MPAG 5. PREPARACION DE LA PASTA

[11/05/2009]

MPAG

TEMA 5. PREPARACIÓN DE LA PASTA.

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Ciclo formativo de Preimpresión en “Artes Gráficas” Centro “Ponce de León” M. P.A.G

Mª Isabel Muñoz Martín‐Albo

TEMA 5- PREPARACIÓN DE LA PASTA. Mª ISABEL MUÑOZ MARTÍN-ALBO

MPAG. CFGM PREIMPRESIÓN

TEMA 5. PREPARACIÓN DE LA PASTA. ESTRUCTURACIÓN Y CONSOLIDACIÓN DE LA HOJA.

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5.1. Blanqueo de la pasta 5.1.1. Blanqueo convencional 5.1.2. Nuevas tendencias de blanqueo 5.2. Depuración y transporte de la pasta 5.3. Preparación de la pasta 5.3.1. Tratamiento de las fibras primarias 5.3.1.1. Pulper 5.3.1.2. Despastilladores 5.3.1.3. Refino 53.2. Fibras secundarias (papelote) 53.2.1 Pulper 5.3.2.2 Destintado 5.4. Estructuración de la hoja 5.4.1. Introducción 5.4.2. Tina de mezclas 5.4.3. Depuración 5.4.4. Caja de entrada 5.4.5. Manifold 5.4.5. Mesa de formación (mesa plana) 5.4.7. Eliminación de agua 5.4.8. Rodillo mataespumas (Dandy) 5.4.9. Prensas 5.4.10. Sequería 5.4.10.1. Size-press 5.4.10.2 Gate‐roll 5.4.10.3 Bill‐blade 5.4.11. Lisas 5.4.12. Pope 5.5. Proceso de estucado 5.5.1. Introducción 5.5.2. Máquina de estucar

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5.1. Blanqueo de la pasta

Una vez obtenida la pasta puede ser necesario blanquearla.

La pasta mecánica suele dejarse normalmente con la blancura original, mientras en el caso de la pasta química el blanqueo es imprescindible para fabricar papeles blancos.

El ¨ blanqueo ¨ tiene por objetivo eliminar la parte de lignina que no ha sido eliminada en la cocción, y otras materias colorantes que no son fibras y que pueden originar olor y sabor en el producto, lo cual lo hace inutilizable para el envasado de productos alimenticios.

Si tenemos pastas semiblanqueadas la lignina solo se eliminará en parte.

El blanqueo además de para obtener un papel, visualmente mas agradable sirve para mejorar la resistencia al envejecimiento así como para proporcionar una mejor impresión.

5.1.1. Blanqueo convencional

Los productos más utilizados en este tipo de blanqueo son cloro y sus derivados (dióxido de cloro, hipoclorito sódico).

Lo normal es blanquear en cinco fases, haciendo un lavado entre fases.

5.1.2. Nuevas tendencias de blanqueo. Sustitución de cloro gas

Blanqueo con dióxido de cloro.

En las modernas fábricas se comienza con una deslignificación por oxígeno después de la cocción, para continuar con un tratamiento con dióxido de cloro, lo cual reduce notablemente el impacto ambiental.

Blanqueo con ozono Es un eficaz agente de blanqueo, aunque degrada la celulosa más que el dióxido de cloro.

Cuando se pretenden blancuras superiores al 90% con maderas de fibra larga, los resultados son inaceptables por la perdida de resistencia de las fibras.

El problema que surge con el ozono, es que se vuelve a convertir en oxigeno, perdiendo el poder blanqueante.

Será más fácil de utilizar para la fibra corta, ya que el menor contenido en lignina hace más sencillo el blanqueo.

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Blanqueo con agua oxigenada

Es otro proceso a desarrollar en un futuro.

5.2. Depuración y transporte de la pasta

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Blanqueo con enzimas Facilitan la eliminación de la lignina y por tanto se utiliza con otros agentes de blanqueo, consiguiendo una blancura superior.

