el cual hay un 50 % en peso de las partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a dicho valor dso.

Alternativamente, cuando se indique, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en la presente descripción para los materiales inorgánicos en partículas se miden mediante el método convencional bien conocido empleado en la técnica de dispersión de luz láser, con el uso de una máquina Malvern Mastersizer S suministrada por Malvern Instruments Ltd (o por otros métodos que dan esencialmente el mismo resultado). En la técnica de dispersión de luz láser, el tamaño de las partículas en polvos, suspensiones y emulsiones puede medirse con el uso de la difracción de un rayo láser, en base a una aplicación de la teoría de Mie. Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en volumen de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica como 'diámetro esférico equivalente' (e.s.d), menor que los valores de e.s.d dados. El tamaño promedio de partícula dso es el valor determinado de esta manera del e.s.d de las partículas en el cual hay un 50 % en volumen de las partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a dicho valor dso.

A menos que se indique de cualquier otra manera, las propiedades de tamaño de partícula de los materiales de celulosa microfibrilada se miden mediante el método convencional bien conocido empleado en la técnica de dispersión de luz láser, con el uso de una máquina Malvern Mastersizer S suministrada por Malvern Instruments Ltd (o mediante otros métodos que dan esencialmente el mismo resultado).

Los detalles del procedimiento usado para caracterizar las distribuciones de tamaño de partículas de las mezclas de material de partículas inorgánicas y celulosa microfibrilada con el uso de una máquina Malvern Mastersizer S se proporcionan más abajo.

Capa superior

En determinadas modalidades, la capa superior comprende al menos aproximadamente el 5 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior. En determinadas modalidades, la capa superior comprende de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de celulosa microfibrilada, por ejemplo, de 5 % en peso a aproximadamente 25 % en peso, o de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 25 % en peso, o de aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 25 % en peso, o de aproximadamente 17,5 % en peso a aproximadamente 22,5 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior.

En determinadas modalidades, la capa superior comprende al menos aproximadamente 67 % en peso de material inorgánico en partículas, o al menos aproximadamente 70 % en peso de material inorgánico en partículas, o al menos aproximadamente 75 % en peso de material inorgánico en partículas, o al menos aproximadamente 80 % en peso de material inorgánico en partículas, o al menos aproximadamente 85 % en peso de material inorgánico en partículas, o al menos aproximadamente 90 % en peso de material inorgánico en partículas, basado en el peso total de la capa superior y, opcionalmente, de 0 a 3 % en peso de otros aditivos.

En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada y el material inorgánico en partículas proporcionan un gramaje de la capa superior de aproximadamente 15 g/m2 a aproximadamente 40 g/m2 En esta y otras modalidades, la relación en peso de las partículas inorgánicas y la celulosa microfibrilada en la capa superior es aproximadamente 20:1, o aproximadamente 10:1, o aproximadamente 5:1, o aproximadamente 4:1, o aproximadamente 3:1 o aproximadamente 2:1.

En determinadas modalidades, la capa superior comprende de aproximadamente 70 % en peso a aproximadamente 90 % en peso de material inorgánico en partículas y de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, y opcionalmente hasta 3 % en peso de otros aditivos.

En determinadas modalidades, la capa superior puede contener opcionalmente un compuesto orgánico adicional, es decir, un compuesto orgánico distinto de la celulosa microfibrilada.

En determinadas modalidades, la capa superior puede contener opcionalmente polímero catiónico, polímero aniónico y/o hidrocoloide de polisacárido.

En determinadas modalidades, la capa superior puede contener opcionalmente cera, poliolefinas y/o silicona.

En determinadas modalidades, la capa superior está desprovista de un agente abrillantador óptico.

En determinadas modalidades, la capa superior consiste esencialmente en material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada y, como tal, no comprende más de aproximadamente 3 % en peso, por ejemplo, no más de aproximadamente 2 % en peso, o no más de aproximadamente 1 % en peso, o no más de aproximadamente 0,5 % en peso de aditivos distintos del material inorgánico en partículas y la celulosa microfibrilada. En tales modalidades, la capa superior puede comprender hasta aproximadamente 3 % en peso de aditivos que se seleccionan de floculante, coadyuvante de formación/drenaje (por ejemplo, poli(acrilamida-co-cloruro de dialildimetilamonio, Polydadmac®), espesante soluble en agua, almidón (por ejemplo, almidón catiónico), agente de encolado, por ejemplo, colofonia, dímero de alquilceteno ("AKD"), anhídrido alquenilsuccínico ("ASA") o materiales similares y combinaciones de estos, por ejemplo, hasta aproximadamente el 2 % en peso de dichos aditivos, o hasta aproximadamente el 1 % en peso de tales aditivos, o hasta aproximadamente el 0,5 % en peso de dichos aditivos. En determinadas modalidades, hemos descubierto que la adición de pequeñas cantidades de coadyuvantes de retención/drenaje, como la solución de poli(acrilamida-co-cloruro de dialildimetilamonio) (Polydadmac®), en contraposición a cantidades mucho mayores usadas en la fabricación de papel normal, la menor cantidad de coadyuvante de retención proporciona una floculación a microescala sin un impacto negativo visible en la formación del sustrato, pero produce impactos positivos en la deshidratación. Esto da como resultado mejoras significativas en la velocidad de deshidratación.

En determinadas modalidades, la capa superior consiste en material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada y, como tal, comprende menos de aproximadamente el 0,25 % en peso, por ejemplo, menos de aproximadamente el 0,1 % en peso, o está libre de aditivos que no sean material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada, es decir, aditivos que se seleccionan de floculante, coadyuvante de formación/drenaje (por ejemplo, solución de poli(acrilamida-co-cloruro de dialildimetilamonio) (Polydadmac®)), espesante soluble en agua, almidón (por ejemplo, almidón catiónico) y combinaciones de estos.

La celulosa microfibrilada puede derivarse de cualquier fuente adecuada.

En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 500 pm, medido por dispersión de luz láser. En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada tiene un dso igual a o menor que aproximadamente 400 pm, por ejemplo igual a o menor que aproximadamente 300 pm, o igual a o menor que aproximadamente 200 pm, o igual a o menor que aproximadamente 150 pm, o igual a o menor que aproximadamente 125 pm, o igual a o menor que aproximadamente 100 pm, o igual a o menor que aproximadamente 90 pm, o igual a o menor que aproximadamente 80 pm, o igual a o menor que aproximadamente 70 pm, o igual a o menor que aproximadamente 60 pm, o igual a o menor que aproximadamente 50 pm, o igual a o menor que aproximadamente 40 pm, o igual a o menor que aproximadamente 30 pm, o igual a o menor que aproximadamente 20 pm, o igual a o menor que aproximadamente 10 pm.

En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada tiene un tamaño de partícula de fibra modal que varía de aproximadamente 0,1-500 pm. En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada tiene un tamaño de partícula de fibra modal de al menos aproximadamente 0,5 pm, por ejemplo al menos aproximadamente 10 pm, o al menos aproximadamente 50 pm, o al menos aproximadamente 100 pm, o al menos aproximadamente 150 pm, o al menos aproximadamente 200 pm, o al menos aproximadamente 300 pm, o al menos aproximadamente 400 pm.

Adicional o alternativamente, la celulosa microfibrilada puede tener una inclinación de la fibra igual a o mayor que aproximadamente 10, medida por Malvern. La inclinación de la fibra (es decir, la inclinación de la distribución del tamaño de partícula de las fibras) se determina mediante la siguiente fórmula:

Inclinación = 100 x (d³⁰/d⁷⁰)

La celulosa microfibrilada puede tener una inclinación de la fibra igual a o menor que aproximadamente 100. La celulosa microfibrilada puede tener una inclinación de la fibra igual a o menor que aproximadamente 75, o igual a o menor que aproximadamente 50, o igual a o menor que aproximadamente 40, o igual a o menor que aproximadamente 30. La celulosa microfibrilada puede tener una inclinación de la fibra de aproximadamente 20 a aproximadamente 50, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 40, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 35, o de aproximadamente 30 a aproximadamente 40.

El material inorgánico en partículas puede ser, por ejemplo, un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, tal como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita hidratada, tal como caolín, halloysita o arcilla de bolas, una arcilla de kandita anhidra (calcinada), tal como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, huntita, hidromagnesita, cristal molido, perlita o tierra de diatomeas, o wollastonita, o dióxido de titanio, o hidróxido de magnesio, o trihidrato de aluminio, cal, grafito o combinaciones de estos.

En determinadas modalidades, el material inorgánico en partículas comprende o es carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita anhidra, perlita, tierra de diatomeas, wollastonita, hidróxido de magnesio o trihidrato de aluminio, dióxido de titanio o combinaciones de estos.

Un material inorgánico en partículas ilustrativo para su uso en la presente invención es el carbonato de calcio. En lo sucesivo, la invención puede tender a discutirse en términos de carbonato de calcio y en relación con los aspectos en los que se procesa y/o se trata el carbonato de calcio. La invención no debe interpretarse como limitada a tales modalidades.

