ES2975591T3

ES2975591T3 - Nuevo sustrato

Info

Publication number: ES2975591T3
Application number: ES21168232T
Authority: ES
Inventors: Olivia Markbo; Mats Alden; Ulf Nyman; Fredrik Nordström
Original assignee: Billerud AB
Current assignee: Billerud AB
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2024-07-09
Anticipated expiration: 2041-04-13
Also published as: BR112023020997A2; FI4074891T3; EP4323584B1; EP4074891A1; EP4323584A1; CN117222793A; US20240191433A1; HUE065633T2; FI4323584T3; WO2022219043A1; EP4074891B1; ES3041925T3

Abstract

Se proporciona un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido según ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida según ISO 534:2011 superior a 1000 kg/m3 y en el que el papel de alta densidad está impregnado. en cada lado con 0,3-4,0 g/m2 , tal como 0,5-3,0 g/m2 , de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Nuevo sustrato

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a un sustrato de papel que se va a utilizar en un material multicapa para el envasado de productos sensibles al oxígeno, tal como alimentos.

Antecedentes

Los laminados de envasado a base de cartón para el envasado de alimentos líquidos típicamente incluyen una lámina de aluminio para hacer que el recipiente de envasado sea hermético al gas, en particular hermético al oxígeno.

Para facilitar el reciclaje y reducir la huella de carbono, sería beneficioso encontrar una alternativa al papel de aluminio. WO 2011/003565 divulga un laminado de envasado en el que la lámina de aluminio se reemplaza con un papel o material a base de celulosa (un "sustrato") que se prerreviste y luego se cubre con una capa depositada de vapor metálico. Se afirma que el peso base (gramaje) del sustrato es preferentemente de 20 a 100 g/m2

Una solicitud de patente posterior, WO 2017/089508, divulga detalles adicionales sobre el sustrato, es decir que es un papel de barrera de superficie compacta que tiene una densidad de 800 kg/m o más, un valor de rugosidad superficial inferior a 450 ml/min (Bendtsen, ISO 8791-2), un espesor de 60 pm o menos y un gramaje de 60 g/m2 o menos. Un ejemplo específico del papel de barrera de superficie compacta es "Super Perga WS" (Nordic Paper) que tiene un gramaje de 32 g/m2 y un valor de rugosidad superficial de aproximadamente 200 ml/min.

Breve descripción

Un objetivo de la presente divulgación es proporcionar un nuevo sustrato a base de celulosa que mejore las propiedades de barrera del envasado de lámina no de aluminio. Otro objetivo es proporcionar un nuevo sustrato a base de celulosa que facilite el reciclaje de un material de envasado que comprende el sustrato. Un objetivo final y general es reducir el impacto ambiental de los materiales de envasado.

Por consiguiente, se proporciona la siguiente lista detallada de realizaciones de la presente divulgación:

1. Un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por encima de 1000 kg/m3 y en donde el papel de alta densidad se impregna en cada lado con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS).

2. El papel de alta densidad del punto 1, que se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 85% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 95% en peso seco de pulpa kraft.

3. El papel de alta densidad del punto 1 o 2, en donde 20-65 % en peso seco, tal como 30-60% en peso seco, de la pulpa utilizada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera dura.

4. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, en donde el 35-80% en peso seco, tal como el 40-70% en peso seco, de la pulpa utilizada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera blanda, preferentemente madera blanda que se ha sometido a refinado de alta consistencia (HC).

5. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene una capa superior y una capa inferior.

6. El papel de alta densidad del punto 5, en donde la capa superior se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera dura.

7. El papel de alta densidad del punto 5 o 6, en donde la capa inferior se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera blanda.

8. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, en donde el gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 es de 35-65 g/m2.

9. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, en donde al menos un lado del papel de alta densidad tiene una rugosidad de Bendtsen medida de acuerdo con SS- ISO 8791-2:2013 de 7-80 ml/min, tal como 8-70 ml/min, tal como 10-60 ml/min, tal como 30-60 ml/min.

10. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene un índice de desgarro medido en la dirección de la máquina (MD) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 de al menos 4,1 mNm2/g, tal como al menos 4,4 mNm2/g.

11. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene un índice de desgarro medido en la dirección transversal (CD) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 de al menos 4,9 mNm2/g, tal como al menos 5,3 mNm2/g.

12. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores que tiene un contenido de cenizas medido de acuerdo con iSo 2144:2015 del papel de alta densidad es inferior al 5% en peso seco, tal como inferior al 3% en peso seco, tal como inferior al 1% en peso seco.

13. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, que tiene un número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de 33-50, tal como 35-45, después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004.

14. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, que tiene un refinado estándar canadiense (CSF) medido de acuerdo con ISO 5267-2:2001 de al menos 200 ml, tal como 200-450 ml, tal como 200-350 ml, después del repulpeo de acuerdo con el método de repulpeo Valmet llevado a cabo en un repulpeador Valmet del tipo HD400.

15. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos anteriores, que tiene un contenido de finos medido con un L&W Fibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) de menos de 40%, tal como menos de 34%, tal como menos de 32%, después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004, en donde los finos se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm.

16. Un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por encima de 1000 kg/m3 y en donde el papel de alta densidad se impregna en al menos un lado con una composición que comprende alcohol polivinílico (PVOH) y glioxal.

17. El papel de alta densidad del punto 16, en donde la relación de peso seco de glioxal a PVOH en la composición es entre 3:100 y 12:100, preferentemente entre 4:100 y 9:100, más preferentemente entre 5:100 y 8:100.

18. Un método para formar un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 de más de 1000 kg/m3, el método que comprende los pasos de:

- impregnar cada lado de un sustrato de papel con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS) para obtener un sustrato impregnado; y

- supercalandrado del sustrato impregnado para obtener el papel de alta densidad.

19. El método del punto 18, en donde el paso de impregnación comprende agregar una composición acuosa que comprende el polímero a cada lado del sustrato de papel.

20. El método del punto 19, en donde la viscosidad medida a 60 °C de la composición acuosa es 55-90 mPa*s. 21. El método del punto 19 o 20, en donde la concentración del polímero en la composición acuosa es 7,0%-13,0% (p/v), tal como 8,0%-12,0% (p/v).

22. El método de acuerdo con cualquiera de los puntos 19-21, en donde el polímero es PVOH y la composición acuosa comprende además un reticulante de glioxal.

23. El método de cualquiera de los puntos 19-22, en donde la relación de peso seco de PVOH a reticulante de glioxal en la composición acuosa es de 100:3 a 100:8, tal como 100:4 a 100:7.

24. El método de cualquiera de los puntos 18-23, en donde el sustrato impregnado que ingresa al paso de supercalandrado tiene un contenido de humedad de 11,0%-20,0%, preferiblemente 12,0%-19,0%, más preferiblemente 13,5%-18,0%.

25. El método del punto 24, en donde el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación hasta un contenido de humedad por debajo de 11% y luego se vuelve a humedecer antes del paso de supercalandrado hasta el contenido de humedad de 11,0%-20,0%, preferiblemente 12,0%-19,0%, más preferiblemente 13,5%-18,0%.