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Una vez blanqueada la pasta pasa por una fase de depuración. Si la fabrica esta integrada (fabricación de la pasta + fabricación del papel) la pasta se enviara a la fábrica de papel por tuberías, mientras que si no esta integrada pasará a la cartonera donde se fabricarán hojas de pasta con una humedad del 10% para facilitar el transporte.

Si la fábrica está cerca, sólo se seca al 50%, pero hay que convertirlo en papel rápidamente ya que es más fácil la formación de colonias de hongos y bacterias.

Conducciones de la pasta papelera

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5.3. Preparación de la pasta

Las fibras papeleras se pueden clasificar en dos grupos:

‐Fibras primarias ‐Fibras secundarias

5.3.1. Tratamiento de las fibras primarias

Las fibras primarias son aquellas obtenidas de la madera u otro tipo de plantas vegetales.

Reciben también el nombre de fibras vírgenes, es decir son fibras de primera utilización.

Se consideran también fibras primarias los recortes de la fábrica de papel.

5.3.1.1. Pulper

Cuando la fábrica esta integrada (fabricación de la pasta + fabricación del papel), la pasta llega dispersada en agua.

Cuando no, la pasta llega en hojas gruesas, que deben deshacerse, lo cual se realiza en el “pulper”.

El pulper es un recipiente con una hélice en su parte inferior, que agita las hojas de pasta, individualizando las fibras, preparando una suspensión acuosa entre el 5% y el 12% de materia seca enl agua.

Las fibras pasan después por un tamiz que separa las fibras individuales de los aglomerados (grumos) sin deshacer.

Una vez desfibrada la pasta pasará a un depósito (tina de stock).

En el pulper se introducen separadamente, la fibra larga y la fibra corta. Estas fibras no se mezclarán hasta después del refino, es decir existe un circuito para la fibra corta y otro para la fibra larga.

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5.3.1.2. Despastilladores

Son dos discos provistos de púas o salientes cuya misión es desfibrar las partículas mal desfibradas en la fase pulper. El proceso es el mismo pero más enérgico.

La pasta es bombeada entre dos discos con salientes por donde se impulsa la pasta y durante el paso se completa la individualización de las fibras y su dispersión.

5.3.1.3. Refino Las fibras de celulosa, tal y como se obtienen de los vegetales precisan de un tratamiento mecánico y físico‐químico para que desarrollen su capacidad de producir una hoja de papel, con las propiedades necesarias para su uso posterior.

Mediante el refino puede darse a la pasta las aptitudes para producir los más diversos tipos de papel.

Es el aparato clave para conseguir el papel con las características deseadas por el fabricante.

Todos los refinos constan de un elemento fijo (estator) u otro rotativo (rotor) haciendo pasar la pasta entre ambos.

Hay un tipo de refino para cada tipo de papel ya que cada papel requiere un refino adecuado.

Los refinos más conocidos son: ‐

Refinos cónicos

‐ Refinos de discos.

Batido, por el que la fibra absorbe agua y se hidrata.

Frote, por el que las fibras se deshilachan (fibrilación).

Corte, por el que las fibras se reducen de tamaño.

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Al pasar por el refino las fibras se someten a:

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La fibrilación traerá como consecuencia, un aumento de la superficie específica, de las fibras refinadas, contribuyendo a mejorar la longitud de rotura y estallido del papel.

Hay que tener cuidado porque una mayor fibrilación y corte, afecta de forma negativa a la estabilidad dimensional del papel ya que al haber una mayor cantidad de puntos de unión entre fibras, se producirá una mayor acción entre las fibras y la humedad ambiental.

Una vez refinada la pasta es almacenada en grandes contenedores con agitación continua, desde las cuales es bombeada a la tina de mezcla, en la cual se efectúa la composición que será de acuerdo a la fórmula preestablecida (se añade lo que falta).

