Elaboração de Resina de PAE para Resistência em Papel Tissue

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E 
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS 
 
 
 
“Elaboración y aplicación de una Resina de PAE para otorgar 
al papel Tissue Resistencia en húmedo.” 
 
 
 
 
TESIS 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
INGENIERO QUIMICO INDUSTRIAL 
PRESENTAN: 
HUGO ISRAEL GARCÍA CAMACHO 
OMAR RAFAEL MONTES FLORES 
 
ASESOR: M. EN C. EFREN URBINA VALLE 
 
 MÉXICO, D.F., FEBRERO 2014 
 
 
 
 
 
ii 
 
 
 
 
iii 
 
 
 
 
iv 
 
Dedicatoria 
 
A mis seres amados por darme en cada día una oportunidad para ser una mejor persona. 
 
 
Agradecimientos 
 
A las lágrimas de mi Madre y la fortaleza de mi Padre; a las alegrías de mis hermanos y las grandes 
lecciones de mis Maestros; y a todas aquellas personas que han rozado mi vida de infinitas 
maneras. 
Gracias a ellos porque soy el resultado de su trabajo. 
 
Hugo Israel García Camacho. 
 
 
 
v 
Dedicatorias… 
 
A mis Padres… 
Siempre me han apoyado a lo largo de toda mi vida en las derrotas y en las victorias. 
 
A mis Familia… 
Que gracias a ellos soy la persona en que me he convertido. 
 
A mis Abuelos… 
Aunque algunos ya no estén conmigo físicamente siempre estarán en mi corazón y representare 
con orgullo su legado. 
 
Agradecimientos… 
 
Al Profesor M. en C. Efrén Urbina Valle por la paciencia y todas las enseñanzas que me ha dado a 
lo largo de mi vida estudiantil. 
 
A mi escuela ya que estoy orgulloso de pertenecer a esta maravillosa institución. Gracias ESIQIE. 
 
A toda la gente que cree en mí y yo nunca la defraudare. 
 
Omar Rafael Montes Flores. 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
 
Objetivo General. 
Desarrollar una Resina de PAE capaz de dar resistencia en húmedo al papel Tissue adaptándose a 
diversos sistemas, combinado con una metodología de aplicación para alcanzar su máximo 
desempeño. 
 
Objetivos Particulares. 
 Elaborar una resina mejorando su proceso de fabricación, aplicar la resina a nivel industrial 
integrando funcionalidad y desempeño. 
 Determinar e interpretar las variables de cada proceso para resolver los problemas de 
aplicación. 
 
Fundamentación. 
El propósito de este trabajo es ilustrar las diversas variables que existen en la fabricación de papel 
Tissue, específicamente en el uso de una resina PAE de resistencia en húmedo, los factores del 
sistema que afectan en su desempeño, que le pueden ayudar y otorgar una toma de decisiones en 
base a la experiencia. 
Es importante este conocimiento, ya que va en juego la calidad del papel para satisfacer los 
requerimientos del cliente, para tener un costo beneficio atractivo para las dos partes. 
Por la amplia aplicación que tiene el papel Tissue y la alta demanda de este tipo de papel en la vida 
cotidiana, es necesario mejorar los procesos a la par de utilizar aditivos químicos de calidad para 
obtener un producto que satisfaga al cliente. 
Se aportan mejoras en el proceso de fabricación y propuestas de acuerdo a nuestra 
experimentación que lograrían obtener un producto específico para una diferente necesidad. 
Además se aporta un plan de aplicación con la propuesta de mejorar su desempeño de la resina. 
 
 
 
 
 
 
vii 
INDICE 
Página 
Resumen. X 
Introducción. XI 
CAPITULO I. GENERALIDADES. 1 
I.1 Historia y evolución del papel. 2 
I.2 Industria del papel en México. 4 
I.3 Papel “Tissue”. 8 
I.4 Resinas para otorgar Resistencia. 9 
I.5 Síntesis de la Resina de PAE. 11 
I.6 Funcionamiento de la resina de PAE. 11 
I.7 Características de la Resina de PAE. 13 
I.8 Análisis de la Resina de PAE a nivel Laboratorio. 14 
I.9 Proceso de Fabricación del papel. 17 
I.10 CAS (Sistema de Análisis de Cargas) 20 
I.11 Basura iónica. 24 
I.12 Espuma. 28 
I.13 Glosario 29 
CAPITULO II. SÍNTESIS INDUSTRIAL DE UNA RESINA DE PAE PARA RESISTENCIA EN 
HÚMEDO. 31 
II.1 Panorama de las resinas para otorgar Resistencia. 32 
II.2 Síntesis de la resina Poliamina-Poliamida. 34 
II.3 Síntesis de la resina PAE. 35 
II.4 Análisis para la síntesis de la resina de PAE. 38 
II.5 Producción nivel laboratorio. 39 
 
 
 
viii 
II.6 Producción nivel planta 41 
II.7 Método sugerido de Fabricación Nivel Planta 44 
CAPITULO III. APLICACIÓN EN EL LABORATORIO Y A NIVEL PLANTA. 45 
III.1 Laboratorio. 46 
III.1.1 Adición de la resina de PAE en laboratorio. 46 
III.1.2 Desarrollo experimental. 47 
III.1.3 Resultados 48 
III.2 Planta. 49 
III.2.1 Introducción 49 
III.2.2 Sugerencia de Aplicación de la resina de PAE en la máquina de papel. 50 
III.2.2.1 Forma de aplicación. 50 
III.2.2.2 Análisis del sistema. 50 
III.2.2.3 Adición al sistema. 51 
III.2.2.4 Evaluación de los Resultados. 54 
III.2.3 Pruebas en Planta. 58 
III.2.3.1 Servilleta Premium. 59 
III.2.3.2 Toalla blanca. 71 
III.2.3.3 Servilleta Estándar. 85 
CAPITULO IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS. 96 
IV.1 Síntesis industrial 97 
IV.2 Aplicación. 100 
IV.2.1 Laboratorio. 100 
IV.2.2 Servilleta Premium. 102 
 
 
 
 
ix 
 IV.2.3 Toalla Blanca. 104 
 IV.2.4 Servilleta Estándar. 114 
Conclusiones 115 
Lista de Figuras 116 
Lista de Diagramas 118 
Lista de Tablas 119 
Lista de gráficas 120 
Bibliografía 121 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
 