26. El método del punto 25, en donde el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación hasta un contenido de humedad inferior al 10%.

27. El método del punto 26, en donde el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación hasta un contenido de humedad inferior al 9%.

28. El método de cualquiera de los puntos 18-27, en donde el paso de impregnación se lleva a cabo por medio de una prensa de encolado o una prensa de película.

29. El método de cualquiera de los puntos 18-28, en donde el número de puntos de contacto del paso de supercalandrado es 7-19, tal como 11-17.

30. El método de cualquiera de los puntos 18-29, en donde la temperatura de la superficie de los rodillos térmicos del paso de supercalandrado es de 120-160 °C.

31. El método de cualquiera de los puntos 18-30, en donde el impulso de punto de contacto total del paso de supercalandrado es de al menos 600 kPa*s.

32. El método de cualquiera de los puntos 18-31, en donde el sustrato de papel se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 85% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 95% en peso seco de pulpa kraft.

33. El método de cualquiera de los puntos 18-32, en donde el sustrato de papel se forma a partir de 20-65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como 30-60% en peso seco de pulpa de madera dura.

34. El método de cualquiera de los puntos 18-33, en donde el sustrato de papel se forma a partir de 35-80% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como 40-70% en peso seco de pulpa de madera blanda.

35. El método del punto 34, en donde la pulpa de madera blanda se ha sometido a refinado de alta consistencia (HC).

36. El método de cualquiera de los puntos 18-35, en donde el sustrato de papel tiene una primera capa y una segunda capa.

37. El método del punto 36, en donde se utiliza un primer alambre para formar una primera tela que se convierte en la capa superior y se utiliza un segundo alambre para formar una segunda tela que se convierte en la segunda capa, cuya primera y segunda banda se unen entre sí.

38. El método del punto 37, en donde la primera tela se forma a partir de una primera pasta que comprende al menos 50% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera dura.

39. El método del punto 38, en donde el número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la primera pasta es 33-45.

40. El método de cualquiera de los puntos 37-39, en donde la segunda tela se forma a partir de una segunda pasta que comprende al menos 50% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera blanda, preferentemente pulpa de madera blanda que se ha sometido a refinado de alta consistencia (HC).

41. El método del punto 40, en donde el número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la segunda pasta es 25-35.

42. El método de acuerdo con cualquiera de los puntos 36-41, en donde la segunda capa se impregna con una cantidad mayor de polímero que la primera capa.

43. El método de acuerdo con cualquiera de los puntos 18-42, en donde la densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 del papel de alta densidad es superior a 1050 kg/m3.

44. Un papel revestido que comprende un papel de alta densidad de acuerdo con cualquiera de los puntos 1 17, en donde una superficie del papel de alta densidad se proporciona con un revestimiento de barrera que comprende alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), un almidón o derivado de almidón, una celulosa nano o microfibrilar, cloruro de polivinilideno (PVDC) o una poliamida.

45. El papel revestido del artículo 44, en donde el revestimiento de barrera comprende PVOH en una cantidad de 1-3 g/m2.

46. Uso de un material multicapa para envasar un producto alimenticio u otro producto sensible al oxígeno, en donde una capa del material multicapa es un papel de alta densidad de acuerdo con cualquiera de los puntos 1-17, siempre que el producto alimenticio no sea un producto alimenticio líquido, semilíquido o viscoso.

47. El uso del punto 46, en donde el material de múltiples capas comprende un papel revestido de acuerdo con el punto 44 o 45.

48. El papel de alta densidad de cualquiera de los puntos 1-17, que no está revestido de PECVD o PVD.

49. El método de cualquiera de los puntos 18-43, siempre que el método no comprenda revestimiento de PECVD o PVD del papel de alta densidad.

50. El papel revestido del punto 44 o 45, que no está revestido de PECVD o PVD.

51. El uso del punto 46 o 47, en donde el material multicapa no comprende un revestimiento de PECVD o PVD. Breve descripción de los dibujos

La figura 1A es una imagen SEM de una porción superficial del sustrato de papel producido en el ejemplo 1A más adelante.

La figura 1B es una imagen SEM de una porción superficial del sustrato de papel impregnado con PVOH producido en el ejemplo 1B más adelante.

La figura 1C es una imagen SEM de una porción superficial del papel de alta densidad producido en el ejemplo 1C más adelante.

La figura 2 es una imagen SEM de una sección transversal del papel de alta densidad producido en el ejemplo 1C más adelante.

La figura 3 es una gráfica que muestra la velocidad de transmisión de oxígeno (ml/muestra) antes y después del plegado y desplegado de papeles revestidos con PVOH descritos en el ejemplo 2 más adelante.

Descripción detallada

Como un primer aspecto de la presente divulgación, se proporciona un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por encima de 1000 kg/m3 Esta alta densidad se obtiene preferentemente mediante supercalandrado. Por consiguiente, el papel de alta densidad de la presente divulgación se supercalandra preferentemente. En una realización, la densidad es de al menos 1050 kg/m3, tal como al menos 1070 kg/m3. Un límite superior típico para la densidad puede ser de 1300 kg/m3. El papel de alta densidad se impregna en cada lado con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2 de un polímero. "Impregnado" significa que el polímero en un grado sustancial ha penetrado en la tela de fibras. Sin embargo, no significa necesariamente que la tela de fibras, a través de su dirección de espesor, se haya saturado completamente con el polímero. En consecuencia, el papel de alta densidad puede comprender poros sin relleno, especialmente en el medio. Aquí también se hace referencia al análisis sobre la figura 2 más adelante. Por lo tanto, se puede determinar mediante una imagen SEM de una sección transversal del papel de alta densidad que el polímero ha penetrado en la tela de fibras en lugar de formar una capa de revestimiento sobre la superficie.

El polímero se selecciona del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS). PVOH, EVOH y CMC son ejemplos preferidos del polímero. En una realización, el polímero es PVOH o EVOH.

Para facilitar la aplicación del polímero, es preferiblemente soluble en agua o dispersable en agua.

El polímero más preferido en el grupo es PVOH. El grado de hidrólisis del PVOH puede ser 96%-100%, tal como 97%-100%, tal como 97%-99%. Un PVOH que tiene un alto grado de hidrólisis es menos sensible al agua y se prefiere, tanto en la producción como en el uso. El peso molecular promedio en peso (Mw) del PVOH es preferiblemente inferior a 100.000 g/mol, tal como 10.000-90.000 g/mol, tal como 30.000-80.000 g/mol. Este Mw relativamente bajo se prefiere durante la impregnación ya que tiene una viscosidad relativamente baja a una concentración relativamente alta. Un PVOH de bajo Mw tiene una mayor tendencia a penetrar en la tela de fibra en lugar de permanecer en la superficie del papel.

La viscosidad del PVOH cuando se mide de acuerdo con DIN 53015 es preferentemente inferior a 20 mPa*s, tal como 5-16 mPa*s, tal como 6-13 mPa*s.