El carbonato de calcio en partículas usado en la presente invención puede obtenerse de una fuente natural mediante trituración. El carbonato de calcio triturado (GCC) se obtiene típicamente al aplastar y luego triturar una fuente mineral, tal como tiza, mármol o piedra caliza, que puede ser seguida por una etapa de clasificación del tamaño de partícula, para obtener un producto que tenga el grado de finura deseado. También pueden usarse otras técnicas como blanqueo, flotación y separación magnética para obtener un producto que tenga el grado deseado de finura y/o color. El material sólido en partículas puede triturarse de forma autógena, es decir, por desgaste entre las propias partículas del material sólido o, alternativamente, en presencia de un medio de trituración en partículas que comprende partículas de un material diferente del carbonato de calcio a triturar. Estos procesos pueden llevarse a cabo con o sin la presencia de un dispersante y biocidas, que pueden añadirse en cualquier etapa del proceso.

El carbonato de calcio precipitado (PCC) puede usarse como fuente de carbonato de calcio en partículas en la presente invención y puede producirse mediante cualquiera de los métodos conocidos disponibles en la técnica. TAPPI Monograph Series No 30, "Paper Coating Pigments", páginas 34-35 describe los tres procesos comerciales principales para preparar carbonato de calcio precipitado que es adecuado para su uso en la preparación de productos para su uso en la industria del papel, pero que también puede usarse en la práctica de la presente invención. En los tres procesos, un material de alimentación de carbonato de calcio, tal como piedra caliza, se calcina primero para producir cal viva, y luego la cal viva se apaga en agua para producir hidróxido de calcio o lechada de cal. En el primer proceso, la lechada de cal se carbonata directamente con gas de dióxido de carbono. Este proceso tiene la ventaja de que no se forma ningún subproducto y es relativamente fácil controlar las propiedades y la pureza del producto de carbonato de calcio. En el segundo proceso, la lechada de cal se pone en contacto con carbonato de sodio para producir, por doble descomposición, un precipitado de carbonato de calcio y una solución de hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio puede separarse sustancialmente por completo del carbonato de calcio si este proceso se usa comercialmente. En el tercer proceso comercial principal, la lechada de cal se pone primero en contacto con cloruro de amonio para dar una solución de cloruro de calcio y gas de amoníaco. La solución de cloruro de calcio entonces se pone en contacto con carbonato de sodio para producir carbonato de calcio precipitado por doble descomposición y una solución de cloruro de sodio. Los cristales pueden producirse en una variedad de formas y tamaños diferentes, en dependencia del proceso de reacción específico que se use. Las tres formas principales de cristales de PCC son aragonito, romboédrico y escalenoédrico (por ejemplo, calcita), todos los cuales son adecuados para su uso en la presente invención, incluidas sus mezclas.

En determinadas modalidades, el PCC puede formarse durante el proceso de producción de celulosa microfibrilada. La trituración en húmedo de carbonato de calcio implica la formación de una suspensión acuosa del carbonato de calcio que luego puede triturarse, opcionalmente en presencia de un agente dispersante adecuado. Puede hacerse referencia, por ejemplo, al documento núm. EP-A-614948 (cuyo contenido se incorpora por referencia en su totalidad) para obtener más información sobre la trituración en húmedo de carbonato de calcio.

Cuando el material inorgánico en partículas de la presente invención se obtiene de fuentes naturales, es posible que algunas impurezas minerales contaminen el material molido. Por ejemplo, el carbonato cálcico de origen natural puede estar presente en asociación con otros minerales. Por tanto, en algunas modalidades, el material inorgánico en partículas incluye una cantidad de impurezas. Sin embargo, en general, el material inorgánico en partículas usado en la invención contendrá menos de aproximadamente un 5 % en peso, o menos de aproximadamente un 1 % en peso, de otras impurezas minerales.

El material inorgánico en partículas puede tener una distribución del tamaño de partícula en la que al menos aproximadamente el 10 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente el 20 % en peso, o al menos aproximadamente el 30 % en peso, o al menos aproximadamente el 40 % en peso, o al menos aproximadamente el 50 % en peso, o al menos aproximadamente el 60 % en peso, o al menos aproximadamente el 70 % en peso, o al menos aproximadamente el 80 % en peso, o al menos aproximadamente el 90 % en peso, o al menos aproximadamente el 95 % en peso, o aproximadamente el 100 % de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm.

En otra modalidad, el material inorgánico en partículas tiene una distribución del tamaño de partícula, medida con el uso de una máquina Malvern Mastersizer S, en la que al menos aproximadamente el l0 % en volumen de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente el 20 % en volumen, o al menos aproximadamente el 30 % en volumen, o al menos aproximadamente el 40 % en volumen, o al menos aproximadamente el 50 % en volumen, o al menos aproximadamente el 60 % en volumen, o al menos aproximadamente el 70 % en volumen, o al menos aproximadamente el 80 % en volumen, o al menos aproximadamente el 90 % en volumen, o al menos aproximadamente el 95 % en volumen o aproximadamente el 100 % de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm.

Los detalles de un procedimiento usado para caracterizar las distribuciones de tamaño de partículas de las mezclas de material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada con el uso de una máquina Malvern Mastersizer S se proporcionan más abajo.

En determinadas modalidades, el material inorgánico en partículas es arcilla de caolín. En lo sucesivo, esta sección de la especificación puede tender a discutirse en términos de caolín y en relación con los aspectos en los que el caolín se procesa y/o se trata. La invención no debe interpretarse como limitada a tales modalidades. Por tanto, en algunas modalidades, el caolín se usa en una forma no procesada.

La arcilla de caolín usada en esta invención puede ser un material procesado derivado de una fuente natural, concretamente, mineral de arcilla de caolín natural en bruto. La arcilla de caolín procesada puede contener típicamente al menos aproximadamente el 50 % en peso de caolinita. Por ejemplo, la mayoría de las arcillas de caolín procesadas comercialmente contienen más de aproximadamente el 75 % en peso de caolinita y pueden contener más de aproximadamente el 90 %, en algunos casos más de aproximadamente el 95 % en peso de caolinita.

La arcilla de caolín usada en la presente invención puede prepararse a partir del mineral de arcilla de caolín natural en bruto mediante uno o más de otros procesos que son bien conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo, mediante etapas conocidas de refinación o beneficio.

Por ejemplo, el mineral de arcilla puede blanquearse con un agente blanqueador reductor, tal como el hidrosulfito de sodio. Si se usa el hidrosulfito de sodio, el mineral de arcilla blanqueado puede deshidratarse opcionalmente, y opcionalmente lavarse y nuevamente deshidratarse opcionalmente, después de la etapa de blanqueo con hidrosulfito de sodio.

El mineral de arcilla puede tratarse para eliminar las impurezas, por ejemplo mediante técnicas de floculación, flotación, o separación magnética bien conocidas en la técnica. Alternativamente el mineral de arcilla usado en el primer aspecto de la invención puede no tratarse en la forma de un sólido o como una suspensión acuosa.

El proceso para preparar la arcilla de caolín en partículas usada en la presente invención también puede incluir una o más etapas de pulverización, por ejemplo, trituración o molienda. Se usa una ligera pulverización de un caolín grueso para obtener una deslaminación adecuada de este. La pulverización puede llevarse a cabo mediante el uso de perlas o gránulos de un plástico (por ejemplo, nailon), arena o cerámica de trituración o coadyuvante de molienda. El caolín grueso puede refinarse para eliminar las impurezas y mejorar las propiedades físicas con el uso de procedimientos bien conocidos. La arcilla de caolín puede tratarse por un procedimiento de clasificación de tamaño de partícula conocido, por ejemplo, el tamizado y la centrifugación (o ambos), para obtener partículas que tienen un valor dso o distribución del tamaño de partícula deseada.

El sustrato

El sustrato (y la celulosa microfibrilada) puede derivarse de una pulpa que contiene celulosa, que puede haberse preparado mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de estos, que es bien conocido en la técnica. La pulpa puede derivarse de cualquier fuente adecuada, tal como madera, hierbas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú) o trapos (por ejemplo, desechos textiles, algodón, cáñamo o lino). La pulpa puede blanquearse de acuerdo con procesos que son bien conocidos por los expertos en la técnica y los procesos adecuados para su uso en la presente invención serán fácilmente evidentes. En determinadas modalidades, la pulpa no está sin blanquear. La pulpa de celulosa blanqueada o sin blanquear puede ser batida, refinada, o ambos, hasta un refinado predeterminado (informado en la técnica como refinado estándar canadiense (CSF) en cm3). A continuación, se prepara una pasta adecuada a partir de la pulpa blanqueada o sin blanquear y batida.

En determinadas modalidades, el sustrato comprende o se deriva de una pulpa Kraft, que tiene un color natural (es decir, sin blanquear). En determinadas modalidades, el sustrato comprende o se deriva de pulpa Kraft oscura, pulpa reciclada o combinaciones de estas. En determinadas modalidades, el sustrato comprende o se deriva de la pulpa reciclada.

La pasta a partir de la cual se prepara el sustrato puede contener otros aditivos conocidos en la técnica. Por ejemplo, la pasta contiene un sistema de retención de micropartículas o coadyuvante de retención no iónico, catiónico o aniónico. También puede contener un agente de encolado que puede ser, por ejemplo, un dímero de alquilceteno de cadena larga ("AKD"), una emulsión de cera o un derivado de ácido succínico, por ejemplo, anhídrido alquenilsuccínico ("ASA"), colofonia más alumbre o emulsiones de colofonia catiónica. La pasta para la composición del sustrato también puede contener colorante y/o un agente de brillo óptico. La pasta también puede comprender coadyuvantes de resistencia en seco y en húmedo tales como, por ejemplo, copolímeros de almidón o epiclorhidrina. El producto

En determinadas modalidades, el sustrato tiene un gramaje que es adecuado para su uso en o como un producto de cartón para envases, por ejemplo, un gramaje que varía de aproximadamente 50 g/m2 a aproximadamente 500 g/m2. En esta y otras modalidades, la capa superior puede tener un gramaje que varía de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2, particularmente de aproximadamente 15 g/m2 a 40 g/m2, y con mayor particularidad de aproximadamente 20 g/m2 a 30 g/m2.