Resumen. 
En la industria de la celulosa y papel, en especial la industria del papel Tissue SE aplican diferentes 
químicos para otorgar al papel características específicas, como son: mayor suavidad, mayor 
resistencia al ser humedecido, evitar la mayor penetración de agua y aromas; una de las más 
importantes y de interés en este trabajo es la resistencia en húmedo. 
En el mercado existen diferentes marcas de resinas de resistencia en húmedo, se diferencian por 
propiedades físicas, cationizidad, apariencia, propiedades químicas y costo. El costo fue un 
cimiento en este trabajo, ya que se propone la metodología de fabricación de una resina que 
compita en costo y excediendo las necesidades finales, así mismo, una sugerencia de aplicación en 
máquina con la que se podría eficientar su dosis y mejorar el desempeño, tomando en cuenta las 
diversas variables inmersas en el proceso de fabricación de papel Tissue. 
La metodología seguida es: producción de una resina considerando las variables en su fabricación, 
síntesis de reacción y el aprovechamiento de las materias primas, de la misma manera, la 
variabilidad de las propiedades finales del producto provocado por alteraciones en el proceso de 
fabricación. Prosiguiendo con la metodología, se presenta una propuesta de aplicación que está 
basada en experiencia, debido a las máquinas papeleras porque todas son diferentes y antes de 
aplicarlo hay que examinarlo y trazar un plan personalizado, las variables que repercuten en el 
desempeño como la calidad del agua, basura iónica, métodos de calidad del producto y 
características del proceso, hacen que sea un trabajo de análisis. 
Se encontraron diferentes aplicaciones a la resina de Poliamina-Poliamida Epiclorhidrina (Polyamide-amine Epichloridrine), el dinamismo de la aplicación es provocada por sus características 
químicas del producto, se descubrió la capacidad de acoplamiento de la resina a los diferentes 
sistemas, desde los más nobles o favorecedores hasta los más críticos; también los factores que 
pueden obstaculizar el desempeño y además propuestas ante inconvenientes durante la 
aplicación. 
En conclusión, se dan las bases teóricas para la fabricación y aplicación de una resina de 
resistencia en húmedo para mejorar su desempeño y así exceder los estándares de calidad del 
papel, todo esto a la par, de una obtención de costo-beneficio para un mejor comportamiento en 
el sistema, disminuyendo merma y optimizando la dosis. 
 
 
 
 
 
 
xi 
 
 
Introducción 
En nuestra vida cotidiana, el uso del papel se ha ampliado demasiado, tanto que el ritmo de vida 
en la actualidad sería muy difícil sin ella. Antes solo tenía aplicaciones como un artículo de 
escritura poco a poco ha ido evolucionando hasta ocupar una función específica en nuestro día. El 
papel Tissue es uno de los más usados, estos son: pañuelos desechables, toallas para manos, rollos 
de cocina, papel higiénico, servilletas, filtros para cafetera, sabanillas para clínicas y hospitales. Es 
de tal vitalidad, que día a día es necesario mejores aditivos químicos para eficientar los procesos y 
producir papel competitivo en el mercado, tanto en calidad como en costo. 
La aplicación de la resina de resistencia en húmedo expuesta se limita solo a las fabricaciones de 
servilleta (Premium y estándar) y toalla, ya que son de las más producidas en la industria del papel 
Tissue. El alcance de este trabajo es la dualidad de conocimiento en las ramas de fabricación del 
producto y la aplicación del mismo tomando en cuenta que en el momento que se desarrolla una 
necesidad en la aplicación, cabe la posibilidad de realizar alguna modificación en las características 
del producto para aumentar el desempeño en la máquina de papel. Se prevé un panorama del 
comportamiento de la resina en los diferentes tipos de sistemas, mediante una metodología de 
análisis para facilitar su adaptación al sistema. 
En la actualidad el conocimiento de la aplicación de resinas ha sido obtenido mediante la 
experiencia de individuo a individuo por lo que no existe una metodología exacta, capaz de 
adaptarse a las diferentes máquinas de papel, además la falta de conocimiento a las nuevas 
tecnologías provocan que su desempeño sea de manera deficiente provocando mermas, paros de 
máquina, baja calidad y aumento de insumos, incrementando los costos de fabricación. 
El procedimiento seguido en este trabajo es de dos pasos: el primero, una metodología de síntesis 
de una resina de PAE a nivel laboratorio y en producción industrial, tomando como referencia las 
condiciones que se enfrentará para desarrollar su función; el segundo paso, una sugerencia de 
aplicación a nivel micro e industrial capaz de adaptarse a las condiciones específicas de cada 
sistema. El trabajo está fundamentado en la experiencia de ambas ramas. Las “nuevas técnicas” 
utilizadas en este trabajo es: el uso de un sistema de análisis de cargas coloidales, para eficientar 
el desempeño de la resina. 
Al inicio del trabajo se muestran las generalidades del papel, historia, evolución y su presencia en 
México; a la par con la presentación de la resina de PAE; métodos de análisis en su aplicación y un 
glosario de vocabulario técnico. Después, la síntesis de la resina, desde las materias primas, hasta 
el estudio de propiedades del mismo. En seguida se da una propuesta de aplicación en planta y 
laboratorio donde se abordan características específicas de cada producción y un análisis que 
fundamentan los resultados obtenidos y así alcanzar un mejor desarrollo de la resina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITULO I 
GENERALIDADES 
 
Se describen los conceptos básicos para la síntesis, aplicación y análisis de la Resina de 
Resistencia en húmedo; así como los principios básicos del papel; características de la 
pasta; elaboración de papel a nivel laboratorio e industrial y la ubicación del papel 
“Tissue” en México. 
 
 
 
2 
I. GENERALIDADES. 
I.1 Historia y evolución del papel. 
Se cree que la fabricación de papel tiene su origen en China hacia el año 100 d.C.: se utilizaban 
trapos, cáñamo, paja y hierba como materias primas y se golpeaban contra morteros de piedra 
para separar la fibra original. Se considera tradicionalmente 
que el primer proceso de fabricación del papel fue 
desarrollado por el eunuco Cai Lun, consejero del emperador 
He de la dinastía Han Oriental, en el Siglo II d. C. Durante unos 
500 años, el arte de la fabricación de papel estuvo limitado 
a China; en el año 610 se introdujo en Japón, y alrededor del 
750 en Asia Central. El conocimiento se transmitió a los árabes, 
quienes a su vez lo llevaron a lo que hoy son España y Sicilia en 
el siglo X. La elaboración de papel se extendió a Francia, que lo 
producía utilizando lino desde el siglo XII. 
En el siglo XIII los holandeses inventaron una máquina que entregaba una pasta de mejor calidad, 
más refinada, y en menos tiempo y a mediados de siglo XV se inventó la imprenta. En 1798 el 
francés Nicholas Louis Robert inventó una máquina que abarataría los precios, y fue mejorada por 
los hermanos ingleses Henry y Sealy Fourdrinier en 1800 [1]. 
Entre 1844 y 1884 se desarrollaron 
los primeros métodos para la 
obtención de pasta de madera, una 
fuente de fibra más abundante que 
los trapos o las hierbas; estos 
métodos implicaban la abrasión 
mecánica y la aplicación de 
procedimientos químicos a base de 
sosa cáustica, sulfitos y sulfatos 
(Celulosa al sulfato). Con estos 
cambios se inició la era moderna de 
la fabricación de pasta y de papel. 
Figura 1.1. Fabricación antigua en China. 
Figura 1.2. Producción de papel en el siglo XV. 
http://es.wikipedia.org/wiki/Cai_Lun
http://es.wikipedia.org/wiki/Emperador_He_de_Han
http://es.wikipedia.org/wiki/Emperador_He_de_Han
http://es.wikipedia.org/wiki/China_(regi%C3%B3n)
http://es.wikipedia.org/wiki/Jap%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Asia_Central
http://es.wikipedia.org/wiki/Pueblo_%C3%A1rabe
http://es.wikipedia.org/wiki/Espa%C3%B1a
http://es.wikipedia.org/wiki/Sicilia
http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_X
http://es.wikipedia.org/wiki/Francia
http://es.wikipedia.org/wiki/Lino
http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XII
 