El grado de polimerización (DP) del PVOH es preferentemente inferior a 3000, tal como 1000-2000. El DP se puede determinar a partir del grado promedio de viscosidad de polimerización derivado de la viscosidad en agua. En este caso, la viscosidad se mide en una solución acuosa al 4% a 20 °C y se determina mediante un viscosímetro de tipo rotativo de motor sincronizado Brookfield.

Un ejemplo de un PVOH adecuado es Poval 10/98 de Kuraray, que tiene una viscosidad de 10 mPa*s, un grado de hidrólisis de 98%, un DP de aproximadamente 1400 y un Mw de aproximadamente 61.000 g/mol. Otro ejemplo es Poval 6/98 de Kuraray, que tiene una viscosidad de 6 mPa*s y un grado de hidrólisis del 98%.

El PVOH o EVOH puede comprender un reticulante, tal como glioxal. La relación de peso seco de glioxal a PVOH puede ser entre 3:100 y 12:100, preferentemente entre 4:100 y 9:100, más preferentemente entre 5:100 y 8:100.

En algunas aplicaciones, puede ser beneficioso seleccionar EVOH como el polímero. El EVOH tiene una alta resistencia a la humedad y excelentes propiedades de barrera al oxígeno. Un ejemplo de un EVOH es Exceval® AQ-4104 de Kuraray, que proporciona baja viscosidad.

Como se mencionó anteriormente, el polímero también puede ser NCC, que es una forma de nanocelulosa, pero no es lo mismo que celulosa microfibrilar ("MFC") o celulosa nanofibrilar ("NFC"). Mientras que el término "MFC" se puede usar en general e incorrectamente para todos los tipos de celulosa desfibrilada, existe una visión más científica de que "MFC" debe denotar fibras o fibrillas o agregados de fibrillas de partículas de celulosa a nanoescala con al menos una dimensión de menos de 100 nm. Por lo tanto, la MFC puede contener partículas más largas, las llamadas "fibrillas" que tienen un ancho de 10-100 nm, y una longitud de al menos 1 pm, tal como hasta 10 pm, tal como más de 10 pm.

Tanto MFC como NFC tienen una relación de aspecto de 50 o superior, en tanto que NCC se puede definir como que tiene una relación de aspecto inferior a 50, por ejemplo, de acuerdo con el borrador de la norma TAPPI WI3021.

El término "NCC" se usa para partículas más cortas y partículas "tipo varilla", que tienen un ancho de 3-50 nm, y una longitud de 100 hasta 1000 nm, tal como de 100 a 900 nm, tal como de 100 a 500 nm, tal como de 100 a 200 nm. Las dimensiones preferidas de NCC para el propósito de impregnar y llenar poros en un papel formado, lo que significa que la mayoría de las partículas de NCC en la composición deben tener esta dimensión, tal vez una longitud de 100-500 nm, tal como 100-200 nm y un ancho de 3-50 nm.

En una realización, el papel de alta densidad se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 85% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 95% en peso seco de pulpa química. La pulpa química es preferiblemente pulpa kraft, pero también puede ser pulpa al sulfito (es decir, pulpa obtenida por el proceso de pulpa al sulfito).

En una realización, 20-65 % en peso seco, tal como 30-60% en peso seco, de la pulpa utilizada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera dura. En una realización alternativa o complementaria, 35-80% en peso seco, tal como 40-70% en peso seco, de la pulpa utilizada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera blanda. Un beneficio de incluir pulpa de madera dura es que se colapsa relativamente fácil durante el refinado, en tanto que aún permite una deshidratación eficiente en la sección de alambre de la máquina de papel. Un beneficio de incluir pulpa de madera blanda es la capacidad de funcionamiento mejorada en la máquina de papel y las propiedades beneficiosas de resistencia/tenacidad en el papel resultante. Las últimas propiedades se pueden mejorar sometiendo la pulpa de madera blanda a refinado de alta consistencia (HC).

En una realización, el papel de alta densidad tiene una capa superior y una capa inferior. En esta construcción, las propiedades de la capa superior se pueden adaptar para recibir otra capa de barrera, en tanto que las propiedades de la capa inferior se adaptan para la resistencia/dureza. De manera alternativa, la capa superior se puede adaptar para la impresión, en tanto que la capa inferior se reviste con una o más capas adicionales.

En una realización, la capa superior se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera dura. La pulpa de madera dura puede proporcionar una superficie mejorada para la impresión u otra capa de barrera.

En una realización, la capa inferior se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera blanda. Como se mencionó anteriormente, la madera blanda se asocia con una mejor capacidad de funcionamiento en la máquina de papel y proporciona propiedades beneficiosas de resistencia/tenacidad en el producto de papel resultante.

En una realización, el lado de capa inferior se impregna con una cantidad mayor de polímero que la capa superior. En una realización, el gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 es de 35-65 g/m2 Un gramaje relativamente bajo puede ser beneficioso ya que puede requerir menos polímero en una aplicación de envasado, por ejemplo, con el fin de hacer sellos herméticos y duraderos cuando se transforma el material laminado en paquetes de forma cuboide llenos y sellados. A su vez, el uso de menos polímero facilita las corrientes de reciclaje de alto contenido de fibra. También hay indicios de que la integridad de paquete mejora cuando el gramaje del sustrato de papel es más bajo. Sin embargo, la resistencia y la dureza del papel pueden ser insuficientes si el gramaje es demasiado bajo.

En una realización, al menos un lado del papel de alta densidad tiene una rugosidad de Bendtsen medida de acuerdo con SS-ISO 8791-2:2013 de 7-80 ml/min, tal como 8-70 ml/min, tal como 10-60 ml/min, tal como 30-60 ml/min. Preferentemente, ambos lados del papel de alta densidad tienen una rugosidad de Bendtsen medida de acuerdo con SS- ISO 8791-2:2013 de 7-80 ml/min, tal como 8-70 ml/min, tal como 10-60 ml/min.

Preferiblemente, la barrera beneficiosa y las propiedades de reciclaje se obtienen sin sacrificar la resistencia, tal como la resistencia a la tracción y la resistencia al desgarro.

El índice de tracción medido en la MD de acuerdo con ISO 1924-3:2005 es preferiblemente superior a 100 Nm/g, tal como 110-150 Nm/g. El índice de tracción medido en la CD de acuerdo con ISO 1924-3:2005 es preferentemente superior a 50 Nm/g, tal como 55-90 Nm/g, tal como 65-90 Nm/g.

En una realización, el índice de desgarro medido en la dirección de la máquina (MD, por sus siglas en inglés) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 es al menos 4,1 mNm2/g, tal como al menos 4,4 mNm2/g y/o el índice de desgarro medido en la dirección transversal (CD, por sus siglas en inglés) de acuerdo con ISO 1924-3:2005 de al menos 4,9 mNm2/g, tal como al menos 5,3 mNm2/g. Los límites superiores típicos en MD y CD pueden ser 6,5 mNm2/g y 7,5 mNm2/g, respectivamente.

Preferentemente, la alta densidad se obtiene sin ninguna adición sustancial de relleno inorgánico a la pasta. La sílice o bentonita utilizada como agente de retención, típicamente en una cantidad de menos de 1 kg por tonelada de pulpa seca, no se considera un relleno inorgánico. Por consiguiente, el contenido de cenizas medido de acuerdo con iSo 2144:2015 del papel de alta densidad es preferentemente inferior al 5% en peso seco, tal como inferior al 3% en peso seco, tal como inferior al 1% en peso seco.