En determinadas modalidades, el sustrato tiene un gramaje de aproximadamente 75 g/m2 a aproximadamente 400 g/m2, por ejemplo, de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 375 g/m2, o de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 350 g/m2, o de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 300 g/m2, o de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 275 g/m2, o de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 250 g/m2, o de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 225 g/m2, o de aproximadamente 100 g/m2 a aproximadamente 200 g/m2. En esta y otras modalidades, la capa superior puede tener un gramaje que varía de aproximadamente 15 g/m2 a 40 g/m2, o de aproximadamente 25 g/m2 a 35 g/m2.

En determinadas modalidades, la capa superior tiene un gramaje que es igual a o menor que 40 g/m2, o igual a o menor que aproximadamente 35 g/m2, o igual a o menor que aproximadamente 30 g/m2, o igual a o menor que 25 g/m2, o igual a o menor que 22,5 g/m2, o igual a o menor que 20 g/m2, o igual a o menor que 18 g/m2, o igual a o menor que 15 g/m2.

Ventajosamente, la aplicación de una capa superior que comprende material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada permite la fabricación de un producto, por ejemplo, cartón o cartón para envases, que tiene una combinación de propiedades ópticas, superficiales y mecánicas deseables, que pueden obtenerse con el uso de cantidades relativamente bajas de una capa superior que tiene un alto contenido de relleno, lo que ofrece un peso ligero del producto en comparación con las configuraciones de capa superior/sustrato convencionales. Además, cualquier reducción en las propiedades mecánicas que pueda ocurrir después de la aplicación de la capa superior puede compensarse con el aumento del gramaje del sustrato, que es un material relativamente más económico. Por lo tanto, en determinadas modalidades, el producto tiene uno o más de los siguientes:

(i) un brillo medido (de acuerdo con la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior que se incrementa en comparación con el sustrato ausente de la capa superior o medido en el sustrato en una superficie opuesta a la capa superior y/o un brillo medido en la capa superior de al menos aproximadamente el 60,0 % de acuerdo con la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm);

(ii) una rugosidad de PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior de no más de aproximadamente 6,0 mm y/o una rugosidad de PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior que es al menos 2,0 mm menor que la rugosidad de PPS del sustrato ausente de la capa superior.

En determinadas modalidades, un brillo medido en la capa superior es al menos aproximadamente el 70,0 %, por ejemplo, al menos aproximadamente el 75,0 %, o al menos aproximadamente el 80,0 %, o al menos aproximadamente el 81,0 %, o al menos aproximadamente el 82,0 %, o al menos aproximadamente el 83,0 %, o al menos aproximadamente el 84,0 %, o al menos aproximadamente el 85,0 %. El brillo puede medirse con el uso de un espectrofotómetro Elrepho.

En determinadas modalidades, el producto tiene una rugosidad de PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior de menos de aproximadamente 5,9 pm, por ejemplo, menos de aproximadamente 5,8 pm, o menos de aproximadamente 5,7 pm, o menos de aproximadamente 5,6 pm, o menos de aproximadamente 5,5 pm. En determinadas modalidades, la rugosidad de PPS es de aproximadamente 5,0 pm a aproximadamente 6,0 pm, por ejemplo, de aproximadamente 5,2 pm a aproximadamente 6,0 pm, o de aproximadamente 5,2 pm a aproximadamente 5,8 pm, o de aproximadamente 5,2 pm a aproximadamente 5,6 pm.

En determinadas modalidades, la capa superior tiene un gramaje de aproximadamente 30 a 50 g/m2, un brillo de al menos aproximadamente 65,0 % y, opcionalmente, una rugosidad de PPS de menos de aproximadamente 5,6 pm. En determinadas modalidades, el producto comprende un estrato o capa adicional, o estratos o capas adicionales, en la capa que comprende al menos aproximadamente 50 % en peso de celulosa microfibrilada. Por ejemplo, uno o más estratos o capas, o al menos dos estratos o capas adicionales, o hasta aproximadamente cinco estratos o capas adicionales, o hasta aproximadamente cuatro estratos o capas adicionales, o hasta aproximadamente tres estratos o capas adicionales.

En determinadas modalidades, uno de, o al menos uno de los estratos o capas adicionales es un estrato o capa de barrera, o un estrato o capa de cera, o un estrato o capa de silicio, o una combinación de dos o tres de tales estratos.

Otra característica ventajosa de los sustratos revestidos con la capa superior descritos que comprenden celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas es la impresión mejorada en la capa superior. Un revestimiento superior blanco convencional típicamente tiene una superficie blanca que consiste en un papel blanco con un contenido de relleno relativamente bajo, típicamente en el intervalo de relleno del 5-15 %. Como resultado, estos revestimientos superiores blancos tienden a ser bastante ásperos y abiertos con una estructura de poros gruesos. Esto no es ideal para recibir la tinta de impresión.

La Figura 6 a continuación ilustra las mejoras de impresión realizadas mediante la aplicación de la capa superior de la presente invención que comprende celulosa microfibrilada y material orgánico en partículas. En general, el uso de una capa de este tipo puede proporcionar un producto de embalaje 'más ecológico' porque la baja porosidad de la capa puede permitir propiedades mejoradas en aplicaciones de barrera que permiten que los revestimientos no reciclables de cera, P^ey silicio, etc., se reemplacen por formulaciones reciclables, para obtener un rendimiento global igual o mejorado de las contrapartes no reciclables.

Métodos de fabricación

Se proporciona un método para fabricar un producto de papel. Este comprende:

(a) proporcionar una banda húmeda de pulpa; y

(b) proporcionar una suspensión de la capa superior sobre la banda húmeda de pulpa.

La suspensión de la capa superior (i) se proporciona en una cantidad que varía de 15 g/m2 a 40 g/m2; y (ii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 5 % en peso de celulosa microfibrilada y (iii) la suspensión de la capa superior comprende al menos aproximadamente el 67 % en peso de material inorgánico en partículas.

Este método es un método 'húmedo sobre húmedo' que es diferente de los métodos de revestimiento de papel convencionales en los que se aplica un revestimiento acuoso a un producto de papel sustancialmente seco (es decir, 'húmedo sobre seco').

En determinadas modalidades, la suspensión superior se proporciona en una cantidad que varía de 15 g/m2 a 40 g/m2.

En determinadas modalidades, la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tenga las propiedades de resistencia requeridas para satisfacer las demandas de uso final. Normalmente, esto significaría una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 5 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior (es decir, el peso seco total de la capa superior del producto de papel).

Ejemplos de aplicadores conocidos que pueden emplearse incluyen, sin limitación, revestidores de cuchilla de aire, revestidores de paletas, revestidores de varillas, revestidores de barras, revestidores de múltiples cabezales, revestidores de rodillos, revestidores de rodillos o paletas, revestidores de fundición, revestidores de laboratorio, revestidores de huecograbado, revestidores de rozamiento, aplicadores de matriz de ranura que incluyen, por ejemplo, aplicadores de matriz de ranura de medición sin contacto, revestidores por chorro, sistemas de aplicación de líquidos, revestidores de rodillo inverso, caja de entrada, caja de entrada secundaria, revestidores de cortina, revestidores por pulverización y revestidores por extrusión.

En determinadas formas de modalidad, la suspensión de la capa superior se aplica con el uso de un revestidor de cortina. Además, en determinadas modalidades en las que la suspensión de la capa superior se aplica como estrato de revestimiento superior blanco, el uso de un revestidor de cortina puede eliminar la necesidad de una máquina papelera de doble caja de entrada y el coste y la energía asociados.

En determinadas modalidades, la suspensión de la capa superior se aplica mediante pulverización, por ejemplo, con el uso de un revestidor por pulverización.

El uso de composiciones con alto contenido de sólidos es conveniente en el método porque deja menos agua para drenar. Sin embargo, como es bien conocido en la técnica, el nivel de sólidos no debería ser tan alto que se introduzcan problemas de alta viscosidad y nivelación.

Los métodos de aplicación pueden realizarse con el uso de un aplicador adecuado, tal como un aplicador de cuchilla de aire, un aplicador de paleta, un revestidor de varillas, un revestidor de barras, un revestidor de múltiples cabezales, un revestidor de rodillo, un revestidor de rodillo o paleta, revestidor de fundición, revestidor de laboratorio, revestidor de huecograbado, revestidor de rozamiento, aplicador de matriz de ranura (que incluyen, por ejemplo, un aplicador de matriz de ranura de medición sin contacto y un aplicador de ranura no presurizado o presurizado), revestidor por chorro, sistema de aplicación de líquido, aplicador de rodillo inverso, caja de entrada, caja de entrada secundaria, revestidor de cortina, revestidor por pulverización o un revestidor por extrusión, para aplicar la suspensión de la capa superior al sustrato.

En una modalidad, la suspensión de la capa superior se aplica a un revestimiento al sustrato mediante una abertura de ranura no presurizada o presurizada en la parte superior del sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera, por ejemplo una máquina Fourdrinier.