 
 
3 
El primer molino para fabricar papel en nuestro país y en América, data de fines del siglo XVI 
recién terminada la conquista de México, como queda constatado por hallazgos recientemente 
efectuados en la población de Culhuacán, en la Cd. de México [2]. 
De aquí en adelante los futuros mecanismos sólo buscarían la perfección de la maquinaria 
existente, la utilización de nuevos materiales y la disminución de los tiempos productivos. La 
industria papelera siempre ha estado en constante desarrollo y durante el siglo XX alcanzó 
elevados niveles de producción. Estados Unidos y Canadá son los mayores productores mundiales 
de papel, pulpa y productos papeleros. 
 
En los primeros días de producción del papel, cuando este se utilizaba exclusivamente para 
escritura, impresión e ilustrar, la resistencia en húmedo tenía muy poca importancia. La gran 
diversidad en los usos del papel, característica de la era moderna, llevó a reconocer la importancia 
de la resistencia en húmedo. 
En la actualidad, el uso del papel con resistencia en húmedo dio origen a artículos tan extensos 
como: 
 Papel higiénico. 
 Filtros. 
 Papel china. 
 Bolsas de Té. 
 Toallas de cocina. 
 Empaques de papel. 
 Empaques para alimentos. 
 Servilletas. 
 Pañuelo facial. 
 Toallas sanitarias. 
 Tejidos para secar cristales. 
 Toallas para enjuagado industrial. 
 Carteles exteriores. 
 Bolsas de papel. 
 Mapas. 
 Papel fotográfico. 
 Papel impresor de copias. 
Sábanas y batas para hospital. 
 Prendas sanitarias de un solo uso. 
 
Dentro del grupo de papeles con resistencia en húmedo se encuentra el papel “Tissue”. El papel 
“Tissue” es un papel higiénico fino absorbente hecho de pulpa de celulosa o reciclado. Se suele 
fabricar con varias capas como: papel higiénico, toallas de cocina, servilletas, toallas sanitarias y 
pañuelos faciales. Otra diferencia que tiene con los demás papeles es el gramaje que va de los 15-
30 g/m². 
Normalmente, el papel higiénico no se fabrica con resina de resistencia en húmedo, debido a que 
este papel se debe desintegrar por la turbulencia del inodoro y así evitar el apelmazamiento de 
éste en las tuberías. 
 
 
 
 
 
4 
I.2 Industria del papel en México 
La primera planta de fabricación de celulosa y papel dentro del concepto moderno, se establece a 
finales del siglo pasado en San Rafael, Estado de México [2]. 
La Industria Papelera Mexicana. Engloba a todos los tipos de papel producidos en México, tal 
como se observa en el siguiente diagrama: 
 
 
En la siguiente gráfica, se representa el consumo aparente de papel en México: 
 
 
•187,200 
Toneladas 
•5,884,400 
Toneladas 
•2,461,500 
Toneladas 
•4,763,700 
Toneladas 
Producción Importaciones 
Exportaciones 
Capacidad 
Instalada 
Empaque 
57% 
Escritura e 
impresión 
24% 
Sanitario y facial 
14% 
Especiales 
5% 
Consumo de papel en México. 
Diagrama 1.1. Industria del papel de México en 2012 
[2]
. 
Gráfica 1.1. Consumo de papel en México en 2012
 [2]
. 
7, 038, 000 toneladas. Variación 
de 2012 VS 2011: 2.1%. 
 
 
 
5 
De esta mezcla total de material fibroso para la fabricación de los diferentes papeles, el 87.70% 
correspondió a fibras secundarias (papel reciclado), evidenciándose de esta manera la 
contribución que hace esta Industria en materia ambiental, además, el restante 11.50% de 
material fibroso utilizado para la producción de papel corresponde a fibras vírgenes, y dentro de 
este rubro el 0.80% es celulosa de bagazo de caña [2]. 
 
 
Las ventajas de utilizar fibra reciclada para la producción de papel, es el bajo costo de la fibra 
secundaria en comparación con la fibra virgen y el ahorro de consumibles, lo que beneficia a el 
medio ambiente. 
 
Producir 
1 Tonelada de papel a partir de fibra virgen son 
necesarios: 
1 Tonelada de papel a partir de fibra reciclada 
son necesarios: 
17 árboles. 
1000m³ de agua 
7600 kW/h de energía 
0 árboles. 
20m³ de agua 
2580 kW/h de energía 
 
 
 
 
 
 
Fibras secundarias 
87.70% 
Fibras virgenes 
11.50% 
Bagazo de Caña 
0.80% 
Materias Primas fibrosas para la producción de papel. 
Gráfica 1.2. Fibras para la producción de papel. 
Tabla 1.1. Consumibles gastados para la producción de papel. 
 
 
 
6 
 
Importancia del Papel “Tissue” en México. 
El papel “Tissue” en México ha tenido gran importancia en la sociedad, con un aumento en la 
producción debido a los múltiples usos que se han encontrado. En la siguiente grafica se expresa 
este crecimiento. 
 
 
Producción de papel “Tissue” en México 
 
Producto 
Unidad de 
Medida 
Marzo 
2012 
2013 Variación en % 
Febrero Marzo Mes Anterior Año Anterior 
Facial Tonelada 5,362 5,027 4,979 -1.0 -7.1 
Higiénico Tonelada 53,093 51,610 55,320 7.2 4.2 
Servilletas Tonelada 9,177 9,805 10,109 3.1 10.2 
Toallas 
“Tissue” 
Tonelada 4,347 3,991 4,515 13.1 3.9 
0
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
600,000
700,000
800,000
1
9
8
7
1
9
8
8
1
9
8
9
1
9
9
0
1
9
9
1
1
9
9
2
1
9
9
3
1
9
9
4
1
9
9
5
1
9
9
6
1
9
9
7
1
9
9
8
1
9
9
9
2
0
0
0
2
0
0
1
2
0
0
2
2
0
0
3
2
0
0
4
2
0
0
5
2
0
0
6
2
0
0
7
2
0
0
8
P
ro
d
u
cc
ió
n
 (
To
n
e
la
d
as
) 
Año 
Producción de papel Higiénico, facial y servilletas. 
Clasificación "C", Serie Anual de 1987 a 2008 (toneladas). 
Gráfica 1.3. Producción de papel higiénico, facial y servilletas de 1987 a 2008
 [3]
. 
Tabla 1.2. Producción de papel Tissue en Febrero-Marzo 2013 
[4]. 
 
