Avances en adhesivo para corrugados de base almidón

El adhesivo para corrugado de base almidón (o fécula, o engrudo) es una sustancia muy común y un ingrediente usual en todo el mundo en el proceso de fabricación de cartón corrugado. Este adhesivo se produce generalmente por pedidos, y su industria ha experimentado un gran aumento en inversión de capital en equipos automáticos durante la última década. El adhesivo mismo también ha cambiado sustancialmente en lo referente a los tipos de fórmulas que se encuentran disponibles, y en términos de los tipos de ingredientes que se usan para propósitos de adhesión específicos.

El adhesivo estándar de base almidón para corrugados se formula con almidón de maíz o almidón de trigo, que son los almidones de más amplia disponibilidad en el mercado. El uso de otras fuentes de almidón es viable cuando esos productos son de más fácil adquisición u ofrecen ventajas en sus precios. Entre otros almidones comunes se encuentran: Tapioca, arroz, arvejas, casabe y sagú. Cada tipo de almidón tiene una "huella digital química" que es única y que requiere tipos de fórmulas específicos. Por otro lado, el adhesivo final hecho a partir de cada fuente será similar en lo referente a los parámetros de Viscosidad y Punto de Gelatina. La viscosidad o "espesor" del adhesivo de almidón es muy importante y debe mantenerse en un rango específico para permitir la optimización del proceso de fabricación. Esto se debe a que la Viscosidad controla el "Agarre y Transferencia" del adhesivo e influye en la velocidad con la que el adhesivo migra hacia el interior del sustrato. Lo mismo es válido para el Punto de Gelatina. Este parámetro es una medida de la temperatura requerida para activar el proceso de pegado del adhesivo. Estos temas se tratan según la fórmula que se utiliza en la realidad, el tipo de equipo con el que se produce el adhesivo y el control de calidad de las materias primas.

Este artículo ha sido escrito para comunicar los avances que están ocurriendo en el campo de los adhesivos para corrugados, avances que han dado como resultado un desempeño de los adhesivos con mayor seguridad y eficiencia.

Mezcladores de alto cizallaje
La reciente presión por la automatización de los mezcladores de adhesivo ha dado como resultado que muchas fábricas de cajas se beneficien con mezcladoras de mayor poder y mayor cizallaje. No hay duda de que un nuevo sistema de mezclado que utiliza una cámara mezcladora vertical, con motores de más caballos de fuerza (25-50 caballos de fuerza), reducirá la cantidad de tiempo que toma hacer un lote y fabricará un lote de adhesivo para corrugados mucho más eficiente. La orientación vertical expone el adhesivo más frecuentemente al agitador de alto cizallaje y alta velocidad. Esto ocasiona una acción de mayor cizallaje/mezclado por unidad de tiempo y una combinación más rápida. Adicionalmente a esto, las cuchillas mezcladoras son manejadas directamente por motores más fuertes que no disminuyen la velocidad y permiten la elaboración de tipos específicos de fórmulas.

Fórmulas con alto porcentaje de sólidos
El porcentaje de sólidos en el adhesivo de almidón ha estado aumentando constantemente durante muchos años. Este parámetro del adhesivo se ha aprovechado durante mucho tiempo en diversas formas. No hay duda de que el adhesivo es uno de los pocos artículos cuyo costo puede ser controlado por el gerente de la planta. Debido a esto muchas plantas "ahorraban" dinero produciendo cartón corrugado con adhesivo de almidón con "bajo porcentaje de sólidos". El rango de porcentaje de sólidos efectivo para cualquier adhesivo de base almidón para corrugados se encuentra entre 20 - 30%. Existen algunas fórmulas especiales que superan el 30%, y es posible hacer pegante útil con sólidos inferiores al 20%, pero el rango normal para la mayoría de plantas de producción es el arriba especificado.

El porcentaje de sólidos se determina calculando el peso de los ingredientes no-líquidos o activos, y dividiéndolo entre el peso de todos los ingredientes.

En esta fórmula el porcentaje de sólidos se encuentra en el extremo superior de la escala normal utilizada en nuestra industria. A medida que se aumenta la cantidad de agua en esta fórmula particular, disminuirá el porcentaje de sólidos, lo cual puede ser necesario dado el "potencial de viscosidad" del artículo # 2, el Almidón de Maíz Primario. Este componente desarrollará la mayor parte de la viscosidad del adhesivo después de reaccionar con el bórax. Aún cuando el almidón de maíz, o cualquier fuente de almidón, parezca similar a la utilizada recientemente, un nuevo lote de almidón puede reaccionar de forma diferente y requerirá ajustes en su fórmula. Esto puede ocurrir si se escoge un nuevo proveedor de almidón, y seguramente ocurrirá si se utiliza un tipo diferente de almidón. Nótese también que el porcentaje de sólidos puede ajustarse adicionando o sustrayendo la cantidad de almidón utilizada en el artículo 10.

El desempeño de las cajas corrugadas necesita niveles entre 27.5 y 29% de porcentaje de sólidos en los adhesivos para la mayoría de requisitos de producción.

