Capa de base y estructura de cartón asociada.

Una capa de base que comprende una mezcla de pigmentos, la cual incluye un componente de carbonato decalcio molido y un componente de arcilla hiperlaminada,

en donde dicho componente de carbonato de calcio molidoconstituye al menos el 10 % en peso de la mencionada mezcla de pigmentos y, como máximo, el 60 % de dichocomponente de carbonato de calcio molido tiene un tamaño de partícula inferior a 2 micrómetros, y en donde dichocomponente de arcilla hiperlaminada tiene una proporción dimensional promedio de al menos 40:1.

Capa de base y estructura de cartón asociada.

Campo La presente solicitud de patente se refiere a recubrimientos para cartón y, más particularmente, a capas de base, así como también, a estructuras de cartón liso, formadas con las capas de base descritas.

Antecedentes El cartón se utiliza en diversas aplicaciones de embalaje. Por ejemplo, el cartón líquido y aséptico para embalajes se utiliza para el envasado de cajas de cartón para bebidas, cajas en general y similares. Por tanto, los clientes a menudo prefieren un cartón que presente una superficie generalmente lisa, con escasas imperfecciones, para facilitar la impresión de alta calidad de texto y gráficos, aumentando de esta manera el atractivo visual de los productos envasados en el cartón.

Convencionalmente, la lisura del cartón se logra mediante un procedimiento de calandrado en apilamiento mojado, en el cual el cartón vuelve a mojarse y se lo pasa a través de un dispositivo de calandrado que tiene dos o más rodillos duros. El procedimiento de calandrado en apilamiento mojado alisa el cartón al comprimir la red de fibras, con el propósito de reducir los hoyos y las fisuras en el cartón virgen (véase la figura 1) .

El resultado es un cartón liso, que presenta un espesor y volumen reducidos, razón por la cual, su rigidez también es menor. Sin embargo, la rigidez es un requisito importante para muchas aplicaciones de cartón, como es el caso del cartón líquido y aséptico para embalajes. Por tanto, la preparación de un cartón liso y rígido al mismo tiempo, mediante la utilización de un procedimiento de calandrado en apilamiento mojado convencional, requiere aumentar el peso de base del cartón, incrementando así el coste de la materia prima sustancialmente.

Alternativamente, los fabricantes han tratado de alisar la superficie del cartón revistiendo toda la superficie del mismo con un capa de base que comprende pigmentos diversos, tales como arcilla, carbonato de calcio, TiO2 y similares, para luego colocar sobre esta base un segundo y en ocasiones, un tercer recubrimientos, a los que normalmente se denomina capa protectora. Se ha descubierto que mediante la aplicación de grandes cantidades de partículas relativamente finas de pigmento a la superficie del cartón, se obtiene una superficie más lisa, sin que ello requiera un calandrado en apilamiento mojado, manteniendo así el volumen. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 2, se descubrió que la lisura óptima se obtenía aplicando cantidades relativamente grandes (p. ej., 17, 2 g/m2 (10, 6 libras por 3000 pies cuadrados) o más) de carbonato de calcio molido relativamente fino —como el CARBITAL® 95 (Imer y s Pigments, Inc. de Roswell, Georgia) — a la superficie áspera del cartón. Por cierto, se ha entendido que a mayor cantidad de pigmento aplicado a la superficie del cartón, mejor es la lisura resultante. Sin embargo, el uso de cantidades relativamente altas de pigmentos aumenta sustancialmente el coste de preparar un cartón liso y de alta calidad para la impresión.

Por consiguiente, existe la necesidad de hallar una capa de base y una estructura de cartón asociada que mantengan el volumen del cartón y que ofrezcan la lisura deseada para lograr una impresión de alta calidad, reduciendo al mismo tiempo los costes de fabricación.

El documento de patente de los EE. UU. con el número US 2003085012A describe una capa de base para el papel, que comprende una mezcla de pigmentos que incluye, p. ej, un componente de carbonato de calcio molido y un componente de caolín (arcilla) hiperlaminado, donde el caolín hiperlaminado tiene una proporción dimensional de al menos 70:1 aproximadamente (describiéndose también, una proporción dimensional de al menos 100:1) . Asimismo se describen estructuras de cartón. Se omite la descripción tanto del tamaño de partícula del carbonato de calcio como del contenido de carbonato de calcio de la mezcla de pigmentos.