5.3.2. Fibras secundarias (papelote)

Reciben este nombre las fibras que ya han sufrido, al menos un proceso de fabricación bien sea de impresión, o cualquier otro tipo de manipulado realizado ya fuera de la fábrica de papel Esas fibras pueden volverse a utilizar para hacer el papel reciclado.

En ocasiones las fibras secundarias, conocidas comúnmente como papelote, pueden ser mezcladas con fibras primarias.

Otras veces el papel será fabricado 100% de fibra secundaria.

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Las calidades mejores de fibras secundarias pueden utilizarse en lugar de fibra virgen en una amplia gama de papeles Ej; higiénico, sobres, algún tipo de formulario y fotocopias.

La utilización de papelote, viene muchas Papelote veces condicionado por las largas distancias que puede haber entre los centros de recogida y las fabricas que lo manipulan. Lógicamente los centros de recogida suelen estar en la grandes ciudades y los desplazamientos largos hasta las fabricas, pueden hacerlo antieconómico.

Generalmente, cuando el papel se recicla para productos de embalaje, se depura de plásticos y otras impurezas, no siendo necesario destintarlo.

Sin embargo cuando va destinado a la fabricación de papeles blancos, el destintado es imprescindible, así como también puede ser necesaria alguna fase de blanqueo.

5.3.2.1. Pulper

En este caso, el pulper no sólo actuará como desintegrador del papelote, sino que actuará de depurador eliminando impurezas, como cuerdas y alambres que pueden venir mezcladas con el.

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Los papelotes menos escogidos necesitan ser depurados a fondo, pues suelen traer muchas más “impurezas” que los procedentes, por ejemplo de oficinas.

En ocasiones pueden ponerse desintegradores en línea, para facilitar el proceso de desfibrado, siendo también interesante elevar la temperatura.

El proceso puede acabarse con un despastillador.

5.3.2.2. Destintado

El destintado es una operación de depuración más en la que se elimina la tinta del papel.

Como se ha dicho anteriormente esta operación se realiza, cuando se fabrican papeles blancos, no siendo necesario cuando el papelote se utiliza para soportes de cartoncillo, o bien para papeles de embalaje que no sean blancos.

El destintado se hará con productos químicos, unidos lógicamente al calor, y al empleo de energía mecánica para desprender las tintas de las fibras, y luego ser eliminada mediante los siguientes procesos:

A) Detergentes, para eliminar las tintas de las fibras.

B) Dispersantes para que las partículas se vayan al agua, y no se vuelvan a depositar sobre las fibras C) Espumantes, que promoverán la formación de la espuma, facilitando la eliminación de la tinta.

Procesos de destintado:

• Destintado por lavado: Su objetivo es dispersar la tinta que esta sobre las fibras en pequeñas partículas utilizando detergentes y dispersantes.

La tinta será eliminada en diversas fases de lavado.

El proceso de lavado elimina partículas de entre 1 y 10 micras. Se suele utilizar para papeles de pasta química, libres de cargas y la pasta obtenida se emplea normalmente como materia prima del papel tisúe.

• Destintado por flotación: Es el que más se utiliza actualmente. Se añaden productos químicos para facilitar la formación de espuma y la floculación (formación de grumos) de las partículas de tinta.

La pasta es aireada y los grumos de baja densidad suben a la superficie para ser posteriormente eliminados.

La flotación es un sistema más efectivo que el lavado, ya que elimina partículas mayores de tintas, y la perdida de fibras es menor, además esta tinta eliminada, puede ser utilizada como fertilizante, o bien llevarla a un vertedero. En este proceso se utiliza menor cantidad de agua.

• Procesos combinados: La mayor flexibilidad, en la operación de destintado, se conseguirá utilizando sistemas combinados de lavado y flotación. La etapa de lavado sirve para eliminar las partículas pequeñas, así como las cargas, mejorando el proceso posterior a la flotación.

• Destinado con enzimas: El destintado por enzimas puede tener un futuro importante, aunque hay algunos problemas, como puede ser la elevada generación de espuma.