En determinadas modalidades, la banda húmeda de pulpa comprende más de aproximadamente 50 % en peso de agua, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa, por ejemplo, al menos aproximadamente 60 % en peso, o al menos aproximadamente 70 % en peso, o al menos aproximadamente 80 % en peso, o al menos aproximadamente 90 % en peso de agua, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa. Típicamente, la banda húmeda de pulpa comprende aproximadamente 85-95 % en peso de agua.

En determinadas modalidades, la suspensión de la capa superior comprende material inorgánico en partículas y una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto de papel que tiene una capa superior que comprende al menos aproximadamente el 5 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior y de manera que el producto de papel tenga suficiente celulosa microfibrilada para obtener un producto de papel con las propiedades de resistencia necesarias para su aplicación final. En tales modalidades, el objetivo es incorporar la menor cantidad de celulosa microfibrilada con la mayor cantidad posible de material inorgánico en partículas en la superficie del material de sustrato como un estrato superior. Por consiguiente, se prefieren relaciones de 4:1 o más de material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada en la capa superior.

En determinadas modalidades, la suspensión de la capa superior tiene un contenido total de sólidos de hasta aproximadamente el 20 % en peso, por ejemplo, hasta aproximadamente el 15 % en peso, o hasta el 12 % en peso, o hasta aproximadamente el 10 % en peso, o desde aproximadamente el 1 % en peso a aproximadamente el 10 % en peso, o de aproximadamente el 2 % en peso al 12 % en peso, o de aproximadamente el 5 % en peso a aproximadamente el 10 % en peso, o de aproximadamente el 1 % en peso a aproximadamente el 20 % en peso, o de aproximadamente el 2 % en peso a aproximadamente el 12 % en peso. Las cantidades relativas de material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada pueden variarse dependiendo de la cantidad de cada componente requerida en el producto final.

Después de la aplicación de la suspensión de la capa superior y el tiempo de permanencia apropiado, el producto de papel se prensa y se seca con el uso de cualquier método adecuado.

Métodos de fabricación de material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada

En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada puede prepararse en presencia o en ausencia del material inorgánico en partículas.

La celulosa microfibrilada se deriva de un sustrato fibroso que comprende celulosa. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede derivarse de cualquier fuente adecuada, tales como madera, hierbas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú), o trapos (por ejemplo, desechos textiles, algodón, cáñamo o lino). El sustrato fibroso que comprende celulosa puede estar en forma de pulpa (es decir, una suspensión de fibras de celulosa en agua), que puede prepararse mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de estos. Por ejemplo, la pulpa puede ser una pulpa química, o una pulpa quimiotermomecánica, o una pulpa mecánica, o una pulpa reciclada, o un material descartado de fábrica de papel, o una corriente de desechos de una fábrica de papel, o desechos de una fábrica de papel, o una pulpa disolvente, pulpa de kenaf, pulpa de mercado, pulpa parcialmente carboximetilada, pulpa de abacá, pulpa de cicuta, pulpa de abedul, pulpa de hierba, pulpa de bambú, pulpa de palma, cáscara de cacahuete o una combinación de estas. La pulpa de celulosa puede batirse (por ejemplo, en una batidora Valley) y/o refinarse de otra manera (por ejemplo, al procesar en un refinador cónico o de placa) hasta cualquier refinado predeterminado, informado en la técnica como refinado estándar canadiense (CSF) en cm3 El CSF significa un valor para la velocidad de refinado o drenaje de la pulpa medido por la velocidad a la que puede drenarse una suspensión de pulpa. Por ejemplo, la pulpa de celulosa puede tener un refinado estándar canadiense de aproximadamente 10 cm3 o más antes de ser microfibrilada. La pulpa de celulosa puede tener un CSF de aproximadamente 700 cm3 o menos, por ejemplo, igual o menor que aproximadamente 650 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 600 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 550 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 500 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 450 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 400 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 350 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 300 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 250 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 200 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 150 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 100 cm3, o igual a o menor que aproximadamente 50 cm3.

La pulpa de celulosa puede deshidratarse luego mediante métodos bien conocidos en la técnica, por ejemplo, la pulpa puede filtrarse a través de un tamiz para obtener una lámina húmeda que comprenda al menos aproximadamente 10 % de sólidos, por ejemplo, al menos aproximadamente 15 % de sólidos, o al menos aproximadamente 20 % de sólidos, o al menos aproximadamente 30 % de sólidos, o al menos aproximadamente 40 % de sólidos. La pulpa puede usarse sin refinar; es decir, sin batir o deshidratar, o refinada de otra manera.

En determinadas modalidades, la pulpa puede batirse en presencia de un material inorgánico en partículas, tal como carbonato de calcio.

Para la preparación de celulosa microfibrilada, el sustrato fibroso que comprende celulosa puede añadirse a un recipiente de trituración u homogeneizador en estado seco. Por ejemplo, puede añadirse un material descartado de papel seco directamente al recipiente de la trituradora. El ambiente acuoso en el recipiente de la trituradora facilitará la formación de una pulpa.

La etapa de microfibrilación puede llevarse a cabo en cualquier aparato adecuado, que incluye, pero no se limita a, un refinador. En una modalidad, la etapa de microfibrilación se realiza en un recipiente de trituración en condiciones de trituración en húmedo. En otra modalidad, la etapa de microfibrilación se realiza en un homogeneizador. Cada una de estas modalidades se describe con mayor detalle a continuación.

• trituración en húmedo

La trituración se realiza adecuadamente de una manera convencional. La trituración puede ser un proceso de trituración por desgaste en presencia de un medio de trituración en partículas, o puede ser un proceso de trituración autógeno, es decir, uno en ausencia de un medio de trituración. Por medio de trituración se entiende un medio distinto del material en partículas inorgánico, el cual en determinadas modalidades puede triturarse junto con el sustrato fibroso que comprende celulosa.

El medio de trituración en partículas, cuando está presente, puede ser de un material natural o sintético. El medio de trituración puede comprender, por ejemplo, bolas, perlas o gránulos de cualquier material mineral duro, cerámico o metálico. Dichos materiales pueden incluir, por ejemplo, alúmina, zirconia, silicato de zirconio, silicato de aluminio o el material rico en mullita que se produce al calcinar arcilla caolinítica a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 1300 °C a aproximadamente 1800 °C.

Por ejemplo, en algunas modalidades se usa un medio de trituración Carbolite®. Alternativamente, pueden usarse partículas de arena natural de un tamaño de partícula adecuado.

En otras modalidades, pueden usarse medios de trituración de madera dura (por ejemplo, harina de madera).

Generalmente, el tipo y el tamaño de partícula del medio de trituración que se seleccionará para su uso en la invención pueden depender de las propiedades, tales como, por ejemplo, el tamaño de partícula y la composición química de la suspensión de alimentación del material a triturar. En algunas modalidades, el medio de trituración en partículas comprende partículas que tienen un diámetro promedio en el intervalo de aproximadamente 0,1 mm a aproximadamente 6,0 mm, por ejemplo, en el intervalo de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 4,0 mm. El medio de trituración (o medios) puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente el 70 % en volumen de la carga. El medio de trituración puede estar presente en una cantidad de al menos aproximadamente 10 % en volumen de la carga, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 30 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 40 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 50 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 60 % en volumen de la carga.

La trituración puede realizarse en una o más etapas. Por ejemplo, puede molerse un material inorgánico en partículas grueso en el recipiente de la trituradora hasta una distribución de tamaño de partícula predeterminada, después de lo cual se añade el material fibroso que comprende celulosa y la trituración continúa hasta que se ha obtenido el nivel deseado de microfibrilación.

El material inorgánico en partículas puede triturarse en húmedo o en seco en ausencia o en presencia de un medio de trituración. En el caso de una etapa de trituración en húmedo, el material inorgánico en partículas grueso se tritura en una suspensión acuosa en presencia de un medio de trituración.

En una modalidad, el tamaño promedio de partícula (dso) del material inorgánico en partículas se reduce durante el proceso de trituración conjunta. Por ejemplo, el dso del material inorgánico en partículas puede reducirse en al menos aproximadamente el 10 % (medido por una máquina Malvern Mastersizer S), por ejemplo, el dso del material inorgánico en partículas puede reducirse en al menos aproximadamente el 20 %, o reducirse en al menos aproximadamente el 30 %, o reducirse en al menos aproximadamente el 50 %, o reducirse en al menos aproximadamente el 50 %, o reducirse en al menos aproximadamente el 60 %, o reducirse en al menos aproximadamente el 70 %, o reducirse en al menos aproximadamente el 80 %, o reducirse en al menos aproximadamente el 90 %. Por ejemplo, un material inorgánico en partículas que tiene un dso de 2,5 pm antes de la trituración conjunta y un dso de 1,5 pm después de la trituración conjunta habrá estado sujeto a una reducción del 40 % en el tamaño de partícula.

En determinadas modalidades, el tamaño promedio de partícula del material inorgánico en partículas no se reduce significativamente durante el proceso de trituración conjunta. Por 'no se redujo significativamente' se entiende que el dso del material inorgánico en partículas se reduce en menos de aproximadamente el 10 %, por ejemplo, el dso del material inorgánico en partículas se reduce en menos de aproximadamente el 5 %.