Compendio En un aspecto, la invención provee una capa de base que comprende una mezcla de pigmentos, la cual incluye un componente de carbonato de calcio molido y un componente de arcilla hiperlaminada, en donde dicho componente de carbonato de calcio molido constituye al menos el 10 % en peso de la mencionada mezcla de pigmentos, y como máximo, el 60 % de dicho componente de carbonato de calcio molido tiene un tamaño de partícula inferior a 2 micrómetros, y en donde dicho componente de arcilla hiperlaminada tiene una proporción dimensional promedio de al menos 40:1.

Preferiblemente, la mencionada proporción dimensional promedio de dicho componente de arcilla hiperlaminada es de al menos 70:1, más preferiblemente, de al menos 90:1.

Preferiblemente, dicha mezcla de pigmentos consiste, esencialmente, en dicho componente de arcilla hiperlaminada y dicho componente de carbonato de calcio molido.

Preferiblemente, la citada capa de base comprende, asimismo, un vehículo, en donde la mencionada mezcla de pigmentos está dispersa en dicho vehículo para formar una suspensión.

La invención provee, también una estructura de cartón que comprende un sustrato de cartón recubierto con una capa de base según se ha definido con anterioridad, en donde dicho sustrato de cartón tiene un peso de base de al menos 0, 138 kg/m2 (85 libras/ 3000 pies cuadrados) y el peso del recubrimiento de dicha capa de base, por lado, es como máximo de 14, 6 g/m2 (9 libras/3000 pies cuadrados) , en donde la mencionada proporción dimensional promedio de dicho componente de arcilla hiperlaminada es de al menos 70:1.

En una realización, dicha capa de base forma una película discontinua sobre una superficie de dicho sustrato de cartón.

Preferiblemente, dicho sustrato de cartón se forma como una tela de fibras, que definen una pluralidad de hoyos en una de sus superficies, y en donde dicha capa de base es alojada sustancialmente dentro de dicha pluralidad de los mencionados hoyos sin cubrir sustancialmente dicha superficie por completo.

Preferiblemente dicha capa de base se aplica a dicho sustrato de cartón en un peso de recubrimiento, por lado, máximo de 14.6 g/m2, más preferiblemente, como máximo de 13, 0 g/m2, lo más preferiblemente, como máximo, de 11, 4 g/m2 de dicho sustrato de cartón.

En una realización, la estructura de cartón tiene un peso de base de al menos 0, 138 kg/m2 (85 libras por 3000 pies cuadrados) .

Breve descripción de los dibujos La figura 1 es una fotografía de una superficie no recubierta de un sustrato de cartón ejemplar (es decir, material virgen) .

La figura 2 es una comparación fotográfica de la superficie de un sustrato de cartón recubierto con diversas cantidades (en libras por cada 3000 pies cuadrados) de carbonato de calcio molido fino según la técnica anterior.

La figura 3 es una comparación fotográfica de la superficie de un sustrato de cartón recubierto con diversas cantidades (en libras por 3000 pies cuadrados; 1 lb/3000pies cuadrados = 1, 63 g/m2) de la capa de base descrita.

La figura 4 es una ilustración gráfica del porcentaje de volumen al vacío de sedimento frente al porcentaje del componente de la arcilla para diversas mezclas de pigmentos formuladas con un carbonato de calcio molido extra grueso.

La figura 5 es una ilustración gráfica del porcentaje de volumen al vacío de sedimento frente al porcentaje del componente de la arcilla para diversas mezclas de pigmentos formuladas con un carbonato de calcio molido grueso.

La figura 6 es una ilustración gráfica del porcentaje de volumen al vacío de sedimento frente al porcentaje del componente de la arcilla para diversas mezclas de pigmentos formuladas con un carbonato de calcio molido fino.

La figura 7 es una primera comparación gráfica de la lisura de la superficie Parker Print frente al peso de recubrimiento (en libras por 3000 pies cuadrados; 1 lb/3000 pies cuadrados = 1, 63 g/m2) .

La figura 8 es una segunda comparación gráfica de la lisura de la superficie Parker Print frente al peso de recubrimiento (en libras por 3000 pies cuadrados; 1 lb/3000 pies cuadrados = 1, 63 g/m2) .