 
 
7 
 
 
 
 
En base a la gráfica 1.4, se observa claramente que el papel higiénico se produce más en México, 
en segundo lugar las servilletas, facial y toallas “Tissue”. Debido a la producción y alza de demanda 
de estos productos, es necesario el desarrollo de resinas de resistencia en húmedo capaces de 
satisfacer las necesidades de la población. 
 
 
 
 
 
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
60000
Facial Higienico Servilletas Toalla "Tissue"
P
ro
d
u
cc
ió
n
 (
To
n
) 
Papel 
Producción de Papel "Tissue" 2013 
Febrero Marzo
Gráfica 1.4. Producción de papel Tissue en Febrero-Marzo 2013 
[4]
. 
 
 
 
8 
I.3 Papel “Tissue” 
Papel “Tissue” con resistencia en Húmedo 
Las fibras celulósicas son hidrofílicas y por ello se humedecen e hinchan fácilmente con el agua. La 
superficie de estas fibras hinchadas, al compactarlas en un tejido, como ocurre en la formación de 
la hoja de papel, entran en un estrecho contacto. Esta unión suministra resistencia y coherencia a 
la hoja formada. Por el contrario, cuando dicha hoja vuelve a humedecerse, las fibras se hinchan, 
la unión interfibras se debilita y el papel pierde la mayor parte de su resistencia [5]. 
Un papel con resistencia en húmedo muestra una fuerza extraordinaria a la ruptura o la 
desintegración cuando se le satura con agua. Debe observarse que se requiere una impregnación 
completa con agua, y que por ello la resistencia en húmedo se distingue del rechazo al agua o de la 
oposición a ser humedecida [5]. 
Es un papel que puede retener al menos 10% de su resistencia en seco original, cuando se 
humedece o satura de agua completamente, comúnmente más del 15%. 
La resistencia en húmedo, permite a los productos de papel actuar más efectivamente y dar mayor 
satisfacción al consumidor, por lo que es de suma importancia el desarrollo de resinas de 
resistencia en húmedo. 
Estructura del Papel “Tissue”. 
Es una red entramada de fibras con puntos de enlace entre ellas. Las fibras se alinean 
paralelamente al flujo de la pulpa en la máquina, lo que determina tres direcciones en la hoja: 
 S.M: Sentido máquina o longitudinal. 
 C.M: Dirección contra máquina o transversal. 
 Z.: Dirección cara a cara o espesor. 
La heterogeneidad multidireccional del papel determina la difícil repetitividad de las mediciones 
de sus propiedades de resistencia. Se muestra en la siguiente figura la estructura del papel 
“Tissue”. 
 
 
 
 
 
 
S.M. (Sentido Máquina) 
C.M. 
(Contra Máquina) 
Z 
Espesor 
Figura 1.3. Estructura del Papel. 
 
 
 
9 
I.4 Resinas para otorgar Resistencia 
Son aditivos químicos o llamados funcionales, que interactúan con la fibra para otorgar resistencia 
cuando este es sometido a algún esfuerzo. Para el papel “Tissue”, existen dos tipos de Resinas 
para otorgar resistencia: 
 Resinas de Resistencia en Seco: Contribuyen a incrementar los enlaces de hidrogeno entre 
las fibras. Estas resinas pueden ser: derivados del almidón (almidón catiónico u oxidado), 
gomas y agentes sintéticos (Resinas de Poliacrilamida-Glioxal). 
 Resinas de Resistencia en húmedo: Son productos que ayudan a conservar la resistencia 
del papel cuando su uso comprende una necesidad de resistir la acción del agua. Estas 
resinas desarrollan la propiedad gracias a la formación de enlaces químicos entre resina y 
fibra que impiden las uniones entre fibra y agua (el agua no puede unirse a la fibra ya que 
ésta está “recubierta” por la resina). 
 
Resinas de resistencia en húmedo 
En General, en el mercado existen tres resinas que se utilizan en la actualidad. 
1) Resina de Urea-Formaldehido (UF). 
Surgen de la reacción entre la urea y el formaldehido, fue el primer aditivo usado para la 
resistencia en húmedo. 
En la actualidad se sigue usando y es barato. Tiene las desventajas de que trabaja con pH ácidos 
entre 4-6; además como es un termofijo es difícil reciclarlo;se utiliza entre 10%-20% por tonelada 
de papel y es muy agresivo para los equipos. Además la resistencia en húmedo es 
semipermanente y produce vapores [5, 6]. 
2) Resina de Melamina-Formaldehido (MF). 
La Melamina reacciona con el Formaldehido para formar derivados de metilol, las cuales 
experimentan una polimerización de aproximadamente 20 unidades de monómero. 
Como posee más grupos funcionales que las resinas de urea-formaldehido, tiene mayor fuerza 
húmeda. Esta resina trabaja en pH de 7-9 además se necesita la adición de ácido para degradar la 
resina [5, 6]. 
3) Resina de Poliamina-Poliamida-Epiclorhidrina (PAE). 
La característica principal de este tipo de resina es su habilidad para ser adsorbida por la fibra. 
Trabaja en medios ácidos y alcalinos en un rango de 5-9 de pH. Se adiciona en una relación entre 
0.5-1.5% por tonelada de papel. Por su cationizidad los finos ya no se van en el agua y aumenta la 
retención de las fibras en el papel [5, 6]. 
 