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Dentro de todos los procesos hay una perdida tanto de fibras como de su resistencia, es por esto por lo que las fibras no pueden reciclarse de forma indefinida sino que normalmente, admite de 3 a 5 utilizaciones.

5.4. Estructuración de la hoja

5.4.1. Introducción El proceso de formación de la bobina de papel es igual para todos los papeles, aunque la composición y acabado final pueda ser diferente.

Escáner que "lee" el perfil de la hoja que se va formando

5.4.2. Tina de mezclas Aquí es donde se termina la formulación del papel: • Fibras • Cargas • Retentivos y floculantes • Blanqueantes ópticos • Aditivos.

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Las fibras y las cargas se añaden dispersas en agua.

Completada la mezcla, siempre con agitación, la pasta está dispuesta para ser depurada y entrar en máquina.

5.4.3. Depuración

La depuración es un proceso en el cual se eliminan partículas que no son deseables, bien sea en un proceso de fabricación o acabado del papel.

Se requieren distintos tipos de depuraciones, según el origen de la impureza.

• Depuradores probabilísticos: Eliminan partículas voluminosas en función de que atraviesen o no la malla. Quedaran retenidas las partículas de mayor tamaño que las fibras

• Depuradores centrífugos: En este tipo de depuración las partículas más pesadas salen por el extremo inferior, que esta abierto.

La pasta una vez depurada es enviada a la caja de entrada para conseguir un flujo regular de las materias que componen el papel. Es necesario que la pasta llegue a la caja con un caudal y consistencia lo más constante posible.

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5.4.4. Caja de entrada Elemento imprescindible para formar una hoja ancha y delgada.

Se puede decir que es la primera parte de la máquina de papel.

Consta de rodillos en continuo movimiento que evitan el que las fibras sedimenten en el fondo.

El sistema de entrada a la caja recibe el nombre de “Manifold”

5.4.5. Manifold

Es un dispositivo estudiado para que la presión y caudal de la pasta sea constantes. A todo lo ancho de la entrada de la caja. Con ello se consigue homogeneizar la pasta diluida.

A continuación la pasta entra en el cuerpo de la caja, donde se encuentra sometida a agitación, efectuada por unos rodillos perforados y cuya misión es evitar que las fibras se entrelacen y formen grumos, lo que daría una mala formación.

La cantidad de pasta que ha de llegar a la tela (mesa grande con movimiento similar a un traqueteo que hace la función de colador) ha de ser la necesaria para:

‐Dar el gramaje

‐Seguir la velocidad de producción

‐Ayudar a la formación

‐Conseguir un perfil uniforme de la hoja.

Todo ello se regula por:

‐Caudal (cantidad) ‐Consistencia (densidad)

Para conseguir una regularidad de gramaje a lo largo de la hoja y durante su producción es importante que el caudal de salida sea regular y constante.

5.4.5. Mesa de formación (mesa plana)

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La suspensión fibrosa (mezcla acuosa de pasta) es enviada a través de la caja entrada, sobre una tela sin fin (renovándose constantemente), metálica o plástica (mejor pero más cara) donde formará la hoja de papel.

La eliminación de agua se hace mediante diferentes elementos desgotadores.

El lugar donde cae la pasta sobre la tela y la manera de dirigir el chorro tiene importancia en la formación de la hoja, así como la velocidad de la tela, en función de la velocidad del chorro.

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‐Sí el chorro de pasta sale más rápido que el avance de la tela, las fibras tienden a orientarse en todas las direcciones. Y si la tela va más rápido que el chorro, la orientación de las fibras en el sentido máquina mayor.

También es importante el punto de incidencia del chorro sobre la tela porque interesa que se forme cuanto antes una capa de fibras, lo cual servirá de base de formación para capas sucesivas a lo largo de la tela durante el drenaje (perdida de agua).

‐La tela, además del movimiento longitudinal, , tienen también un movimiento transversal denominado traqueo, con la finalidad de orientar las fibras en las diferentes direcciones del papel y evitar descompensaciones en las características de éste, entre el sentido máquina y el sentido transversal.