La figura 9 es una vista en corte transversal lateral de un sustrato de cartón recubierto con la capa de base descrita según el método descrito.

Y la figura 10 es una vista en corte transversal lateral del sustrato de cartón de la figura 9 que se muestra en una segunda amplificación mayor.

Descripción detallada Según se indicó con anterioridad, la capa de base de la invención comprende una mezcla específica de pigmentos, con una elevada proporción dimensional entre la arcilla (proporción dimensional promedio al menos 40:1) y el carbonato de calcio. La mezcla de pigmentos puede dispersarse... [Seguir leyendo]

1. Una capa de base que comprende una mezcla de pigmentos, la cual incluye un componente de carbonato de calcio molido y un componente de arcilla hiperlaminada, en donde dicho componente de carbonato de calcio molido constituye al menos el 10 % en peso de la mencionada mezcla de pigmentos y, como máximo, el 60 % de dicho componente de carbonato de calcio molido tiene un tamaño de partícula inferior a 2 micrómetros, y en donde dicho componente de arcilla hiperlaminada tiene una proporción dimensional promedio de al menos 40:1.

2. La capa de base según la reivindicación 1, en donde la mencionada proporción dimensional promedio de dicho componente de arcilla hiperlaminada es de al menos 70:1.

3. La capa de base según la reivindicación 1, en donde la mencionada proporción dimensional promedio de dicho componente de arcilla hiperlaminada es al menos 90:1.

4. La capa de base según la reivindicación 1, en donde como máximo, el 35 % de dicho componente de carbonato de calcio molido tiene un tamaño de partícula inferior a 2 micrómetros.

5. La capa de base según la reivindicación 1, en donde la mencionada mezcla de pigmentos consiste esencialmente en dicho componente de arcilla hiperlaminada y dicho componente de carbonato de calcio molido.

6. La capa de base según la reivindicación 1, que comprende además, un vehículo, en donde la mencionada mezcla de pigmentos está dispersa en dicho vehículo para formar una suspensión.

7. La capa de base según la reivindicación 1, en donde la mencionada mezcla de pigmentos tiene un volumen al vacío de sedimento de al menos 50 %, cuando se mide mediante una técnica que consiste en: diluir la mezcla de pigmentos con agua al 50% en peso de los sólidos; centrifugar una muestra de 70 g de la suspensión resultante a 8000 g durante 90 minutos y calcular el volumen de agua que queda en los huecos del sedimento remanente después de verter y pesar el líquido sobrenadante.

8. Una estructura de cartón que comprende un sustrato de cartón recubierto con dicha capa de base según cualquier reivindicación precedente, donde dicho sustrato de cartón tiene un peso de base de al menos 0, 138 kg/m2 (85 libras/3000 pies cuadrados) y el peso del recubrimiento, por lado, de dicha capa de base alcanza, como máximo, 14, 6 g/m2 (9 libras/3000 pies cuadrados) , en donde la mencionada proporción dimensional promedio de dicho componente de arcilla hiperlaminada es de al menos 70:1.

9. The estructura de cartón según la reivindicación 8, en donde dicha capa de base forma una película discontinua sobre una superficie de dicho sustrato de cartón.

10. La estructura de cartón según la reivindicación 8, en donde dicho sustrato de cartón se forma como una tela de fibras que define una pluralidad de hoyos en una de sus superficies, y en donde dicha capa de base queda sustancialmente alojada dentro de dicha pluralidad de los mencionados hoyos sin cubrir sustancialmente dicha superficie por completo.

11. La estructura de cartón según la reivindicación 8, en donde dicha capa de base se aplica a dicho sustrato de cartón a un peso de recubrimiento, por lado, máximo de 13, 0 g/m2 (8 libras por 3000 pies cuadrados) de dicho sustrato de cartón.

12. La estructura de cartón según la reivindicación 8, en donde dicha capa de base se aplica a dicho sustrato de cartón a un peso de recubrimiento, por lado, máximo de 11, 4, g/m2 (7 libras por 3000 pies cuadrados) de dicho sustrato de cartón.

Peso del recubrimiento (lb/3000)

Peso del recubrimiento (lb/3000)