 
 
10 
 
Ambas resinas: Urea-Formaldehido y Melamina-Formaldehido afectan negativamente la capacidad 
de absorción en el papel que los contiene. Esta condición puede surgir porque el curado de la 
resina lo hace hidrofóbico. El mayor uso de papeles con resistencia en húmedo es para productos 
sanitarios que son absorbentes. Por lo que el uso de estas resinas es perjudicial para el uso 
requerido. La solución a este problema es el uso de Resinas de Resistencia en húmedo de 
Poliamino-Poliamida-Epiclorhidrina (PAE). 
La gran ventaja y desplazamiento de las resinas de formaldehido por la Resina de Poliamino-
Poliamida-Epiclorhidrina (PAE) es su versatilidad en la aplicación por su amplio margen de pH, lo 
que provocó que la gran mayoría de las máquinas que trabajaban en medio ácido, se convirtieran 
al medio alcalino, tal como se observa en el siguiente diagrama: 
 
 
 
 
 
 
 
 
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
3 4 5 6 7 8 9 10
R
e
si
st
e
n
ci
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d
o
 (
m
) 
pH 
Rango de pH a las resinas de Resistencia en húmedo. 
Resina de UF @ 4% Resina de MF @ 4% Resina de PPE @ 4%
Diagrama 1.2. Rango de funcionamiento de las resinas de resistencia en húmedo. 
Gráfica 1.5. Rango de funcionamiento de las resinas de resistencia en húmedo 
[7]
. Las resinas de 
formaldehido disminuyen su eficiencia conforme aumenta el pH, por otro lado, la resina de PAE aumenta 
su eficacia en un rango más amplio de pH, haciendo de esto, manejarlo en pH neutro/alcalino. 
 
 
 
11 
I.5 Síntesis de la resina de PAE. 
La resina de PAE surge de la siguiente reacción: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I.6 Funcionamiento de la resina de PAE. 
1. Interacción a nivel micro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ácido Adípico Dietilentriamina 
+ + 
Epiclorhidrina 
Poliamino-Poliamida-Epiclorhidrina (PAE) [5, 6, 7, 8, 9, 10]. 
El grupo azetidinio es el 
responsable de la cationizidad del 
PAE. 
PAE 
H 
H 
H 
Es atraido por los grupo 
hidroxilo (-) de la fibra. 
n 
n 
Fibra de 
Celulosa 
n 
H 
H 
Provocando atracción 
iónica. 
H 
n 
Figura 1.4. Mecanismo de reacción de la PAE. 
Figura 1.5.Interacción a nivel micro de la PAE 
[6, 7, 8]
. 
 
 
 
12 
El 90% de la se resina de adsorbe inmediatamente después de la adición a la fibra. Algunas partes 
del producto quedan en el agua del proceso debido a: bajo peso molecular, tienen menos carga 
catiónica y alto contenido de cloro. 
El grupo azetidinio de la resina de PAE produce una reticulación con la fibra de celulosa por la 
atracción iónica de las mismas, esto produce un enlace covalente celulosa-resina (Fig.1.6) [7]. 
 
1. Interacción a nivel macro. 
La resina de PAE sufre dos tipos de reacciones para proveer resistencia en húmedo: 
a) Autorreticulación (la resina interacciona consigo misma formando una red) [7]. 
b) Reacción con los grupos carboxílicos de la celulosa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
+ 
+ 
+ + 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
a 
b 
Fibra de 
Celulosa PAE 
Figura 1.7.Interacción a nivel macro de la PAE. 
Figura 1.6.Reticulación Celulosa-Resina. 
 
 
 
13 
Mecanismo para proveer resistencia en húmedo 
a) Protección: puenteo entre fibras y redes de polímeros, formando una red que cubren los 
puentes entre las fibras para que no se rompan con la hinchazón provocado por el agua. 
 
 
 
 
b) Refuerzo: Puenteo directo entre fibras de celulosa resistentes al agua. 
 
 
 
 
 
Se considera a la reacción como de un autocruce transversal por deshidratación. Con formación de 
otros enlaces. La resistencia en húmedo y la rigidez húmeda aumentan cuando dichos enlaces 
transversales ocurren a través de la capa de enlace normal interfibras. La fuerza húmeda que así 
se produce resiste la hidrólisis a través de todo el espectro del pH [5]. 
En resumen, el mecanismo de la resistencia en húmedo: 
 Añade o refuerza enlaces existentes. 
 Protege los enlaces entre las fibras. 
 Forma enlaces insensibles al agua. 
I.7 Características de la Resina de PAE. 
 
Principales 
caracteristicas 
•Debe ser soluble en agua. 
•Polimero que imparta alta resistencia mecánica. 
•Altamente Cationica. 
•Facilmente Dispersable. 
Forma de 
aplicación 
•La resina de PAE debe ser dispersada para que se adsorba facilmente del agua en la fibra 
de pulpa. 
Formación de 
una red 
Puente 
Figura 1.8. Mecanismos de Resistencia. 
Diagrama 1.3. Características de la PAE. 
 
 
 
14 
I.8 Análisis de la resina de PAE a nivel laboratorio 
Para su análisis es necesario fabricar papel “Tissue” a nivel laboratorio en un formador de hojas, ya 
que es una técnica repetitiva en condiciones y la más confiable para evaluar la resina de PAE. 
Durante la elaboración de las probetas se añade la resina para su evaluación [11]. 
 
Formador de hojas de laboratorio 
Aparato en el cual se fabrican hojas de papel “Tissue” a nivel laboratorio para el análisis de 
resistencia y evaluación de aditivos químicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Adicionar la pasta de papel (contiene la dosis de resina de PAE). 
2. Llenar con agua hasta la marca interna y agitar con 
el agitador perforado. 
3. Levantar la palanca de desagüe. La evacuación del 
agua genera un vacío provocando la eliminación del 
agua. 
4. Con ayuda de la palanca, abrir el cilindro y retirar la 
hoja formada con ayuda de los discos de secado y el 
rodillo normalizado. 
Figura 1.9. Formador de Hojas de Laboratorio y 
procedimiento de elaboración. 
 
 
 
15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Una vez elaborado las probetas de papel, se procede a medir la resistencia en húmedo. 
Método para determinar la resistencia en húmedo. 
1. Cortar con guillotina probetas de papel formado de una pulgada de ancho. 
2. Curar las probetas de papel a 110 ° C durante cinco minutos. Es necesario el curado, ya 
que la reacción es rápida pero no completa, es decir, acelera la reacción. 
3. Después de curar las probetas, se humedecen transversalmente, se retira el exceso de 
agua y se procede a la medición de Resistencia en Húmedo. 
 
Aparato de prueba para determinar la resistencia en húmedo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agitador Perforado. 
Rodillo Normalizado. 
Discos de Secado. 
Figura 1.10. Accesorios del Formador de Papel. 
Mordazas. 
Panel de 
control. 
Control de las 
mordazas. 
Velocidad: 1plg/min. 
Figura 1.11. Tensiómetro. 
 
 
 
16 
Procedimiento para el análisis en el Tensiómetro 
 
I. Se sujeta la probeta de la mordaza superior y se asegura, se tensa sin ejercer 
fuerza y se sujeta a la mordaza inferior. 
II. En el panel de control se inicia la prueba con el botón START. 
III. La mordaza superior queda fija, la mordaza inferior bajará hasta romper el papel. 
Automáticamente se detendrá y arrojará valores de resistencia en húmedo. Los 
resultados se expresan en g/in. 
 