El sentido máquina recibe también el nombre de dirección de fibras, ya que en este sentido se colocan las fibras mayoritariamente.

El sentido transversal se conoce también como contrafibra. Este aspecto es muy importante ya que el papel presentara un comportamiento diferente en dos direcciones.

El sentido de fibra ha de tenerse en cuenta, tanto en la impresión como en el plegado y la encuadernación.

Tipos de mesa: ‐Mesa plana convencional. La suspensión fibrosa irá sobre la tela, denominada cara tela, a la cara del papel que la toca, y cara fieltro, bayeta o montante a la cara superior. En general la cara tela suele ser más rugosa mientras que la cara fieltro es más lisa debido a que tiene mayor proporción de cargas.

‐ Mesa doble tela: el tipo de doble tela permite dirigir el desgote hacia arriba y hacia abajo mediante cajas obteniéndose una hoja mucho mas aspirantes Máquinas doble tela simétrica y por tanto con las caras mucho mas igualadas. En la mesa plana convencional, el hecho de que una cara valla en contacto con la tela, y la otra no, provoca en la fabricación dos caras diferentes.

Este efecto viene incrementado, debido a que el desgote, se produce en una dirección, es decir hacia abajo. El flujo de agua hace que en la cara tela haya una mayor cantidad de fibra larga, mientras que en la fieltro habrá mas fibras cortas y cargas.

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Al salir de la mesa plana el papel pasa por una prensa

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Su elección viene dada en función del tipo de papel a fabricar y la materia prima a usar.

Una tela debe permitir: •

una buena distribución de la pasta

•

la eliminación de agua,

•

impedir el paso de fibras o que se peguen a ella

•

que se lave fácilmente.

5.4.7. Eliminación de agua

Absorción de agua por las fibras

Foils

Cuando la pasta diluida incide sobre la tela, se inicia un proceso de drenaje (perdida de agua). Al principio es un proceso rápido por la gran dilución de la pasta, pero luego se forma una capa compacta, la cual hace difícil la eliminación del agua por lo que hay que extraerla con métodos de absorción y calor.

Por ello se recurre a la acción de los rodillos, foils y cajas aspirantes, las cuales se colocan escaladamente en función de la energía de su acción.

• Rodillos desgotadores: tiene una doble misión, soporta la tela y por “rozamiento”, van desgotando ayudan a eliminar el agua.

• Foils: No son rodillos sino barras.

Ejercen una aspiración progresiva sobre la pasta. Se utilizan para trabajar a altas velocidades, consiguiendo al mismo tiempo un desgote progresivo y eficaz

•

Cajas aspirantes: durante el desgote, llega un momento en el que los foils o rodillos no pueden eliminar mas agua. Por tanto se recure a las cajas aspirantes que tiene una acción más enérgica.

Cilindros aspirantes: se sitúan al final de las cajas aspirantes

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5.4.8. Rodillo mataespumas (Dandy)

Situado al final de la mesa de formación, ayuda a desgotar y compactar la hoja para conseguir mejor formación y lisura, y a uniformizar la hoja en el punto de su formación donde no cabe la agitación, ni es eficaz el traqueo.

Un efecto considerable es su ayuda al desgote de las cajas aspirantes y a la compactación de la hoja Se puede utilizar para hacer la marca al agua y verjurar.

Al salir de la caja , la suspensión fibrosa es de un 1 % aproximadamente, y al final de la tela llega a un 20 % lo que proporciona al papel la consistencia necesaria para seguir soportado por un fieltro y continuar eliminando agua progresivamente por métodos caloríficos y mecánicos más enérgicos.

5.4.9. Prensas

Cuando el papel llega al final de la tela tiene una humedad del 80%, por lo que la tela esta preparada para recibir tratamientos mas enérgicos destinados a eliminar el agua que contiene.

• •

Prensas: Es la sección colocada inmediatamente después de la tela y donde continua por medios mecánicos la eliminación del agua en la hoja de papel.