El sustrato fibroso que comprende celulosa puede ser microfibrilado, opcionalmente en presencia de un material inorgánico en partículas, para obtener celulosa microfibrilada que tiene un dso que varía de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 500 pm, medido mediante dispersión de luz láser. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede ser microfibrilado, opcionalmente en presencia de un material inorgánico en partículas, para obtener celulosa microfibrilada que tiene un dso de igual a o menor que aproximadamente 400 pm, por ejemplo igual a o menor que aproximadamente 300 pm, o igual a o menor que aproximadamente 200 pm, o igual a o menor que aproximadamente 150 pm, o igual a o menor que aproximadamente 125 pm, o igual a o menor que aproximadamente 100 pm, o igual a o menor que aproximadamente 90 pm, o igual a o menor que aproximadamente 80 |jm, o igual a o menor que aproximadamente 70 |jm, o igual a o menor que aproximadamente 60 |jm, o igual a o menor que aproximadamente 5o jim, o igual a o menor que aproximadamente 40 jim, o igual a o menor que aproximadamente 30 jim, o igual a o menor que aproximadamente 20 jim, o igual a o menor que aproximadamente 10 jim.

El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse, opcionalmente en presencia de un material inorgánico en partículas, para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal que varía de aproximadamente 0,1-500 jim y un tamaño de partícula de material inorgánico en partículas modal que varía de 0,25-20 jim. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse, opcionalmente en presencia de un material inorgánico en partículas para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal al menos aproximadamente 0,5 jim, por ejemplo al menos aproximadamente 10 jim, o al menos aproximadamente 50 jim, o al menos al menos aproximadamente 100 jim, o al menos aproximadamente 150 jim, o al menos aproximadamente 200 jim, o al menos aproximadamente 300 jim, o al menos aproximadamente 400 jim. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse, opcionalmente en presencia de un material inorgánico en partículas, para obtener celulosa microfibrilada que tiene una inclinación de la fibra, como se describió anteriormente.

La trituración se realiza adecuadamente en un recipiente de trituración, tal como un molino giratorio (por ejemplo, de varillas, bolas y autógeno), un molino de agitación (por ejemplo, SAM o IsaMill), un molino de torre, un molino de medio agitado (SMD) o un recipiente de trituración que comprende placas de trituración paralelas giratorias entre las que se introduce el alimento a moler.

En una modalidad, el recipiente de trituración es un molino de torre. El molino de torre puede comprender una zona de reposo por encima de una o más zonas de trituración. Una zona de reposo es una región ubicada hacia la parte superior del interior del molino de torre en la que tiene lugar una trituración mínima o nula y comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas opcional. La zona de reposo es una región en la que las partículas del medio de trituración se sedimentan hacia una o más zonas de trituración del molino de torre.

El molino de torre puede comprender un clasificador por encima de una o más zonas de trituración. En una modalidad, el clasificador está montado en la parte superior y ubicado adyacente a una zona de reposo. El clasificador puede ser un hidrociclón.

El molino de torre puede comprender un tamiz sobre una o más zonas de trituración. En una modalidad, un tamiz está ubicado adyacente a una zona de reposo y/o un clasificador. El tamiz puede dimensionarse para separar el medio de trituración del producto en suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material inorgánico en partículas opcional y para mejorar la sedimentación del medio de trituración.

En una modalidad, la trituración se realiza en condiciones de flujo de pistón. En condiciones de flujo de pistón, el flujo a través de la torre es tal que hay una mezcla limitada de los materiales de trituración a través de la torre. Esto significa que en diferentes puntos a lo largo de la longitud del molino de torre, la viscosidad del entorno acuoso variará a medida que aumenta la finura de la celulosa microfibrilada. Así, en efecto, puede considerarse que la región de trituración en el molino de torre comprende una o más zonas de trituración que tienen una viscosidad característica. Un experto en la técnica comprenderá que no existe un límite definido entre las zonas de trituración adyacentes con respecto a la viscosidad.

En una modalidad, se añade agua en la parte superior del molino cerca de la zona de reposo o el clasificador o el tamiz por encima de una o más zonas de trituración para reducir la viscosidad de la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material inorgánico en partículas opcional en esas zonas en el molino. Al diluir el producto de celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas opcional en este punto del molino, se ha encontrado que se mejora la prevención de que los medios de trituración se trasladen a la zona de reposo y/o al clasificador y/o al tamiz. Además, la mezcla limitada a través de la torre permite procesar sólidos más altos en la parte inferior de la torre y diluir en la parte superior con un reflujo limitado del agua de dilución de regreso a la torre hacia una o más zonas de trituración. Puede añadirse cualquier cantidad adecuada de agua que sea eficaz para diluir la viscosidad del producto en suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material inorgánico en partículas opcional. El agua puede añadirse continuamente durante el proceso de trituración, a intervalos regulares o a intervalos irregulares.

En otra modalidad, puede añadirse agua a una o más zonas de trituración a través de uno o más puntos de inyección de agua colocados a lo largo de la longitud del molino de torre, o cada punto de inyección de agua está ubicado en una posición que corresponde a una o más zonas de trituración. Ventajosamente, la capacidad de añadir agua en varios puntos a lo largo de la torre permite un mayor ajuste de las condiciones de trituración en cualquiera o en todas las posiciones del molino.

El molino de torre puede comprender un eje impulsor vertical equipado con una serie de discos de rotor impulsor en toda su longitud. La acción de los discos de rotor impulsor genera una serie de zonas de trituración discretas en todo el molino.

En otra modalidad, la trituración se realiza en una trituradora tamizada, tal como un molino de medio agitado. La trituradora tamizada puede comprender uno o más tamices que tienen un tamaño de apertura nominal de al menos aproximadamente 250 pm, por ejemplo, el uno o más tamices pueden tener un tamaño de apertura nominal de al menos aproximadamente 300 pm, o al menos aproximadamente 350 pm, o al menos aproximadamente 400 pm, o al menos aproximadamente 450 pm, o al menos aproximadamente 500 pm, o al menos aproximadamente 550 pm, o al menos aproximadamente 600 pm, o al menos aproximadamente 650 pm, o al menos aproximadamente 700 pm, o al menos aproximadamente 750 pm, o al menos aproximadamente 800 pm, o al menos aproximadamente 850 pm, o al menos aproximadamente 900 pm, o al menos aproximadamente 1000 pm.

Los tamaños de los tamices indicados de manera inmediata anteriormente son aplicables a las modalidades de molino de torre descritas anteriormente.

Como se indicó anteriormente, la trituración puede realizarse en presencia de un medio de trituración. En una modalidad, el medio de trituración es un medio grueso que comprende partículas que tienen un diámetro promedio en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm, por ejemplo aproximadamente 2 mm, o aproximadamente 3 mm, o aproximadamente 4 mm, o aproximadamente 5 mm.

En otra modalidad, el medio de trituración tiene un peso específico de al menos aproximadamente 2,5, por ejemplo, al menos aproximadamente 3, o al menos aproximadamente 3,5, o al menos aproximadamente 4,0, o al menos aproximadamente 4,5, o al menos aproximadamente 5,0, o al menos aproximadamente 5,5, o al menos aproximadamente 6,0.

En otra modalidad, el medio de trituración comprende partículas que tienen un diámetro promedio en el intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm y tiene un peso específico de al menos aproximadamente 2,5. En otra modalidad, el medio de trituración comprende partículas que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 3 mm y un peso específico de aproximadamente 2,7.

Como se describió anteriormente, el medio de trituración (o medios) puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente el 70 % en volumen de la carga. El medio de trituración puede estar presente en una cantidad de al menos aproximadamente el 10 % en volumen de la carga, por ejemplo, al menos aproximadamente el 20 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente el 30 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente el 40 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente el 50 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente el 60 % en volumen de la carga.

En una modalidad, el medio de trituración está presente en una cantidad de aproximadamente el 50 % en volumen de la carga.

El término 'carga' significa la composición que es la alimentación que se introduce al recipiente de la trituradora. La carga incluye agua, medio de trituración, sustrato fibroso que comprende celulosa y material inorgánico en partículas opcional, y cualquier otro aditivo opcional como se describe en la presente descripción.

El uso de un medio relativamente grueso y/o denso tiene la ventaja de velocidades de sedimento mejoradas (es decir, más rápidas) y un arrastre de medio reducido a través de la zona de reposo y/o clasificador y/o tamices.

Una ventaja adicional en el uso de medios de trituración relativamente gruesos es que el tamaño promedio de partícula (dso) del material inorgánico en partículas puede no reducirse significativamente durante el proceso de trituración, de modo que la energía impartida al sistema de trituración se gasta principalmente en microfibrilar el sustrato fibroso que comprende celulosa.

Una ventaja adicional en el uso de tamices relativamente gruesos es que puede usarse un medio de trituración relativamente grueso o denso en la etapa de microfibrilación. Además, el uso de tamices relativamente gruesos (es decir, que tienen una apertura nominal de al menos 250 mm) permite procesar y retirar de la trituradora un producto de sólidos relativamente altos, lo que permite una alimentación de sólidos relativamente alta (que comprende un sustrato fibroso que comprende celulosa y material inorgánico en partículas) para procesarse en un proceso económicamente viable. Como se analiza a continuación, se ha encontrado que una alimentación que tiene un alto contenido inicial de sólidos es conveniente en términos de suficiencia energética. Además, también se ha encontrado que el producto producido (a una energía dada) con menos sólidos tiene una distribución de tamaño de partícula más gruesa.