Es importante recalcar que la reacción de la resina de PAE con la celulosa de papel noes 
completa, por lo que, es necesaria temperatura para que acelere la reacción y así se obtenga el 
mayor aprovechamiento del aditivo, por lo cual, antes de analizar, la probeta debe ser curada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
I.9 Proceso de fabricación del papel. 
Todas las plantas papeleras poseen diferentes sistemas de producción, pero deben de coincidir en 
los requerimientos mínimos de proceso para la fabricación de papel, es importante señalar la 
importancia de la ubicación de cada componente de la máquina de papel, ya que el 
funcionamiento de esta repercute en menor o mayor medida el desempeño de la resina de PAE. A 
continuación se muestra el proceso. 
 
 
 
 
 
 
 
1. Desfibración. 
Se realiza en un equipo llamado hidrapulper o “pulper”, consiste en un tanque con un 
sistema de molienda, ahí se adicionan las pacas de celulosa o de papel reciclado y agua, 
por acción mecánica se separan las fibras de celulosa, produciéndose una suspensión 
fibrosa. Lleva a la fibra a un estado individual e hidratado. 
 
En la mayoría de las empresas papeleras se utiliza papel reciclado, lo que lleva a este 
proceso importante, ya que no se debe moler a la fibra, solo separarse para que la resina 
de PAE tenga más superficie de contacto con la fibra. 
 
 
2. Ciclón. 
Realiza la limpieza de material indeseable como metales, piedras, plásticos y trozos de 
madera, sobre todo si es fibra reciclada, para evitar daños en los equipos, por efecto de la 
fuerza centrífuga. 
Se utilizan dos tipos: 
a. Limpieza para eliminar material demasiado pesado, la cual se le denomina 
“Limpieza a mediana o alta consistencia”. 
b. Limpieza para eliminar materiales pequeños como arena o “Limpieza a baja 
consistencia”. 
 
 
 
Figura 1.12. Proceso de Fabricación de papel 
[12]
. 
 
 
 
18 
3. Refinador. 
Es el trabajo mecánico sobre las fibras. Su acción no es romper fibras, sino, fibrilarlas, es 
decir, condicionamiento de las fibras para separarse una de la otra. Este proceso otorga a 
la fibra más capacidad de enlace que es facultad para formar y estructurar la hoja 
adecuadamente, otorga plasticidad y mayor área superficial. 
La refinación se puede medir para controlar el proceso, se utiliza el método “Canadian 
Standard Freeness” (CSF). 
 
4. Caja elevada. 
Sistema de separación por gravedad. Cuenta con la entrada de la fibra proveniente del 
tanque de máquina y por diferencia de gravedad separa, teniendo dos corrientes de 
salida: “línea de aceptados” en la cual esa línea se dirige hacia la caja de entrada y la “línea 
de rechazos” esta regresa al sistema de limpieza. 
 
5. Deareador. 
Casi siempre el Deareador y los ciclones de baja consistencia se encuentran integrados, 
aunque algunas veces los ciclones pueden encontrarse separados del Deareador. 
El Deareador elimina el aire de la suspensión fibrosa para favorecer el drenado y la 
formación de la hoja y ayuda en forma notoria al secado. 
La burbuja sujeta dos o más fibras con tal fuerza que la tensión superficial retarda el 
drenado 
 
6. Depurador. 
Es un equipo que separa las partículas de diferentes tamaños: fibra corta y fibra larga. 
Elimina aquellas partículas que pueden ser nocivas para obtener una óptima formación. 
Esta separación es producida por tamices, en la línea de rechazados son fibras con tamaño 
pequeño y la de aceptados fibras óptimas para la buena formación de papel. 
 
7. Caja de entrada. 
Regula y distribuye el material fibroso a la mesa de formación, evita la formación de 
grumos y mantiene la suspensión fibrosa homogénea. 
 
8. Mesa de Formación. 
Distribución homogénea del material fibroso y drenado del agua. Se drena con la ayuda de 
sistemas de vacío. El formador es básicamente una mesa plana sobre la cual corre una 
malla o tela, donde se forma la hoja. 
 
9. Prensas. 
Es un arreglo de rodillos por los que corre la tela formadora con el papel, reducen la 
cantidad de agua contenida en el papel ya formado, con ayuda de presión ejercida hacia la 
tela y sistemas de vacío, en este proceso eliminan la mayor cantidad de agua antes de que 
llegue al sistema de secado. 
 
 
 
19 
 
10. Secado. 
Es llevado a cabo por un rodillo secador rotatorio llamado “Yankee”. El papel se hará pasar 
sobre la superficie de un rodillo que es calentado internamente por medio de la adición de 
vapor. El calor se transfiere por la pared del rodillo hasta su superficie, lo cual tocará al 
papel y lo calentara hasta eliminar casi toda el agua que aún tiene. 
 
11. Bobinado. 
Después del “Yankee”, el papel es enrollado en bobinas y pasa al área de transformación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
I.10 CAS (Sistema de Análisis de Carga) 
CAS, “Charge Analyzing System” (Sistema de Análisis de Carga, por sus siglas en ingles), es un 
equipo diseñado para medir la carga de sistemas coloidales y determina la demanda 
catiónica/aniónica de muestras coloidales mediante una titulación coloidal. 
El CAS, es una tecnología utilizada actualmente y es usada en varias ramas de la Industria. En la 
industria papelera se usa para el análisis de sistemas acuosos en la máquina de papel, tiene dos 
grandes aplicaciones: 
1. Mediciones de carga. Como es sabido, en la 
máquina de papel, siempre está presente el 
agua en todas las partes del proceso, es el 
medio en la cual está suspendida la fibra de 
celulosa, además la naturaleza de la fibra es 
negativa y está en contacto con otros químicos 
que alteran la carga del sistema, si es 
controlado esta carga se puede llegar a la 
optimización en la dosificación de químicos, la 
cual tiene la ventaja de adicionar la dosis 
correcta y se evita sobredosificaciones y 
alteración de la carga del sistema, es decir, se 
produce un ahorro y control del proceso. 
 
2. Comportamiento de la Resina de PAE. Debido a la naturaleza catiónica de la resina, 
interactúa con la fibra y otros químicos, por lo que podemos conocer su comportamiento 
a lo largo del proceso, evitando desperdicios y optimizando su aplicación. 
 
Se utiliza esta tecnología en la aplicación de la resina, actualmente no es muy utilizada, debido al 
alto costo que tiene el aparato y las soluciones titulantes que utiliza. Es una excelente herramienta 
en el conocimiento predictivo de la máquina, análisis de las partes más importantes, dosificación 
correcta de la resina de PAE y optimización del sistema. Debido a esta gran importancia se explica 
cuál es el principio, uso y aplicación. 
Principio 
El papel es producido a partir de una mezcla de fibra de celulosa, agua y otros químicos. La fibra de 
celulosa por su naturaleza posee cargas negativas y los químicos presentes pueden tener cargas 
negativas o positivas, lo que convierte a esta mezcla en un sistema coloidal. Debido a la 
concentración de dichas cargas en el sistema coloidal, se pueden generar fuerzas de repulsión o 
atracción que generan comportamientos diferentes. 
Figura 1.13. CAS. 
 