Boración de la base (Carrier Boration)
Note en nuestra fórmula anterior la adición de bórax en el artículo # 4. El bórax se utiliza virtualmente en todas las fórmulas de adhesivos para corrugados con el fin de desarrollar propiedades de mayor pegajosidad y asentamiento del adhesivo. El asentamiento es la característica que mide la capacidad del adhesivo de pegarse a sí mismo durante el proceso de unión. Realizamos "boración" de la base debido a la agresiva reacción entre el bórax y el almidón base. Cuando se adiciona bórax al almidón, la mezcla resultante se vuelve muy pegajosa y extremadamente espesa. Estas son propiedades beneficiosas del adhesivo que necesitamos nivelar por medio de una mezcladora fuerte. (Lo cual es una buena razón para aumentar los caballos de fuerza y el poder de cizallaje de los sistemas mezcladores de almidón). Note que el artículo 4 es sólo una libra de bórax. A pesar de la pequeña cantidad de bórax, el adhesivo se vuelve muy espeso y a medida que la mezcladora continúa "refinando" el adhesivo la viscosidad disminuye a un nivel más manejable. El proceso de refinamiento o "boración" ayuda a que los equipos viejos superen la reacción entre el bórax y el almidón, dando lugar a una viscosidad final del adhesivo más consistente y estable. Si no se realizara "boración" de la base de almidón, la viscosidad del adhesivo final sería muy espesa y causaría daños a medida que el adhesivo se bombee a través del circuito de circulación. Esta pérdida en viscosidad da como resultado un pobre desempeño del adhesivo y un alto uso de éste mismo.

La boración de la base es altamente recomendada para todas las fórmulas de adhesivos para corrugados.

Sólidos de alta disolución
Todos los adhesivos para corrugados de base almidón tienen una combinación de sólidos disueltos y no-disueltos (a veces llamados almidón crudo (raw starch). El almidón utilizado en el artículo 2 comprende los sólidos disueltos de esta fórmula y es llamado almidón base (carrier starch). (El artículo 10 corresponde a los sólidos de almidón no-disueltos). Se encuentran disponibles almidones base modificados químicamente que permiten incrementar el porcentaje de sólidos disueltos más allá de lo que se muestra en esta fórmula. Este tipo de enfoque de la fórmula puede ser beneficioso, ya que el aumento en sólidos disueltos promueve una mayor "retención de agua" permitiendo que el almidón crudo se "gelatinice" durante el proceso de pegado (en el punto de gelatina del adhesivo). Aunque el uso de almidón modificado químicamente ofreció beneficios en el pasado, su éxito usualmente se basaba en el equipo mezclador más viejo, y en menores velocidades de tiraje de la corrugadora. A medida que los requisitos de velocidad han aumentado en nuestra industria, se han realizado investigaciones significativas para maximizar el beneficio de los sólidos altamente disueltos, mientras se minimiza el impacto negativo de retener mucha agua en la línea de pegado. Un aumento en el agua absorbida puede dar como resultado humedad excesiva en el cartón (washboarding) y curvaturas en el mismo, al igual que limitaciones en la velocidad.

La mejor forma que ha encontrado nuestra industria de maximizar la retención de agua, la penetración del adhesivo y las velocidades de máquina es utilizando la nueva clase de productos adhesivos llamados aditivos líquidos.Un aditivo líquido puede afinarse para desarrollar propiedades de adhesión específicas y, como es un adhesivo líquido, su uso es compatible con los sistemas automáticos de mezclado de adhesivos de almidón. Los aditivos líquidos eliminan el manejo de productos en bolsa, lo cual no sólo brinda más seguridad al operario al eliminar potenciales problemas de espalda, si no que también aumenta la velocidad de fabricación del lote, especialmente de aquellos con sistemas automáticos.

Note que el almidón base en el artículo 2 es almidón de maíz. Esta materia prima es la manera más económica de lograr viscosidad, y para aquellas plantas con sistemas automáticos, la más fácil de conseguirla. Cuando se utiliza una base especialmente modificada, este artículo es el responsable de las propiedades básicas de viscosidad y suspensión que pueden lograrse con almidón de maíz regular. La parte desafortunada de este enfoque es que no es posible realizar ajustes en la cantidad de base utilizada. Se debe usar la cantidad suficiente para generar la viscosidad necesaria, ni más ni menos. Al usar un aditivo líquido, la cantidad en la fórmula puede ajustarse para alcanzar el nivel adecuado de desempeño, o puede retirarse completamente si no se necesita para ciertos lotes de cartón. Este tipo de control preciso es deseable para todas las plantas de producción de cajas, y puede ajustarse utilizando equipo dosificador, para una entrega "justo a tiempo" del adhesivo correcto.

Los Aditivos Líquidos se encuentran disponibles a través de muchos proveedores especializados de adhesivo de almidón y se recomiendan para todas las fabricas de cajas, con el fin de promover seguridad, un desempeño específico de la corrugadora, y facilitar la automatización del proceso de mezclado.