La trituración puede realizarse en una cascada de recipientes de trituración, uno o más de los cuales pueden comprender una o más zonas de trituración. Por ejemplo, el sustrato fibroso que comprende la celulosa y el material inorgánico en partículas puede molerse en una cascada de dos o más recipientes de trituración, por ejemplo, una cascada de tres o más recipientes de trituración, o una cascada de cuatro o más recipientes de trituración, o un cascada de cinco o más recipientes de trituración, o una cascada de seis o más recipientes de trituración, o una cascada de siete o más recipientes de trituración, o una cascada de ocho o más recipientes de trituración, o una cascada de nueve o más recipientes de trituración en serie, o una cascada que comprende hasta diez recipientes de trituración. La cascada de recipientes de trituración puede estar operativamente unida en serie o en paralelo o una combinación de en serie y en paralelo. La salida de y/o la entrada a uno o más de los recipientes de trituración en la cascada puede someterse a una o más etapas de tamizaje y/o una o más etapas de clasificación.

El circuito puede comprender una combinación de uno o más recipientes de trituración y homogeneizador.

En una modalidad, la trituración se realiza en un circuito cerrado. En otra modalidad, la trituración se realiza en circuito abierto. La trituración puede realizarse en modo por lotes. La trituración puede realizase en un modo de recirculación por lotes.

Como se describió anteriormente, el circuito de trituración puede incluir una etapa de trituración previa en la que las partículas inorgánicas gruesas se muelen en un recipiente de la trituradora hasta una distribución de tamaño de partículas predeterminada, después de lo cual el material fibroso que comprende la celulosa se combina con el material inorgánico en partículas molido previamente y la trituración continúa en el mismo recipiente de trituración o en uno diferente hasta que se haya obtenido el nivel deseado de microfibrilación.

Como la suspensión del material a moler puede ser de una viscosidad relativamente alta, puede añadirse un agente dispersante adecuado a la suspensión antes de la trituración. El agente dispersante puede ser, por ejemplo, un fosfato condensado soluble en agua, ácido polisilícico o una sal de este, o un polielectrolito, por ejemplo una sal soluble en agua de un poli(ácido acrílico) o de un poli(ácido metacrílico) que tiene un peso molecular promedio en número no superior a 80000. La cantidad de agente dispersante usado estaría generalmente en el intervalo de 0,1 a 2,0 % en peso, en base al peso del material sólido inorgánico seco en partículas. La suspensión puede molerse de forma adecuada a una temperatura en el intervalo de 4 °C a 100 °C.

Otros aditivos que pueden incluirse durante la etapa de microfibrilación incluyen: carboximetilcelulosa, carboximetilcelulosa anfótera, agentes oxidantes, 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxilo (TEMPO), derivados de TEMPO, y enzimas degradantes de la madera.

El pH de la suspensión de material a moler puede ser aproximadamente 7 o mayor que aproximadamente 7 (es decir, básico), por ejemplo, el pH de la suspensión puede ser aproximadamente 8, o aproximadamente 9, o aproximadamente 10, o aproximadamente 11. El pH de la suspensión de material a moler puede ser menor que aproximadamente 7 (es decir, ácido), por ejemplo, el pH de la suspensión puede ser aproximadamente 6, o aproximadamente 5, o aproximadamente 4, o aproximadamente 3. El pH de la suspensión de material a moler puede ajustarse mediante la adición de una cantidad apropiada de ácido o base. Las bases adecuadas incluían hidróxidos de metales alcalinos, tales como, por ejemplo NaOH. Otras bases adecuadas son el carbonato de sodio y el amoniaco. Los ácidos adecuados incluían ácidos inorgánicos, tales como ácido clorhídrico y sulfúrico, o ácidos orgánicos. Un ácido ilustrativo es el ácido ortofosfórico.

La cantidad de material inorgánico en partículas, cuando está presente, y la pulpa de celulosa en la mezcla que se triturará conjuntamente puede variarse para producir una suspensión que sea adecuada para su uso como suspensión de la capa superior, o suspensión de la capa, o que puede modificarse adicionalmente, por ejemplo, con material inorgánico en partículas adicional, para producir una suspensión que es adecuada para su uso como la suspensión de la capa superior o la suspensión de capas.

• homogeneización

La microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa puede efectuarse en condiciones húmedas, opcionalmente, en presencia del material inorgánico en partículas, mediante un método en el que la mezcla de la pulpa de celulosa y el material inorgánico en partículas se presuriza (por ejemplo, a una presión de aproximadamente 500 bar) y luego pasa a una zona de menor presión. La velocidad a la que la mezcla pasa a la zona de baja presión es suficientemente alta y la presión de la zona de baja presión es suficientemente baja como para provocar la microfibrilación de las fibras de celulosa. Por ejemplo, la caída de presión puede efectuarse al forzar la mezcla a través de una abertura anular que tiene un orificio de entrada estrecho con un orificio de salida mucho más grande. La drástica disminución de la presión a medida que la mezcla se acelera a un volumen mayor (es decir, una zona de menor presión) induce la cavitación que provoca la microfibrilación. En una modalidad, la microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa puede efectuarse en un homogeneizador en condiciones húmedas, opcionalmente en presencia del material inorgánico en partículas. En el homogeneizador, la pulpa de celulosa y el material inorgánico en partículas opcional se presuriza (por ejemplo, a una presión de aproximadamente 500 bar), y se fuerza a través de una pequeña boquilla u orificio. La mezcla puede presurizarse a una presión de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 bar, por ejemplo a una presión igual o superior a 300 bar, o igual o superior a aproximadamente 500, o igual o superior a aproximadamente 200 bar, o igual o superior a aproximadamente 700 bar. La homogeneización somete las fibras a fuerzas de cizallamiento elevadas, de modo que cuando la pulpa de celulosa presurizada sale de la boquilla u orificio, la cavitación provoca la microfibrilación de las fibras de celulosa en la pulpa. Puede añadirse agua adicional para mejorar la fluidez de la suspensión a través del homogeneizador. La suspensión acuosa resultante que comprende la celulosa microfibrilada y el material inorgánico en partículas opcional puede volver a introducirse en la entrada del homogeneizador para múltiples pasadas a través del homogeneizador. Cuando está presente, y cuando el material inorgánico en partículas es un mineral laminar de forma natural, como el caolín, la homogeneización no solo facilita la microfibrilación de la pulpa de celulosa, sino que también puede facilitar la deslaminación del material en forma de partículas laminar.

Un homogeneizador ilustrativo es un homogeneizador Manton Gaulin (APV).

Después de que se ha llevado a cabo la etapa de microfibrilación, la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas opcional puede tamizarse para eliminar la fibra por encima de un determinado tamaño y eliminar cualquier medio de trituración. Por ejemplo, la suspensión puede someterse a tamizado con el uso de un tamiz que tenga un tamaño de apertura nominal seleccionado para eliminar las fibras que no pasan a través del tamiz. Por tamaño de apertura nominal se entiende la separación central nominal de los lados opuestos de una apertura cuadrada o el diámetro nominal de una apertura redonda. El tamiz puede ser un tamiz BSS (de acuerdo con BS 1796) que tenga un tamaño de apertura nominal de 150 pm, por ejemplo, un tamaño de apertura nominal de 125 pm, o 106 pm, o 90 pm, o 74 pm, o 63 pm, o 53 pm, 45 pm, o 38 pm. En una modalidad, la suspensión acuosa se tamiza con el uso de un tamiz BSS que tiene una apertura nominal de 125 pm. La suspensión acuosa puede entonces deshidratarse opcionalmente.

Por tanto, se entenderá que la cantidad (es decir, % en peso) de la celulosa microfibrilada en la suspensión acuosa después de triturar u homogeneizar puede ser menor que la cantidad de fibra seca en la pulpa si la suspensión triturada u homogeneizada se trata para eliminar las fibras por encima de un tamaño seleccionado. Por tanto, las cantidades relativas de pulpa y material inorgánico en partículas opcional introducidas a la trituradora u homogeneizador pueden ajustarse dependiendo de la cantidad de celulosa microfibrilada que se requiere en la suspensión acuosa después de eliminar las fibras por encima de un tamaño seleccionado.

En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada puede prepararse mediante un método que comprende una etapa de microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa en un entorno acuoso mediante la trituración en presencia de un medio de trituración (como se describe en la presente descripción), en donde la trituración se lleva a cabo en ausencia de material inorgánico en partículas. En determinadas modalidades, puede añadirse el material inorgánico en partículas después de la trituración para producir la suspensión de la capa superior o la suspensión de las capas.

En determinadas modalidades, el medio de trituración se elimina después de la trituración.

En otras modalidades, el medio de trituración se retiene después de la trituración y puede servir como material inorgánico en partículas, o al menos una parte de este. En determinadas modalidades, pueden añadirse partículas inorgánicas adicionales después de la trituración para producir la suspensión de la capa superior o la suspensión de las capas.

El siguiente procedimiento puede usarse para caracterizar las distribuciones de tamaño de partícula de las mezclas de material inorgánico en partículas (por ejemplo, GCC o caolín) y fibras de pulpa de celulosa microfibriladas.

- carbonato de calcio

Se pesa en un vaso de precipitados una muestra de suspensión triturada de conjunto suficiente para dar 3 g de material seco, se diluye a 60 g con agua desionizada y se mezcla con 5 cm3 de una solución de poliacrilato de sodio de 1,5 % p/v de activo. Se añade más agua desionizada con agitación hasta un peso de suspensión final de 80 g. - caolín

Se pesa en un vaso de precipitados una muestra de suspensión triturada de conjunto suficiente para dar 5 g de material seco, se diluye a 60 g con agua desionizada y se mezcla con 5 cm3 de una solución de 1,0 % en peso de carbonato de sodio y 0,5 % en peso de hexametafosfato de sodio. Se añade más agua desionizada con agitación hasta un peso final de la suspensión de 80 g.