 
 
21 
En un sistema coloidal, generalmente el coloide es de carácter negativo y para este caso es la fibra 
de celulosa en mayor proporción y otros químicos de naturaleza negativa. La atracción del coloide 
negativo hace que algunos iones positivos formen una rígida capa adyacente alrededor de la 
superficie del coloide; esta capa de contra-iones es conocida como la capa de Stern. 
Otros iones positivos adicionales son todavía atraídos por el coloide negativo, pero estos son 
ahora rechazados por la capa de Stern, así como por otros iones positivos que intentan acercarse 
al coloide. Este equilibrio dinámico resulta en la formación de una capa difusa de contra-iones. Los 
contra-iones tienen una alta concentración cerca de la superficie, la cual disminuye gradualmente 
con la distancia, hasta que se logra un equilibrio con la concentración de contra-iones en el seno 
de la disolución. 
En forma similar, aunqueopuesta, en la capa difusa hay un déficit de iones negativos llamados co-
iones pues tienen la misma carga del coloide. Su concentración se incrementa gradualmente al 
alejarse del coloide, mientras que las fuerzas repulsivas del coloide son compensadas por los iones 
positivos, hasta alcanzar nuevamente el equilibrio [5, 6,1 3I, 14]. Así se visualiza el fenómeno: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Coloide altamente 
negativo (fibra) 
Capa de Stern 
Capa difusa 
Iones de equilibrio 
con solución 
P
o
te
n
ci
al
 
Distancia 
Potencial medida por el CAS. 
La vista izquierda muestra el 
cambio en la densidad de carga 
alrededor del coloide. La derecha 
muestra la distribución de iones 
positivos y negativos alrededor del 
coloide cargado. 
 
Doble capa 
Diagrama 1.4. Representación de las cargas alrededor del coloide. 
 
 
 
22 
El espesor de la doble capa depende del tipo y concentración de los iones de la solución. El coloide 
negativo y su atmosfera cargada positivamente producen un potencial eléctrico relativo a la 
solución. 
 
Uso 
La pasta papelera tiene coloides disueltos, por lo cual, poseen una carga eléctrica. Esto conduce a 
la existencia de contra-iones en la superficie, en otras palabras, iones con carga opuesta. Por el 
desorden de la nube de los contra-iones (doble capa), que son los portadores de carga, es posible 
medir el potencial. Si el valor medido es cercano a 0 mV (mili Volts), significa que la muestra se 
encuentra en un punto neutro con relación a la carga. El significado del valor de medición indica si 
la carga es positiva (+) o negativa (-) [13, 14]. 
Un parámetro exacto sobre la carga de la muestra no puede ser hecho hasta que se realice la 
titulación de poli electrólitos, el potencial depende de muchos parámetros. 
 Conductividad de la muestra. 
 Viscosidad de la muestra. 
 Parámetros químicos de la muestra. 
 Tamaño de la partícula dentro de la muestra. 
 Contaminación de la celda de medición. 
 Temperatura. 
 
La medición del potencial está basada en los siguientes principios de medición: 
Los elementos principales del CAS son la celda de medición (1) la cual está hecha de un material 
sintético que favorece el desplazamiento apropiado del pistón (2). Se adiciona la muestra a la 
celda de medición. Las partículas de los coloides disueltos son absorbidas sobre la superficie de la 
celda de medición y alrededor de la parte inferior del pistón a través de fuerzas de interacción de 
Van der Waals proveniente de los contra-iones, sin embargo partículas móviles permanecen 
alrededor con cierta densidad de carga. El micro-controlador (III) electrónico (4) maneja el motor 
(5) con una frecuencia alta y estable, la cual establece el movimiento oscilatorio del pistón. Un 
intenso flujo en la muestra es creado a través del pequeño espacio existente entre el pistón y la 
pared de la celda de medición. La nube de contra-iones móviles del coloide disuelto esta 
distorsionada (no uniforme). El potencial creado en este proceso es medido por unos electrodos 
de metal precioso (6) para amplificar una alta sensibilidad en la medición. Una vez que el equipo 
ha detectado la carga, arroja resultados de potencial, dado en mili Volts (mV). 
 
 
 
 
23 
Los mV de la pasta papelera por lo regular son negativos, el CAS automáticamente realiza la 
titulación coloidal (7) con un polielectrolito positivo: poly-dadmac (Cloruro de Polidialildimetil 
amonio) al 0.001N. Este proceso lleva al estado neutro a la solución (0 mV), expresando los 
resultados de demanda de carga en meq/l. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicación 
El coloide cargado negativamente es la fibra de celulosa que se encuentra suspendida en pasta 
papelera, Se ha comprobado que el punto de retención máximo, en el cual mejora la formación de 
la hoja está cercano al punto neutro (0 mV), de ahí la importancia de este análisis. 
Conocer el potencial de puntos precisos de la máquina papelera, facilita la detección de la 
demanda de carga y ayuda a adicionar la cantidad correcta de la resina de PAE sin desperdicios. 
 
 
 
P
ar
ed
 d
e 
la
 C
el
d
a 
d
e 
M
e
d
ic
ió
n
 
Electrodo 
Electrodo 
P
is
tó
n
 
Coloide 
Diagrama 1.5. Esquema de funcionamiento del CAS. 
 
 
 
24 
I.11 Basura iónica 
La basura iónica es un fenómeno de cargas que se lleva a cabo en la sección húmeda de la 
máquina de papel (Wet-End). Es el aumento desmedido de cargas negativas en el sistema. Este 
aumento de las cargas altera el buen funcionamiento de los otros aditivos químicos. La sección 
húmeda corresponde de las siguientes partes: 
 
 
 
 
 
Las interacciones químicas que ocurren en el proceso húmedo de fabricación de papel son 
básicamente de naturaleza coloidal. Su comportamiento en una suspensión fibrosa es 
denominado por las fuerzas derivadas de su superficie [6]. 
Cuando se fabrica papel con fibra virgen es mínima la basura iónica, la fibra es más larga por lo que 
tiene menor área de superficie. La basura iónica posible es obtenida en el tratamiento de 
blanqueado de la fibra. Por otro lado, cuando se fabrica con fibra reciclada, es fibra que ya fue 
papel, por lo que existen residuos de químicos, además ha sido sometido a mas tratamientos 
mecánicos lo que corta la fibra (aumenta el área de contacto), por lo anterior, la basura iónica es 
mayor en fibra reciclada. 
 
