La CMC en la fabricación de papel: parte húmeda, encolado superficial y salsas de estucado — cómo elegir la viscosidad entre 7 y 600 mPa·s

En una máquina de papel, la CMC cumple una función distinta en cada punto de adición. En la parte húmeda aumenta la carga y la unión de las fibras para dar resistencia en seco, y ayuda a retener aditivos catiónicos como el encolante AKD y la resina de resistencia en húmedo; en la prensa encoladora forma una película continua que mejora la resistencia superficial, la lisura, el holdout de tinta y la resistencia a la grasa; y en las salsas de estucado controla la retención de agua y la reología, y potencia los blanqueadores ópticos. Cada función requiere una viscosidad distinta, desde unos 7 mPa·s para salsas de estucado con alto contenido de sólidos hasta varios cientos de mPa·s (solución al 2 %) para aplicaciones de película y resistencia.

Por qué funciona la CMC en el papel

La CMC comparte su cadena principal de glucosa β-1,4 con las fibras a las que se agrega, tiene carga aniónica gracias a sus grupos carboximetilo y forma películas resistentes y flexibles al secarse. Esas tres propiedades explican sus usos: puede fijarse a la superficie de las fibras, aporta sitios cargados que anclan productos químicos catiónicos y crea una película coherente en la superficie de la hoja o dentro de la capa de estucado. Como retiene el agua con fuerza, también controla la rapidez con que el agua abandona una salsa de estucado o una película de encolado.

Parte húmeda: resistencia, retención y eficiencia del encolado

Añadida a la pasta, la CMC aumenta la carga aniónica de las fibras y mejora la unión entre fibras, lo que eleva la resistencia en seco. La carga adicional ofrece más puntos de anclaje a los aditivos catiónicos: la CMC es el socio aniónico clásico de la resina de resistencia en húmedo de poliamida-epiclorhidrina (PAE) en papel tissue y toallas, y mejora la retención y la eficiencia del encolado con AKD y colofonia. Las adiciones típicas son del 0.2–0.5 % sobre fibra seca.

El equilibrio de cargas es el principal riesgo. La CMC no retenida se suma a la basura aniónica de las aguas blancas, lo que consume los agentes de retención catiónicos y puede alterar el drenaje. Controle la demanda catiónica o el potencial zeta al introducir la CMC, y ensaye el orden de adición respecto del socio catiónico, porque agregar la CMC antes o después de la PAE cambia el resultado. La CMC de menor DS tiende a fijarse más fácilmente a las fibras, mientras que la de mayor DS se disuelve de forma más limpia; los grados para papel suelen ubicarse en DS 0.7–1.0.

Encolado superficial: película, lisura y resistencia a la grasa

En la prensa encoladora o en la film press, la CMC se aplica sola o mezclada con almidón de encolado superficial. Su película aumenta la resistencia superficial y reduce el arrancado y el desprendimiento de polvo en la impresión, alisa la superficie, cierra los poros para mejorar el holdout de tinta y la resistencia al paso del aire, y ofrece una barrera útil contra aceites y grasas. La solución de la prensa encoladora debe seguir siendo operable a su temperatura de aplicación, por lo que la viscosidad de la CMC se elige junto con los sólidos de la solución: un peso molecular más alto da una película más resistente por gramo, pero limita los sólidos que se pueden aplicar.

Salsas de estucado: retención de agua y reología

En las salsas de estucado pigmentadas, la CMC actúa como agente de retención de agua y modificador reológico. Impide que el agua y el ligante migren demasiado rápido hacia el papel base, lo que inmovilizaría el estucado antes de tiempo, provocaría migración del ligante y moteado, y alteraría el comportamiento en la cuchilla. También aumenta la viscosidad a bajo cizallamiento para estabilizar la salsa, y es un portador eficaz de blanqueadores ópticos, cuya eficiencia blanqueadora aumenta. La retención de agua suele evaluarse con un método gravimétrico como el ensayo ÅA-GWR.

En la cuchilla, las velocidades de cizallamiento son extremadamente altas y los sólidos de la salsa de estucado suelen rondar el 60–70 %. Una CMC de baja viscosidad aporta retención de agua sin elevar la viscosidad a alto cizallamiento; por eso lo habitual son grados de baja viscosidad de aproximadamente 7–50 mPa·s (solución al 2 %). Las adiciones típicas son de 0.3–1.5 partes por 100 partes de pigmento.

Cómo elegir la viscosidad entre 7 y 600 mPa·s

La viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, y las prensas encoladoras y las cocinas de estucado rara vez trabajan a 25 °C; por eso, verifique la viscosidad de la solución o de la salsa terminada a su temperatura de trabajo, además de la especificación de la CMC. En las salsas de estucado, mida la viscosidad tanto a bajo cizallamiento (Brookfield) como a alto cizallamiento.

Consejos de preparación y manipulación

• Prepare una solución madre por separado en lugar de agregar polvo seco a la cocina de estucado o a la solución de encolado.
• Disperse el polvo en un vórtice o use CMC instantánea, y permita la hidratación completa antes del uso.
• Filtre las soluciones madre para eliminar los geles que podrían causar rayas en el estucado.
• Conserve las soluciones almacenadas, porque la CMC puede degradarse por microorganismos y enzimas celulasas en el agua tibia de la planta.
• Verifique la compatibilidad con los aditivos catiónicos del mismo circuito para evitar depósitos.

El CMS como opción económica

Cuando el costo es determinante, el carboximetil almidón grado papel puede asumir parte del trabajo. Sentai CMS-P (10–300 mPa·s al 2 %, DS 0.30–0.85) se usa como estabilizante de cargas, agente de retención, agente de encolado superficial y ligante de estucado, y puede mezclarse con CMC para equilibrar costo y desempeño.

Cómo puede ayudarle Sentai

Sentai es unidad vicepresidente del Comité de Químicos para Papel de la Asociación Técnica de la Industria Papelera de China y suministra CMC grado papel para toda la máquina de papel. La viscosidad de la serie PC se ajusta a la aplicación entre 7 y 600 mPa·s (solución al 2 %). Envíe su composición fibrosa, su formulación de estucado o las condiciones de su prensa encoladora, y el equipo de papel le recomendará una ventana inicial, con el CMS-P como alternativa o socio de mezcla. Ofrecemos muestras gratuitas de 100–300 g.