Luego, la suspensión se añade en alícuotas de 1 cm3 al agua en la unidad de preparación de muestras unida al Mastersizer S hasta que se muestre el nivel óptimo de oscurecimiento (normalmente 10 - 15 %). Luego se lleva a cabo el procedimiento de análisis de dispersión de luz. El intervalo del instrumento seleccionado fue 300RF: 0,05 900, y la longitud del haz se estableció en 2,4 mm.

Para las muestras trituradas de conjunto que contienen carbonato de calcio y fibra, se usa el índice de refracción del carbonato de calcio (1,596). Para las muestras trituradas de conjunto de caolín y fibra se usa el RI del caolín (1,5295).

La distribución del tamaño de partícula se calcula a partir de la teoría de Mie y da la salida como una distribución diferencial basada en el volumen. Se interpreta que la presencia de dos picos distintos surge del mineral (pico más fino) y la fibra (pico más grueso).

El pico del mineral más fino se ajusta a los puntos de datos medidos y se resta matemáticamente de la distribución para dejar el pico de la fibra, que se convierte en una distribución acumulativa. De manera similar, el pico de la fibra se resta matemáticamente de la distribución original para dejar el pico del mineral, que también se convierte en una distribución acumulativa. Ambas curvas acumulativas pueden usarse para calcular el tamaño promedio de partícula (dso) y la inclinación de la distribución (d³ü/d⁷⁰x 100). La curva diferencial puede usarse para encontrar el tamaño de partícula modal para las fracciones del mineral y de la fibra.

Ejemplos

Ejemplo 1

1. Se produjo una lámina marrón de 150 g/m2 en un formador de láminas manuales. Se usó Percol (RTM) 292 como coadyuvante de retención a 600 ppm basado en los sólidos totales de las láminas manuales finales.

2. Una vez que se formó la lámina marrón, se eliminó parte del agua retenida presionando manualmente la lámina con tres papeles secantes. No se observó adhesión entre los secantes y la lámina.

3. A continuación, se dio la vuelta a la lámina de base marrón para que el lado más suave estuviera en la parte superior.

4. Una cantidad específica de pino Botnia microfibrilado y pulpa Kraft blanqueada y carbonato de calcio (Intracarb 60) con un contenido total de sólidos de 7,88 % en peso (18 % de celulosa microfibrilada) se midió para obtener el gramaje deseado para el estrato superior blanco (las láminas se prepararon a 20 g/m2, 25 g/m2, 30 g/m2, 40 g/m2 y 50 g/m2). La muestra de celulosa microfibrilada/carbonato de calcio se diluyó luego hasta un volumen final de 300 ml con el uso de agua del grifo.

5. La muestra se vertió sobre la lámina marrón y se aplicó vacío. Se usó Polydadmac (1 ml de una solución al 0,2 %) para ayudar a la formación del estrato superior blanco.

6. A continuación, se recogió el agua descartada y se volvió a añadir a la lámina formada donde se aplicó vacío durante 1 minuto.

7. La lámina de dos capas se transfirió al secador Rapid Kothen (~89 °C, 1 bar) durante 15 minutos.

8. La muestra que quedó en el agua residual (ver etapa 6) se recogió en un papel de filtro y se usó para calcular el gramaje real del estrato superior blanco para cada lámina individual.

9. Luego, cada lámina se dejó durante la noche en un laboratorio acondicionado antes de la prueba.

Resultados:

La formación de las láminas producidas en diferentes gramajes se muestra en la Figura 1. Las imágenes se obtuvieron con un escaneo de reflectancia con el uso de un escáner normal en las mismas condiciones para que puedan compararse directamente entre sí.

El brillo de las láminas producidas se muestra en la Figura 2. El brillo aumentó con el aumento de g/m2 del revestimiento superior blanco. La medición del brillo del lado marrón de las láminas de dos capas indicó que no se había producido ninguna penetración del estrato superior blanco a través de la lámina marrón.

La rugosidad de PPS disminuyó con gramajes más altos del estrato superior blanco (ver Figura 3). El valor de rugosidad de la lámina marrón sola fue de 7,9 pm. Esto muestra que la superficie se vuelve más lisa con un mayor gramaje del estrato superior.

Ejemplo 2

Pruebas 1-4

La máquina Fourdrinier se hizo funcionar a 60 pies/min (18 m/min). Se usó una "caja de entrada secundaria" para aplicar el revestimiento. Este fue un dispositivo hecho a medida en el que la pasta de papel fluye hacia una serie de 'estanques' y luego sobre un vertedero y hacia la banda. La caja de entrada secundaria personalizada no requiere un caudal tan alto como un GL& V Hydrasizer para formar una cortina, por lo que fue posible aumentar la celulosa microfibrilada y los sólidos de material inorgánico en partículas usados y aun así lograr los pesos de capa objetivo. Trabajar con sólidos más altos significaba que la caja de entrada secundaria podía colocarse más lejos de la caja de entrada principal, en una posición en la que la lámina estaba más consolidada y, sin embargo, la suspensión de celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas aplicada como una capa superior aun podía deshidratarse adecuadamente antes de la prensa.

Con la caja de entrada secundaria colocada a poca distancia después de la línea húmeda, se aplicó una relación 1:1 de celulosa microfibrilada y material orgánico en partículas para explorar los límites del proceso. Era evidente que la relación 1:1 de la suspensión de material orgánico en partículas y celulosa microfibrilada se drenaba más rápido que la relación 1:4 de celulosa microfibrilada y material orgánico en partículas, aunque el gramaje de la celulosa microfibrilada que se aplicaba al sustrato era mayor. El revestimiento se aplicó inicialmente a 15 g/m2, luego se incrementó gradualmente hasta 30 g/m2 sin problemas. Aunque la cobertura fue buena, a una relación 1:1 de celulosa microfibrilada y material orgánico en partículas, el contenido de relleno no fue lo suficientemente alto para producir el brillo deseado.

El cálculo del estrato superior g/m2 a partir del peso de la lámina y el contenido de cenizas se realizó de la siguiente manera.

W=peso, A=contenido de cenizas

Subíndices t=estrato superior, b=estrato inferior, s= lámina de dos estratos.

La ceniza total de la lámina es la suma de los productos del contenido de ceniza y el peso de cada estrato, dividida por el peso total de la lámina.

Wt x At + Wb x A„

A, =

El contenido de cenizas del estrato inferior se mide en la lámina de control sin revestir, y el contenido de cenizas del estrato superior está directamente relacionado con el % en peso de la suspensión de materia inorgánica en partículas y microfibrilada. Debido a que la observación de la lámina y las secciones transversales de SEM muestran que no se produce ninguna penetración del material compuesto de la suspensión de la capa superior de materia inorgánica en partículas y microfibrilada en la base, se logra una retención del 100 %. El peso del estrato inferior puede eliminarse de la ecuación anterior porque

Wb = Ws- Wt

y, por tanto, puede reorganizarse para dar el peso del estrato superior en términos de cantidades conocidas.

Wt - W, * -a - ^a)

CA - A )

Pruebas 1-4

Se realizaron una serie de pruebas adicionales con la configuración usada en la Prueba 1. La máquina papelera Fourdrinier se usó con diferentes pesos de capa en la parte superior de una base kraft sin blanquear de madera blanda al 100 % refinada a aproximadamente 500 ml de CSF. La capa superior consiste en un 20 % de celulosa microfibrilada, un 80 % de minerales y una pequeña cantidad de floculante.

Resultados:

Los resultados se muestran en la Tabla 1. Las siguientes abreviaturas se usan en la Tabla 1.

BP: Papel base sin revestimiento

T1: Revestimiento superior del material compuesto de 28 g/m2 de Ca, 20 % de celulosa microfibrilada, 80 % de GCC.

T2: Revestimiento superior del material compuesto de 35 g/m2 de Ca, 20 % de celulosa microfibrilada, 80 % de GCC.

T3: Revestimiento superior del material compuesto de 42 g/m2 de Ca, 20 % de celulosa microfibrilada, 80 % de GCC.

T4: Revestimiento superior del material compuesto de 48 g/m2 de Ca, 20 % de celulosa microfibrilada, 20 % de GCC, 60 % de talco.

Tabla 1

Las pruebas muestran que los resultados en el brillo, la porosidad y la suavidad a varios pesos de la capa oscilan de 28 g/m2 a 48 g/m2 No hubo impacto en el enlace de Scott ya que la rotura en la prueba de resistencia direccional z siempre ocurrió en la lámina base, es decir, la capa superior era más fuerte que la base. El brillo frente al peso de la capa se representa en la Figura 4.

En la Figura 5 se representa la formación de imágenes microscópicas electrónicas de barrido de un sustrato revestido en el punto T2. La capa superior se aplicó a 35 g/m2 que consistía en un 20 % en peso de celulosa microfibrilada y 80 % en peso de carbonato de calcio molido aplicado a un sustrato de 85 g/m2. Es evidente en la Figura 5 que la capa superior se formó como un estrato superior distinto sin [penetración dentro del sustrato base]. En la Figura 6, se muestra una imagen SEM en el punto de prueba 4. El revestimiento se aplicó a 48 g/m2 y la capa superior comprende 20 % en peso de celulosa microfibrilada y 20 % en peso de carbonato de calcio molido y 60 % en peso de talco (es decir, una relación de 1:4 de celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas) aplicado sobre un sustrato de 85 g/m2. La Figura 6 indica claramente que la capa superior se aplica para permanecer convenientemente como un estrato sobre la superficie del sustrato.