En el prensado además se realiza la consolidación de la hoja, es decir las fibras son forzadas a un contacto íntimo para desarrollar buenos contactos entre fibras.

El prensado húmedo se realiza en contacto con un fieltro entre dos rodillos en la zona de prensado

Tipos de prensa

o Prensa aspirante (pick up): en este tipo de prensa la hoja es tomada de la tela por el fieltro que rodea el cilindro aspirante en el punto de contacto.

Luego la hoja es transportada por la parte inferior del fieltro hasta la primera prensa.

o Prensa ranurada: presenta ranuras que facilitan el paso de agua la humedad del papel pasara del 80% hasta un 55‐50% por ciento es decir elimino un 20% de agua

Prensa Offset : esta prensa no elimina agua de la hoja de papel sino que la hoja se coloca antes de la sequería y su misión es eliminarla de la cara que suele presentar el papel, especialmente en las maquinas convencionales.

Dado que el papel esta a un 50% de humedad, un prensado ligero puede originar un alisado en húmedo, que iguala las dos caras del papel.

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5.4.10. Sequería

o En este momento ya solo se puede eliminar el agua residual por calor esta operación se realiza en la sequeria. Existen dos partes 1ª sequería y 2ª sequería, entre ellas se coloca un sistema para darle un tratamiento superficial. o

En la sequería se aplica calor al papel a través de grandes cilindros de 1,5 metros de diámetro cuya superficie es calentada por vapor

o

o

En cada sección el papel sigue acompañado de un fieltro del cual se irá despegando conforme se va secando

En la sequería el papel va tirando de si mismo lo cual genera unas tensiones entre la fibras, denominadas tensiones internas esto condiciona la calidad del papel, ya que estas tensiones pueden provocar problemas de estabilidad dimensional en la impresión

o

La presencia de la size‐press o cualquier otro tratamiento superficial contribuirán a mejorar el problema

Size‐press

5.4.10.1. Size‐press

Es uno de los tratamientos más simples. Consiste en aplicar una pequeña capa de ligante en la superficie del papel con el fin de evitar problemas de impresión, derivados de la baja resistencia al arrancado (tiro de las tintas grasas).

Cuando el tratamiento se hace únicamente a base de ligante tendremos un papel Offset si además existe un cierto porcentaje de pigmento, se tiene un papel pigmentado.

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5.4.10.2 Gate‐roll

Puede considerarse una size‐press mejorada Se suele emplear para papeles estucados en maquina, es decir normalmente no se emplea para la aplicación de almidón, sino para depositar sobre el papel, una ligera capa de estucado que puede oscilar entre 8 y 10 g/m 2 por cara.

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La size‐press se sitúa entre las dos secciones de la sequería mejorando la imprimibilidad del papel especialmente si es pigmentado, así como la estabilidad dimensional.

La acción de la size‐press es de preestucado

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5.4.10.3 Bill‐blade

Es un sistema utilizado para estucar en maquina.

Una vez que el papel ha recibido cualquiera de estos tratamientos superficiales, el papel pasa a la segunda sequería, los dos últimos rodillos de esta segunda sequería son refrescantes y sirven para enfriar el papel antes de su entrada en las “Lisas”. Para ello, se hace pasar por el interior agua fría en vez de vapor.

5.4.11. Lisas

Son máquinas compuesta por rodillos metálicos superpuestos que tiene dispositivos para regular su presión. Su función será dar lisura al papel y regular en lo posible, el espesor a lo ancho de la hoja. No dan brillo al papel

5.4.12. Pope

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A partir de aquí el papel puede seguir dos caminos. a. Si se trata de un papel no estucado, o estucado en maquina, pasa directamente a la sección de acabados b. Un papel estucado fuera de maquina, pasa a la maquina estucadora y de ahí a otras secciones de acabados para cortarlo en bobinas más pequeñas o en pliegos, etc.

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Es la bobina “madre” donde se enrolla el papel recién formado.

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