El papel de alta densidad de la presente divulgación se puede obtener sin refinado extensivo de baja consistencia (LC, por sus siglas en inglés), lo que mejora la velocidad del proceso de fabricación de papel (y reduce su consumo de energía) y facilita el reciclaje. Es refinado comparativamente limitado se puede reflejar por la capacidad de drenaje medida después del repulpeo. En una realización, el papel de alta densidad exhibe un número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de 33-50, tal como 35-45, después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004. Otro valor de drenabilidad es el refinado estándar canadiense (CSF). En una realización, el papel de alta densidad exhibe un CSF medido de acuerdo con ISO 5267-2:2001 de al menos 200 ml, tal como 200-450 ml, tal como 200-350 ml, después del repulpeo de acuerdo con el método de repulpeo Valmet llevado a cabo en un repulpeador Valmet del tipo HD400. El método de reducción a pulpa de Valmet se describe más adelante en la sección de ejemplos. Un grado moderado de refinado también se puede reflejar en un contenido de finos relativamente bajo. En una realización, el papel de alta densidad tiene un contenido de finos medido con un L&W Fibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) de menos de 40%, tal como menos de 34%, tal como menos de 32%, después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004. Los "finos" se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm. El L&W Fibretester+ funciona de acuerdo con ISO 16065-2:2014. Un límite inferior típico para el contenido de finos es del 15% o 20%.

Como una configuración del primer aspecto, se proporciona un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 por encima de 1000 kg/m3 y en donde el papel de alta densidad se impregna en al menos un lado con una composición que comprende alcohol polivinílico (PVOH) y glioxal.

Las realizaciones del primer aspecto analizado anteriormente se aplican a la configuraciónmutatis mutandis.

Por consiguiente, la relación de peso seco de glioxal a PVOH en la composición de la configuración puede ser entre 3:100 y 12:100, preferentemente entre 4:100 y 9:100, más preferentemente entre 5:100 y 8:100.

En una realización, el papel de alta densidad del primer aspecto (y su configuración) no está revestido de PECVD o PVD. Sin embargo, el papel de alta densidad de esta realización puede estar destinado para revestimiento de PECVD o PVD. PECVD significa deposición química de vapor mejorada por plasma. PVD significa deposición de vapor de plasma. Como segundo aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método para formar un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 de más de 1000 kg/m3, el método que comprende los pasos de:

- impregnar cada lado de un sustrato de papel con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS) para obtener un sustrato impregnado; y

En una realización, el paso de impregnación comprende agregar una composición acuosa que comprende el polímero a cada lado del sustrato de papel. La viscosidad medida a 60 °C de la composición acuosa puede ser 55-90 mPa*s. Esta viscosidad relativamente baja facilita la penetración del polímero en la tela de fibra. La concentración del polímero en la composición acuosa es preferentemente 7,0%-13,0% (p/v), tal como 8,0%-12,0% (p/v).

La medición de viscosidad a 60 °C se lleva a cabo preferentemente utilizando un viscosímetro rotacional Brookfield equipado con husillo núm. 3 a 100 rpm.

En una realización, el polímero es PVOH o EVOH y la composición acuosa comprende además un reticulante, tal como un reticulante de glioxal. La

relación de peso seco de PVOH o EVOH a reticulante de glioxal en la composición acuosa puede ser de 100:3 a 100:8, tal como de 100:4 a 100:7.

La composición acuosa puede comprender además partículas inorgánicas, preferentemente en una cantidad baja. Para facilitar la densificación y la impregnación, el sustrato impregnado que ingresa al paso de supercalandrado tiene preferiblemente un contenido de humedad relativamente alto, tal como 11,0%-20,0%. Más preferentemente, el contenido de humedad es 12,0%-19,0%, tal como 13,5%-18,0%.

En una realización, el sustrato impregnado se seca después del paso de impregnación hasta un contenido de humedad inferior al 11%, tal como inferior al 10%, tal como inferior al 9%. Luego, se vuelve a humedecer antes del paso de supercalandrado, por ejemplo, hasta un contenido de humedad en el intervalo de 11,0%-20,0%, 12,0%-19,5% o 13,5% -18,0%.

El paso de impregnación se lleva a cabo preferiblemente por medio de una prensa de encolado o una prensa de película. El equipo más preferido es una prensa de película. La prensa de película puede ser una película OptiSizer (Valmet) o un SpeedSizer (Voith).

El número de puntos de contacto del paso de supercalandrado puede ser 7-19, preferiblemente 11-17. La temperatura de la superficie de los rodillos térmicos del paso de supercalandrado puede ser de 120-160 °C.

El impulso de punto de contacto total del paso de supercalandrado puede ser de al menos 600 kPa*s.

En una realización del segundo aspecto, la consistencia de caja de entrada o las consistencias de la caja de entrada en caso de un papel múltiple está/están en el intervalo de 0,06%- 0,60%, tal como 0,10%-0,40%, tal como 0,10%-0,30%. Estas consistencias relativamente bajas facilitan la producción de un papel de baja porosidad, lo que significa una alta densidad.

En una realización, el sustrato de papel del segundo aspecto se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 85% en peso seco de pulpa química, tal como al menos 95% en peso seco de pulpa química. La pulpa química es preferiblemente pulpa kraft, pero también puede ser pulpa al sulfito.

En una realización, el sustrato de papel del segundo aspecto se forma a partir de 20-65 % en peso seco de pulpa de madera dura, tal como 30-60 % en peso seco de pulpa de madera dura y/o 35-80% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como 40-70% en peso seco de pulpa de madera blanda.

Cuando se utiliza pulpa de madera blanda, puede haber sido sometida a refinado de alta consistencia (HC), es decir, refinado a una consistencia de 20%-40%, tal como 25%- 38%. La energía específica del paso de refinado de HC puede ser de al menos 100 kWh/tonelada, tal como al menos 150 kWh/tonelada, tal como 150-300 kWh/tonelada. La "tonelada" de la unidad significa tonelada de fibra seca.

Los efectos de las pulpas de selección se describen anteriormente en relación con el primer aspecto.

En una realización, el sustrato de papel del segundo aspecto tiene una primera capa y una segunda capa. Se puede utilizar un primer alambre para formar una primera tela que se convierte en la capa superior y se puede utilizar un segundo alambre para formar una segunda tela que se convierte en la segunda capa, cuya primera y segunda banda se unen entre sí.

La primera tela se puede formar a partir de una primera pasta que comprende al menos 50% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera dura, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera dura. La consistencia de caja de entrada de la primera pasta puede ser 0,12% -0,60%, tal como 0,18%-0,35%.

El número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la primera pasta en la caja de entrada puede ser 33-45. Este número de SR puede facilitar una densidad suficientemente alta sin causar problemas de deshidratación y/o reciclaje y se puede obtener ajustando el grado de refinado de baja consistencia (LC, por sus siglas en inglés).