Prueba comparativa:

La Tabla 2 a continuación presenta los datos sobre un cartón de revestimiento con la parte superior blanca convencional producido en una máquina papelera similar pero con el uso de una capa superior convencional aplicada a un sustrato base de 82 g/m2. La base estaba hecha de fibra Kraft de madera blanda sin blanquear, y el estrato superior blanco estaba hecho con fibra Kraft de madera dura blanqueada (abedul), dentro del intervalo típico de cargas de relleno de hasta el 20 %. La base se dirigió a 80 g/m2 y el estrato blanco se dirigió a 60 g/m2. La Tabla 2 muestra un resultado típico sin celulosa microfibrilada, en el que un 15 % en peso de la carga de un PCC escalenoédrico (Optical HB) se usó en el estrato blanco. La base era bastante más fuerte que para las Pruebas 1-4 anteriores, pero puede verse que la caída en los índices de las propiedades mecánicas de la adición del estrato superior también es bastante grande. Dado que el estrato de capa superior de las Pruebas 1-4 puede alcanzar el brillo objetivo con un gramaje más bajo que el sustrato superior blanco convencional, para un gramaje total fijo, el uso de FiberLean debería permitir al fabricante de tableros usar una mayor proporción de fibra larga sin blanquear en el producto y así lograr un producto más fuerte y rígido.

La Tabla 2 a continuación presenta las propiedades típicas del papel de varios tipos de cartón de revestimiento convencional.

Tabla 2

Propiedades típicas del papel de los tipos de cartón de revestimiento

Revestimiento

propiedades indicativas de de prueba Revestimiento Revestimiento de Revestimiento Kraft Kraft superior prueba superior superior blanco aproximadamente 120 g/m2 superior

blanco blanco blanco revestido revestido

Demostrar las propiedades de impresión de los cartones de revestimiento con la parte superior blanca de la presente invención. La Figura 7 presenta una sección transversal de una muestra impresa por flexografía. La tinta está en la parte superior de la capa superior, como debería.

Ejemplo 3

De acuerdo con la configuración y los parámetros establecidos en los Ejemplos 1 y 2, se estudió la producción continua de sustratos revestidos con diferentes pesos de capa y sustratos base. Las Pruebas 5-7 usaron un papel base (BP) hecho de 70 % de madera dura y 30 % de madera blanda, refinados juntos hasta aproximadamente 400 ml de CFS, con un gramaje objetivo de 70 g/m2. Los revestimientos aplicados al BP en las Pruebas 5-7 se identifican como:

T5, revestimiento del material compuesto de aproximadamente 20 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC, sin aditivos) sobre papel base BP

T6, revestimiento del material compuesto de aproximadamente 30 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC, sin aditivos) sobre papel base BP

T7, revestimiento del material compuesto de aproximadamente 40 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC, sin aditivos) sobre papel base BP

La Tabla 3 presenta los datos obtenidos en las Pruebas 5-7.

Tabla 3

Es evidente a partir de los datos presentados en la Tabla 4 que el brillo objetivo de la capa superior revestida sobre el sustrato oscuro se logró en todas las Pruebas 5-7.

Ejemplo 4

La Tabla 4 presenta los datos sobre el rendimiento de impresión de los sustratos de cartón de revestimiento con capa superior. Las referencias comparativas 1 y 2 comprenden el papel para inyección de tinta revestido comercial y el papel para inyección de tinta comercial sin revestir, respectivamente. La muestra de impresión se compone de: Revestimiento del material compuesto de 30 g/m2 (20 % MFC, 80 % GCC) sobre base porosa (70 % madera dura y 30 % madera blanda, aproximadamente 400 ml de CFS, 70 g/m2). Papel obtenido en un proceso de producción continuo. La muestra de impresión se hizo de acuerdo con el Ejemplo 3. La impresión de inyección de tinta de rollo a rollo se aplica a 50 m/min.

La Tabla 4 presenta el resultado de impresión de las muestras de referencia comparativas 1 (papel especial para chorro de tinta, recubierto y calandrado) y 2 (papel sin calandrar adecuado para chorro de tinta) frente a la muestra de impresión, una modalidad de la presente invención.

Tabla 4

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un producto de papel o cartón que comprende:

(i) un sustrato que contiene celulosa; y

(ii) una capa superior que comprende un material inorgánico en partículas y de 5 % en peso a 30 % en peso de celulosa microfibrilada basado en el peso total de la capa superior, en donde el contenido de material inorgánico en partículas es de 67 % en peso a 92 % en peso basado en el peso total de la capa superior, en donde la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de 5 jm a 500 |jm, medido por dispersión de luz láser y en donde el material inorgánico en partículas tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos del 20 % a al menos el 95 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 jm, y además en donde el brillo medido (de acuerdo con la norma ISO 11475 (F8; D65 - 400 nm)) en la capa superior es al menos 65 %; y en donde la capa superior tiene un gramaje de 15 g/m2 a 40 g/m2

2. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el producto comprende o es un producto de cartón para envases con la parte superior blanca.

3. El producto de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el sustrato tiene un gramaje adecuado para su uso en un producto de cartón para envases, que comprende un gramaje que varía de 50 g/m2 a 500 g/m2.

4. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sustrato comprende pulpa reciclada, kraft oscuro o combinaciones de estos.

5. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el material inorgánico en partículas y la celulosa microfibrilada comprenden más del 95 % en peso de la capa superior, basado en el peso total de la capa superior.

6. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior comprende al menos el 70 % en peso de un material inorgánico en partículas, basado en el peso total de la capa superior.

7. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior comprende al menos aproximadamente 80 % en peso de un material inorgánico en partículas, basado en el peso total de la capa superior.

8. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior comprende al menos del 10 % en peso al 20% en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior.

9. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior comprende al menos un material inorgánico en partículas que se selecciona del grupo que consiste en:

carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita anhidra, caolín, perlita, tierra de diatomeas, wollastonita, talco, hidróxido de magnesio, dióxido de titanio o trihidrato de aluminio o combinaciones de estos.

10. El producto de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el material inorgánico en partículas comprende o es carbonato de calcio.

11. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el producto tiene una rugosidad de PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior de no más de aproximadamente 6,0 jm y/o una rugosidad de PPS (@1000 kPa) medida en la capa superior que es al menos 2,0 jm menos que la rugosidad de PPS del sustrato sin la capa superior.

12. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior comprende hasta el 2 % en peso, en total, de los aditivos que se seleccionan del grupo que consiste en:

floculante, coadyuvante de formación/drenaje, espesante soluble en agua, almidón, coadyuvante de retención y combinaciones de estos.

13. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior está desprovista de compuesto orgánico adicional.

14. El producto de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la capa superior está desprovista de polímero catiónico, polímero aniónico o hidrocoloide de polisacárido.

15. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior es una capa exterior.

16. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior está desprovista de cera, poliolefinas y silicona.

17. El producto de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el sustrato comprende hasta un 1 % en peso de coadyuvante de retención, basado en el peso total del sustrato.

18. El producto de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa superior consiste esencialmente, o consiste en, celulosa microfibrilada y partículas inorgánicas.

19. Un método para fabricar un producto de papel o cartón, el método comprende:

(a) proporcionar una banda húmeda de pulpa;

(b) proporcionar una suspensión de la capa superior sobre la banda húmeda de pulpa con el uso de un aplicador adecuado para formar una película a través de una abertura de ranura no presurizada o presurizada en la parte superior de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera, en donde:

(i) la suspensión de la capa superior se proporciona en una cantidad que varía de 15 g/m2 a 40 g/m2; (ii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos 5 % en peso a 30 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior, en donde la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de 5 pm a 500 pm, medido por dispersión de luz láser; y

(iii) la suspensión de la capa superior comprende una cantidad suficiente de material inorgánico en partículas para obtener un producto que tiene una capa superior que comprende al menos 67 % en peso de material inorgánico en partículas, basado en el peso total de la capa superior, en donde el material inorgánico en partículas tiene una distribución de tamaño de partícula en la que al menos del 20 % a al menos el 95 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la banda húmeda de pulpa comprende más de 50 % en peso de agua, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la banda húmeda de pulpa comprende hasta aproximadamente 1 % en peso de coadyuvante de retención, basado en el peso total de la banda húmeda de pulpa.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la suspensión de la capa superior comprende material inorgánico en partículas y una cantidad suficiente de celulosa microfibrilada para obtener un producto de papel que tiene una capa superior que comprende al menos el 15 % en peso de celulosa microfibrilada, basado en el peso total de la capa superior.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la suspensión de la capa superior se aplica con el uso de una abertura de ranura presurizada en la parte superior de un sustrato húmedo en el alambre del extremo húmedo de una máquina papelera.

24. El método de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la suspensión de la capa superior se aplica con el uso de un revestidor de cortina.

25. El método de acuerdo con la reivindicación 19, que comprende además aplicar un estrato o capa adicional, o estratos o capas adicionales, sobre la capa superior que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico en partículas.

26. El método de acuerdo con la reivindicación 25, en donde al menos una de los estratos o capas adicionales es un estrato o capa de barrera, o un estrato o capa de cera, o un estrato o capa de silicio.