La segunda tela se puede formar a partir de una segunda pasta que comprende al menos 50% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 65% en peso seco de pulpa de madera blanda, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa de madera blanda. Esta pulpa de madera blanda se ha sometido preferentemente a refinado de alta consistencia (HC) (las energías específicas adecuadas se analizaron anteriormente). La consistencia de caja de entrada de la segunda pasta puede ser 0,06%-0,40%, tal como 0,10%-0,25%.

En una realización, la consistencia de caja de entrada de la segunda pasta es menor que la consistencia de caja de entrada de la primera pasta.

El número de Schopper-Riegler (°SR) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de la segunda pasta en la caja de entrada puede ser 25-35. Este número de SR puede facilitar una densidad suficientemente alta sin causar problemas de deshidratación y/o reciclaje y se puede obtener ajustando el grado de refinado de baja consistencia (LC, por sus siglas en inglés).

Preferiblemente, las materias primas comprenden menos de 2% en peso de carga inorgánica, tal como menos de 1% en peso seco de carga inorgánica, tal como sustancialmente sin carga inorgánica.

En una realización, el lado de segunda capa se impregna con una cantidad mayor de polímero que la primera capa. De lo contrario, las realizaciones del primer aspecto analizado anteriormente se aplican al segundo aspectomutatis mutandis.

Como se demuestra en la sección de ejemplos más adelante, el papel de alta densidad del primer aspecto es un sustrato excelente para un revestimiento, en particular un revestimiento de barrera de oxígeno. Como un tercer aspecto de la presente divulgación, se proporciona por lo tanto un papel revestido que comprende un papel de alta densidad de acuerdo con el primer aspecto, en donde una superficie del papel de alta densidad se proporciona con un revestimiento de barrera, por ejemplo, que comprende alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), un almidón o derivado de almidón, una celulosa nano o microfibrilar, cloruro de polivinilideno (PVDC) o una poliamida. Un revestimiento de barrera preferido comprende PVOH y/o EVOH, por ejemplo, en una cantidad de 1-3 g/m2.

En una realización, el papel revestido del tercer aspecto no está revestido de PECVD o PVD.

En una realización, el papel revestido del tercer aspecto comprende varias capas de barrera, por ejemplo, incluyendo una capa de barrera de vapor de agua.

El papel revestido del tercer aspecto se puede utilizar para envasar productos sensibles al oxígeno, tal como alimentos secos y/o grasos. ejemplos de alimentos grasos son queso, mantequilla y productos para untar. Este envase puede ser envase de envoltura continua o envase de conformado, llenado, sellado (FFS), por ejemplo, en bolsas. También puede ser un envase en un frasco, una bandeja, un recipiente para untar con tapa, un tubo plegable, un paquete en forma de concha, una funda, un sobre o un envoltorio. Otra aplicación es el uso como ventana de embalaje. En estas aplicaciones, el material de envasado típicamente se somete a plegado o un tipo similar de tensión (por ejemplo, plegado, estiramiento), lo que hace que el material de envasado basado en el papel de alta densidad de la presente divulgación sea particularmente adecuado.

Como un cuarto aspecto de la presente divulgación, se proporciona un uso de un material multicapa para envasar un producto alimenticio u otro producto sensible al oxígeno, en donde una capa del material multicapa es un papel de alta densidad de acuerdo con el primer aspecto, siempre que el producto alimenticio no sea un producto alimenticio líquido, semilíquido o viscoso. En el contexto de la presente divulgación, "alimento líquido" incluye agua.

Las aplicaciones del cuarto aspecto se analizan anteriormente en relación con el tercer aspecto.

El material multicapa del cuarto aspecto puede comprender un papel revestido de acuerdo con el tercer aspecto.

En una realización, el material multicapa del cuarto aspecto no comprende un revestimiento de PECVD o PVD.

Ejemplos

Ejemplo 1

1A: Producción de sustrato de papel

Se proporcionaron dos pulpas: i) una pulpa kraft blanqueada por ECF de madera blanda (es decir, una mezcla de pino y abeto); y ii) una pulpa kraft blanqueada por ECF de madera dura (es decir, abedul).

La pulpa de madera blanda se refinó utilizando refinadores de alta consistencia (HC) a una energía específica de 225 kWh/tonelada. La pulpa refinada con HC se mezcló luego en una caja de mezcla con una pulpa rota que comprendía una mezcla de pulpas de madera blanda y de madera dura blanqueadas (la mayoría de la rotura se obtuvo de la misma producción de papel). La proporción de rotos en esta mezcla a base de madera blanda fue de 30%. La mezcla a base de madera blanda se refinó luego mediante refinado de baja consistencia LC a una energía específica de 75 kWh/tonelada. Este refinado LC dio como resultado un Schopper-Riegler (°SR) de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de ~30 °SR.

La pulpa de madera dura se mezcló por separado con el mismo tipo de rotura y luego se refinó mediante refinado de baja consistencia utilizando una energía específica de 85 kWh/tonelada. La proporción de rotos en la mezcla a base de madera dura fue de 20%. La mezcla a base de madera dura sometida a LC obtuvo un valor de Schopper-Riegler (°SR) de ~38 °SR.

Para cada una de las dos corrientes de fibra, se agregaron productos químicos para la fabricación de papel (4 kg/tonelada de almidón catiónico, 0,2 kg/tonelada de sílice y 0,4 kg/tonelada de AKD). La mezcla a base de madera blanda se bombeó a una caja de entrada de capa inferior de una máquina fourdrinier de dos capas, en tanto que la mezcla a base de madera dura se bombeó a la caja de entrada de capa superior de la misma máquina fourdrinier. El flujo de masa seca a través de cada una de las cajas de entrada fue el mismo y se ajustó para alcanzar un gramaje total de 60 g/m2 antes del revestimiento (es decir, 30 g/m2 por capa). El reborde de corte vertical fue de 34 mm para la caja de entrada de la capa inferior y 16 mm para la caja de entrada de la capa superior, lo que refleja consistencias de caja de entrada relativamente bajas (aproximadamente 0,12% para la capa inferior y aproximadamente 0,25% para la capa superior). La velocidad de alambre fue de 600 m/min. En una máquina de papel adaptada específicamente para este producto, la velocidad del alambre puede ser considerablemente mayor.

Las dos capas formadas en la máquina fourdrinier se comprimieron juntas a una sequedad de ~10% y se deshidrataron adicionalmente usando cajas de láminas de vacío hasta ~20% de sequedad antes de someterse a prensado en húmedo en una sección de prensa que tiene dos puntos de contacto de prensa de fieltro únicos, en donde la primera prensa tenía el fieltro en el lado superior y la segunda prensa tenía el fieltro en el lado inferior.

Después del prensado en húmedo, la tela se secó en un secador de múltiples cilindros convencional para formar un sustrato de papel que tenía un contenido de humedad de ~5%. Antes del bobinado, el sustrato de papel se calandró en un punto de contacto suave a una carga lineal de 20 kN/m. Las propiedades del sustrato de papel se presentan en la tabla 1 más adelante.

En la figura 1A se muestra una imagen SEM de una porción superficial del sustrato de papel.

1B: Impregnación

El sustrato de papel de 1A se impregnó fuera de línea con una composición acuosa de alcohol polivinílico (PVOH) desde ambos lados en una prensa de película convencional. El tipo de PVOH fue Poval 10/98 (Kuraray) y su concentración en la composición fue del 10% (en otro ensayo, la concentración fue del 8%, lo que también funcionó). La composición comprendía además glioxal (Cartabond TSI) en una cantidad de 6% en peso en comparación con la cantidad de PVOH. El glioxal actuó como un reticulante. La viscosidad de la composición fue de 74 mPa*s (medida a 60 °C). La cantidad aplicada de PVOH fue de 1 g/m2 en el lado superior y 2 g/m2 en el lado inverso/inferior. La razón para usar una mayor cantidad de PVOH para el lado inverso/inferior fue que la pulpa utilizada para formar la capa inferior tenía un menor número de SR (y, por lo tanto, que el reverso/lado inferior tenía una superficie menos densa en comparación con el lado superior). El sustrato de papel impregnado con PVOH se secó usando aire caliente hasta un contenido de humedad de aproximadamente 8%. Las propiedades del sustrato de papel impregnado con PVOH seco se presentan en la tabla 1 más adelante.

La figura 1B es una imagen SEM de una porción superficial del sustrato de papel impregnado con PVOH. Como se muestra en la figura 1B, el PVOH no ha formado una película en la porción de superficie. En su lugar, ha penetrado en la tela de fibra.

En otro ensayo, la cantidad aplicada de PVOH fue 1,5 g/m2 en cada lado en lugar de 1 g/m2 en el lado superior y 2 g/m2 en el lado inverso/inferior.

1C: Supercalandrado

El sustrato de papel impregnado de 1B se rehumedeció al 15%. El papel rehidratado se alimentó a una calandra de múltiples líneas de contacto fuera de línea también denominada supercalandra (el número de líneas de contacto fue de 12). El supercalandrado se llevó a cabo utilizando una temperatura superficial de 140 ° C en los rodillos térmicos, que se pudo obtener por medio de calentadores de inducción externos, para obtener un papel de alta densidad. La carga de línea en cada punto de contacto fue de 450 kN/m. El impulso total de la línea de contacto de supercalandrado fue de ~800 kPa-s [# de líneas de contacto x carga de línea/velocidad de tela]. El calentamiento de los rodillos térmicos secó el papel de alta densidad. El contenido de humedad en el momento del bobinado fue del 8%. Las propiedades del papel de alta densidad se presentan en la tabla 1 más adelante.

En la figura 1C se muestra una imagen SEM de una porción superficial del papel de alta densidad. Además, la figura 2 es una imagen SEM de una sección transversal 20 del papel de alta densidad. Las áreas grises oscuras 21 son PVOH y las áreas grises claras 22 son fibras. También hay poros sin rellenar 23. En consecuencia, el papel de alta densidad no está saturado con PVOH. Sin embargo, la figura 2 muestra que la mayor parte del PVOH está dentro de la tela de fibra. Solo se encuentra una porción menor del PVOH en la superficie.

1D: 1er supercalandrado de referencia

Como referencia, un sustrato de papel producido de acuerdo con 1 anterior, pero con pulpa kraft de madera blanda y se rompió como las únicas pulpas en ambas capas, se supercalandró como en 1C anterior (pero no se impregnó). Las propiedades resultantes se presentan en la tabla 1 más adelante.

1E: 2do supercalandrado de referencia

Como referencia, un papel esmaltado a máquina (MG) formado a partir de una mezcla de pulpa de madera dura y pulpa de madera blanda (relación de peso seco 40:60) se supercalandró como en 1C anterior, pero el impulso de línea de contacto total fue aproximadamente 10% menor. Las propiedades resultantes se presentan en la tabla 1 más adelante. Propiedades resultantes

Para la tabla 1, se aplica lo siguiente:

El gramaje se midió de acuerdo con ISO 536:2012 y tiene la unidad g/m2. La densidad se midió de acuerdo con ISO 534:2011 y tiene la unidad kg/m3 Rugosidad significa rugosidad de Bendtsen, se midió de acuerdo con ISO 8791-2:2013 y tiene la unidad ml/min. El índice de tracción se midió en la MD y la CD de acuerdo con ISO 1924-3:2005 y tiene la unidad Nm/g. El índice de desgarro se midió en la MD y la CD de acuerdo con ISO 1974:2012 y tiene la unidad mNm2/g. °SR se midió de acuerdo con ISO 5267-1:1999 después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004. El refinado estándar canadiense ("CSF") tiene la unidad ml y se midió de acuerdo con ISO 5267-2:2001 después del repulpeo de acuerdo con un método de repulpeo Valmet usando un repulpeador Valmet de tipo HD400. El método de repulpeo de Valmet se describe en detalle adicional más adelante. El contenido de finos se midió con un L&WFibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004. Los finos se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm. "Residuo de Somerville" significa residuos retenidos en un analizador de contenido de agramizas y escamas de Somerville que tiene un ancho de placa de ranura de 0,15 mm. El contenido de residuo se calculó como % en peso seco del material seco introducido originalmente (en el repulpeador). Seco tiene el significado de tener un contenido de humedad del 0% en el material probado, que en consecuencia se seca al horno antes de pesarlo. El método Somerville se describe en detalle adicional más adelante. La velocidad de transmisión de oxígeno ("OTR") tiene la unidad cm3/m2/24h, 20,26 kPa (0,2 atm) (21%) de oxígeno. Se midió de acuerdo con ASTM F1927-14 después de la laminación con 20 g/m2 de LDPE en el lado superior del papel. Super Perga 1 y 2 son papeles comerciales a prueba de grasa de Nordic Paper. Super Perga 1 se utilizó como un sustrato de papel en WO 2017/089508.

Tabla 1.

§ De acuerdo con la hoja de datos del proveedor

x Probado en el papel de alta densidad que se había impregnado con 1,5 g/m2 de PVOH en cada lado

* El gramaje fue de 38 g/m2 en lugar de 32 g/m2

** Después del supercalandrado de acuerdo con el ejemplo 1C (sin impregnación de PVOH)

Como se muestra en la tabla 1 anterior, ni el supercalandrado (alta densidad) ni la impregnación con PVOH por sí solos dan como resultado valores de OTR realmente bajos. Como ejemplo, el supercalandrado tuvo muy poco efecto en el valor OTR del papel no impregnado Super Perga 2. Por el contrario, el supercalandrado del sustrato de papel impregnado con PVOH del ejemplo 1B redujo el valor de OTR (50% RH) en ~70% a muy por debajo de 10 cm3/m2/24h. Método de repulpeo de Valmet: El repulpeo se llevó a cabo en un repulpeador Valmet que está diseñado para la preparación de material, es decir, la desintegración de fibras, del tipo HD400. La agitación se realizó con un impulsor con tres palas radiales y dentadas con dimensiones de 30 por 40 mm que giran a una velocidad de 3000 rpm. El material que se va a repulpear se cortó en piezas de 90 por 90 mm. Se mezclaron 0,5 kg de piezas secadas al aire con 10 litros de agua, es decir, hasta una consistencia del 5%, y se repulpearon a los 2,5 minutos a una temperatura de 57 °C. Luego se agregaron 5 litros de agua, proporcionando una consistencia de 3,3%, y se realizó repulpeo adicional a otros 17,5 minutos a una temperatura de 57°C. El tiempo total de repulpeo fue, por lo tanto, de 20 minutos.

Método de Somerville: El método de repulpeo de Valmet descrito anteriormente se llevó a cabo primero para obtener una pulpa. La cuantificación de la proporción de residuos de Somerville, retenidos en el analizador de contenido de agramizas y escamas de Somerville con un ancho de placa de ranura de 0,15 mm, se realizó diluyendo la pulpa a menos del 1% de consistencia. La pulpa diluida se analizó luego en el analizador Somerville para obtener la proporción de residuos de escamas como % en peso calculado sobre el material secado al horno (es decir, contenido de humedad 0%), inicialmente introducido en la operación de repulpeo.

Ejemplo 2

Se proporcionó un papel de una sola capa hecho para un propósito diferente al del ejemplo 1, pero mediante un proceso similar al del ejemplo 1. El papel de una sola capa se preparó a partir de una mezcla de pulpa que comprende pulpa de madera blanda Kraft, pulpa de madera dura Kraft y una cantidad menor de pulpa CTMP, en una relación de peso seco aproximada de 45:45:10.

Durante la producción, el papel de una sola capa se impregnó con PVOH desde la parte superior y posteriormente se supercalandró a una densidad de aproximadamente 1100 kg/m3. El gramaje del papel de una sola capa fue de 57 g/m2. La superficie del lado superior tenía una suavidad de 15 ml/min de Bendtsen.

Además, se proporcionó un papel de referencia no impregnado. Tenía una suavidad de la superficie lateral superior de aproximadamente 20 ml/min de Bendtsen, un gramaje de 39 g/m2 y una densidad de 978 kg/m3.

El papel de una sola capa y el papel de referencia no impregnado se revistieron dos veces con 1 g/m2 de PVOH sobre el lado superior del sustrato de papel y se secaron después de cada operación de recubrimiento. Luego se laminaron a materiales de envasado que tienen la siguiente estructura de capas:

/LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica de 80 mN)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel con 2x PVOH a 1 g/m2/copolímero de EAA adhesivo 6 g/m2/mezcla LDPE+m-LLDPE 19 g/m2/

La transmisión de oxígeno de los materiales laminados se midió mediante un método fluorescente utilizando una sonda de oxígeno PSt9 de PreSens GmbH, Alemania. De acuerdo con este método, una muestra plana que se va a analizar se coloca en una celda, que se enjuaga con nitrógeno seco, en la que también se encuentra la sonda. El área de la sección de celda circular es de 68 cm2 (0,0068 m2). La superficie de la muestra que no se dirige hacia la celda se orienta al aire ambiente, es decir, 21% de oxígeno, a 23 °C y 50% de HR. Al usar la lectura de concentración de oxígeno de la sonda, se calcula una velocidad de transmisión de oxígeno de acuerdo con ASTM F3136-15. La unidad se proporciona como ml/muestra.

Mediante este método alternativo de medición de transmisión de oxígeno, se pueden investigar las propiedades de barrera de oxígeno de un material plano antes y después de haberse plegado y luego desplegado. El ángulo de plegado fue de 165 grados y la capa de barrera se dirigió para que estuviera en el exterior del pliegue. Los valores medidos son el promedio de cinco muestras medidas.

Los resultados de estas mediciones se presentan en la figura 3, que muestra que el material de envasado laminado no plegado que comprende el sustrato de papel de referencia revestido con PVOH (no impregnado) proporciona una barrera de oxígeno. Sin embargo, esta barrera contra el oxígeno se pierde después de una ronda de plegado y desplegado. En contraste, la barrera de oxígeno proporcionada por el material de envasado laminado que comprende el papel impregnado se ve mucho menos afectada por la acción de plegado-desplegado. Esta barrera de oxígeno "resistente al plegado" es una propiedad importante ya que el laminado se plegará en el proceso de envasado.

Ejemplo 3

El papel de alta densidad obtenido en el ejemplo 1C anterior se revistió dos veces con operaciones de secado intermedias y posteriores para proporcionar un peso de revestimiento de PVOH de 3 g/m2 y luego se metalizó a una densidad óptica de aproximadamente 2. Un material de envasado laminado

se produjo de acuerdo con la siguiente estructura de capas:

/LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica de 80 mN)/LDPE 20 g/m2/papel de alta densidad PVOH+met./Copolímero de EAA adhesivo 6 g/m2 29 g/m2 mezcla de LDPE mLLDPE /

Los paquetes se produjeron en una máquina de llenado Tetra Pak® E3/CompactFlex. Este tipo de máquina de llenado tiene la capacidad de llenar paquetes de porciones a una velocidad de 9000 paquetes/hora y una flexibilidad que permite un cambio rápido entre diferentes formatos de paquetes. Los paquetes estaban en el formato de Tetra Brik® con un volumen de 200 ml.

No se identificaron problemas importantes con respecto a la integridad del envasado (es decir, la estanqueidad del paquete versus el entorno circundante) y el rendimiento del sellado durante los ensayos, que por lo tanto se consideraron exitosos.

Los laminados que comprenden un papel resistente a la grasa revestido con PVOH de Nordic Paper, identificado como "Pergamino Super Perga® WS" y que tiene un gramaje de 32 g/m2, se utilizaron como ejemplos comparativos:

/LDPE 12 g/m2/ cartón (260 mN de resistencia a la flexión geométrica)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel (32 g/m2)+PV0H+met./LDPE 20 g/m2/LDPE+mLLDPE 20 g/m2/; y

/LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica de 80 mN)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel (32 g/m2)+PV0H+met./LDPE 40 g/m2/

Estos laminados de referencia se describen además en la tabla 2 más adelante.

La velocidad de transmisión de oxígeno (OTR, por sus siglas en inglés) del material de empaque plano se midió usando un detector culombimétrico de acuerdo con la norma ASTM F1927-14. La humedad relativa (HR) fue del 50% o del 80%. La unidad fue cm3/m2/24h, con la opción de usar 20,265 kPa (0,2 atm) o 101,325 kPa (1 atm) de presión de oxígeno. Para poder comparar los valores de OTR medidos a 101,325 kPa (1 atm) con los valores de OTR medidos a 20,265 kPa (0,2 atm), los primeros valores se pueden multiplicar por 0,2.

La velocidad de transmisión de oxígeno (OTR) de los paquetes (llenos, vacíos y secos) se midió de acuerdo con ASTM F1307-14, a 0,2 atm (aire circundante que contiene 21% de oxígeno). La unidad es cm3/paquete/24h. La prueba de OTR se llevó a cabo 2-3 semanas después de la producción de los paquetes llenos y sellados.

El paquete se montó en un soporte especial; dentro del paquete se purgó nitrógeno; el exterior del paquete está expuesto al entorno que rodea el instrumento. Cuando el oxígeno penetró a través del paquete en el gas portador de nitrógeno, se transportó al sensor culombimétrico. El sensor leyó la cantidad de oxígeno que se filtró en el gas nitrógeno dentro del paquete.

Tabla 2.

Aunque, hay una diferencia entre los ejemplos comparativos y el laminado basado en el papel HD del ejemplo 1C en la cantidad de polietileno de las capas orientadas hacia el interior del paquete, es decir, 40 g/m2 y 35 g/m2, respectivamente, esto no tiene influencia práctica para la comparación de la velocidad de transmisión de oxígeno ya que el polietileno es una barrera de oxígeno deficiente en relación con el papel HD y el revestimiento aplicado. La velocidad de transmisión de oxígeno típica para LDPE de 40 pm de espesor es de 600-900 cm3/m2/24h/20,265 kPa (0,2 atm) a 23 ° C.

Como se muestra en la tabla 2, el paquete lleno de 200 ml hecho del laminado que comprende el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación tiene un nivel muy bajo de transmisión de oxígeno (0,03 cm3/m2/día/20,265 kPa (0,2 atm) a 23 ° C y 50%RH). Además, la barrera de oxígeno se mantuvo tan efectiva en un ambiente más húmedo (23 °C y 80% HR). En el laminado de referencia que comprende el sustrato de papel Super Perga, el valor OTR fue de 0,075 a 23 ° C y 50% HR, lo que significa una vida útil de 2 a 3 veces más corta para un producto sensible al oxígeno en un paquete de 200 ml. Por lo tanto, se muestra que el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación permite un mayor contenido a base de fibra en un material de envasado para envasar productos sensibles al oxígeno.

La OTR de un laminado basado en el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación es al menos tan buena como los laminados de barrera basados en papel similares de la técnica anterior. Lo que es más importante, no exhibe el mismo nivel de pérdida de propiedades de barrera al oxígeno cuando se convierte en un recipiente de envasado lleno, formado y sellado térmicamente. Por lo tanto, se muestra anteriormente que el papel de alta densidad impregnado de acuerdo con la presente divulgación proporciona una robustez contra las tensiones que un material de envasado experimenta típicamente durante la conversión y el uso.

Ejemplo 4

La proporción de rechazo grueso, es decir, la parte reciclable no fibrosa de los materiales laminados (polímeros, papel de aluminio y algunas fibras no desprendibles), se determinó después del repulpeo con un pulpeador Valmet. El repulpeo se llevó a cabo de la misma manera que se describió anteriormente en relación con las mediciones de CSF y Somerville, excepto que el material de envasado laminado que se va a repulpear y analizar se cortó primero en piezas de 30 por 90 mm. El rechazo grueso se tamizó (separó) utilizando una placa con agujeros (diámetro: 10 mm) y luego se secó hasta un contenido de humedad del 0%. La proporción de rechazo grueso se calculó entonces como porcentaje en peso de material seco (0% de humedad) introducido en el repulpeador.

El rechazo grueso como se determina por un proveedor industrial global contratado de equipos para el procesamiento y reciclaje de fibras se realizó de manera similar. En este método alternativo, sin embargo, se mezclaron 20 g de material laminado en 21 g de agua y la desintegración se llevó a cabo a una consistencia de aproximadamente 1% durante ciclos de tiempo de 18 minutos. La temperatura del agua se mantuvo a 57 ° C también en esta prueba.

Los resultados se presentan en la tabla 3 más adelante.

Tabla 3.

*/LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica de 80 mN)/LDPE 20 g/m2/lámina de aluminio 6,3 pm/copolímero de EAA adhesivo 6 g/m2 19 g/m2 mezcla LDPE mLLDPE/

**LDPE 12 g/m2/cartón (resistencia a la flexión geométrica de 80 mN)/LDPE 20 g/m2/sustrato de papel PVOH+met/copolímero de EAA adhesivo 6 g/m2 19 g/m2 mezcla LDPE mLLDPE/

Los resultados en la tabla 3 indican que la impregnación del papel HD de la presente divulgación no da como resultado una peor repulpabilidad/reciclabilidad que el papel Super Perga no impregnado previamente probado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con iSo 534:2011 por encima de 1000 kg/m3 y donde el papel de alta densidad se impregna en cada lado con 0,3-4,0 g/m2, tal como 0,5-3,0 g/m2, de un polímero seleccionado del grupo que consiste en alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), celulosa carboximetilada (CMC), celulosa nanocristalina (NCC) y carboximetilalmidón (CMS).

2. El papel de alta densidad de la reivindicación 1, que se forma a partir de al menos 50% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 75% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 85% en peso seco de pulpa kraft, tal como al menos 95% en peso seco de pulpa kraft.

3. El papel de alta densidad de la reivindicación 1 o 2, donde 20-65 % en peso seco, tal como 30-60 % en peso seco, de la pulpa utilizada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera dura.

4. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el 35-80% en peso seco, tal como el 40-70% en peso seco, de la pulpa utilizada para formar el papel de alta densidad es pulpa de madera blanda, preferentemente madera blanda que se ha sometido a refinado de alta consistencia (HC).

5. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que tiene una capa superior y una capa inferior.

6. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 es de 35-65 g/m2.

7. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un número de Schopper-Riegler (°<s>R) medido de acuerdo con ISO 5267-1:1999 de 33-50, tal como 35-45, después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004.

8. El papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un contenido de finos medido con un L&W Fibretester (ABB, Lorentzen & Wettre, Suecia) de menos de 40%, tal como menos de 34%, tal como menos de 32%, después del repulpeo de acuerdo con ISO 5263-1:2004, donde los finos se definen como partículas fibrosas más cortas que 0,2 mm.

9. Un método para formar un papel de alta densidad que tiene un gramaje medido de acuerdo con ISO 536:2012 de 30-75 g/m2 y una densidad medida de acuerdo con ISO 534:2011 de más de 1000 kg/m 3, el método que comprende los pasos de:

10. El método de la reivindicación 9, donde el polímero es PVOH que tiene un peso molecular promedio en peso (Mw) inferior a 100.000 g/mol.

11. El método de la reivindicación 9 o 10, donde el paso de impregnación comprende agregar una composición acuosa que comprende el polímero a cada lado del sustrato de papel y la viscosidad medida a 60 °C de la composición acuosa es 55-90 mPa*s.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9-11, donde el sustrato impregnado que ingresa al paso de supercalandrado tiene un contenido de humedad de 12,0%-19,0%, preferiblemente 13,5% -18,0%.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 9-12, donde el paso de impregnación se lleva a cabo por medio de una prensa de película.

14. Un papel revestido que comprende un papel de alta densidad de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde una superficie del papel de alta densidad se proporciona con un revestimiento de barrera que comprende alcohol polivinílico (PVOH), alcohol etilenvinílico (EVOH), un almidón o derivado de almidón, una celulosa nano o microfibrilar, cloruro de polivinilideno (PVDC) o una poliamida.

15. Uso de un material multicapa para envasar un producto alimenticio u otro producto sensible al oxígeno, donde una capa del material multicapa es un papel de alta densidad de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, siempre que el producto alimenticio no sea un producto alimenticio líquido, semilíquido o viscoso.