 
 
 
Figura 1.14. Sección Húmeda (Wet-End). 
Caja de Entrada Mesa de formación 
Charolas 
Silo 
Tela 
Cuchillas 
Caja de Succión 
por vacío 
Rodillo 
desgotador 
Couch o rodillo 
de succión 
Chorro 
 
 
 
25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Por lo anterior, un remedio para la basura iónica es el uso de un “barredor iónico”. El barredor 
iónico es un químico cuya característica principal es: bajo peso molecular y alta carga catiónica. La 
carga catiónica coagula (neutraliza) las cargas aniónicas del sistema, disminuyendo el potencial y la 
demanda de carga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La basura iónica es producida por 
los siguientes químicos: 
 Caolín. 
 Encolante. 
 Dióxido de titanio. 
 Aluminato de Sodio. 
 Colorantes. 
 Agentes de retención. 
 Almidón. 
 Antiespumantes. 
 Poliacrilatos. 
 Carbonato de Calcio. 
 
Ocasiona 
 Alteración de las cargas. 
 Las fibras se repelen y 
ocasiona mala formación 
de la hoja. 
 Espuma. 
 Alteración en la 
funcionalidad de otros 
químicos. 
 Sobredosificación de 
Resina de Resistencia en 
húmedo. 
 Rotura de la hoja de 
papel. 
Diagrama 1.6. Causa y efecto de la basura aniónica. 
Existen diferentes barredores 
iónicos: 
 Poliacrilamidas. 
 Poly-dadmac. 
 Policloruro de aluminio. 
 Resina de PAE. 
 Sulfato de aluminio 
 Reducen la dosificación de 
aditivos en el Wet-End. 
 Reducen las roturas en el 
papel. 
 Reducen la dosificación de 
cargas. 
 Se reduce la pérdida de 
fibras. 
 Reducen el consumo de 
vapor (al mejorar el 
drenado). 
 Mejoran las propiedades del 
papel. 
Mejoras 
Diagrama 1.7. Beneficios del barredor iónico. 
 
 
 
26 
Barredores iónicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Poliacrilamida Catiónica 
Poly-dadmac (Cloruro de 
polidimetil dialil amonio). 
Resina de PAE 
Figura 1.15. Barredores iónicos. 
 
 
 
27 
Efecto del Barredor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La dosis del barredor dependerá esencialmente de un análisis de cargas previo, por experiencia se 
recomienda una dosis de 0.1-0.6 kg de barredor / ton de papel. El sitio de adición es recomendable 
lo más cercano al tanque de máquina, para asegurar su efecto al incrementar el tiempo de 
residencia. 
 
 
A
d
ic
ió
n
 d
el
 B
a
rr
ed
o
r 
ió
n
ic
o
 Los barredores iónicos son 
sustancias químicas que cancelan 
las cargas eléctricas sobre la 
superficie de las partículas, 
reduciendo la distancia entre los 
coloides, permitiendoque los 
coloides se aglomeren formando 
flóculos. Con la cercanía entre los 
coloides la resina de PAE 
desarrolla un mejor desempeño. 
Figura 1.16. Efecto del Barredor. 
Coloide 
- 
+ 
 
 
 
28 
Figura 1.17. Estabilización de la 
espuma. 
I.12 Espuma 
Es un sistema coloidal que consiste de una gas disperso en un líquido. Es estable cuando las 
burbujas de aire son estabilizadas con: surfactantes y/o partículas sólidas finas. 
 
Estabilizadores de espuma 
Surfactantes Partículas 
Blanqueadores 
Colorantes 
Ácidos grasos 
Aditivos para resistencia 
Carbonato de calcio 
Finos de fibra 
 
Es decir, el uso descontrolado de resinas de resistencia más una alta concentración de finos (el uso 
de fibra reciclada) puede provocar la generación de 
espuma. 
La espuma es estabilizada por los finos de fibra, evitan la 
coalescencia [15] al formar una barrera entre las burbujas. 
La presencia de espuma sobre la superficie del papel que se 
está formando, produce agujeros o manchas en el papel, 
además de crear inestabilidad del flujo de la pasta 
ocasionando cavitación en las bombas. 
Para controlar la espuma se toman medidas mecánicas como reducir agitación en la pasta o evitar 
caídas libres de la misma; o el uso de antiespumantes. El uso desmedido de antiespumantes 
resulta en cierta medida contraproducente sino se utiliza adecuadamente; al aumentar la espuma 
se incrementa la adición de antiespumante pero este disminuye la resistencia en húmedo, lo que 
provoca un aumento en la dosis de la resina de resistencia en húmedo y de nuevo vuelve a 
generar espuma, se convierte en un círculo. Debe de existir la dosis óptima de antiespumante. 
Tabla 1.3. Factores de generación de espuma. 
 
 
 
29 
I.13 Glosario 
AKD. “Alkyl Ketene Dimers” (Dímero Queteno Alquil, por sus siglas en ingles). Es un encolante 
interno que otorga la propiedad hidrófoba a las fibras de celulosa. Por lo que, el papel formado 
repele el agua en su superficie [5, 6]. 
 
 
 
 
 
 
Coalescencia. Unión de partículas de un medio disperso (generalmente gotitas o burbujas) con 
desaparición de la interfase entre ella y la consiguiente reducción de la superficie total [15]. 
Coloide. Es una partícula que tiene dimensiones lineales entre 2-10µm. Su comportamiento en una 
suspensión fibrosa es denominado por fuerzas derivadas de su superficie. Las interacciones 
químicas que ocurren en el proceso húmedo de fabricación de papel son de naturaleza coloidal. 
Consistencia. Es el peso en porcentaje de material seco a la estufa con respecto al peso total de 
una suspensión de pulpa [16]. 
CSF (Canadian Standard Freeness). Se refiere a la determinación del Freeness en el aparato que 
lleva este nombre, el resultado se expresa en mililitros [16]. 
Crosslinking. Reticulación o formación de red que presenta la resina de PAE. 
Drenado. Es la rapidez o lentitud de desgote de la pasta en la máquina de papel. Las características 
de drenado de una pulpa se miden por medio de la determinación de la velocidad con que el agua 
fluye a través de una capa de fibras que se forma sobre una platina o una malla a medida que 
avanza la prueba [16]. 
Fan Pump. Así es llamada a la bomba que impulsa la suspensión fibrosa hacia la caja de entrada en 
una máquina de papel. En las papeleras se añaden químicos en la succión de la bomba para 
aprovechar la acción de mezclado. Normalmente se encuentran en el sótano debajo de la sección 
de formación de la máquina de papel. 
Finos. Es un porcentaje de fibras que integran la composición fibrosa (“furnish”), que pasan a 
través de una malla 200 MESH (76µm). Las telas de formación son mucho más abiertas que eso y 
no retienen mucho del material definido como finos. Por su pequeño tamaño conducen a muy 
grandes áreas superficiales por unidad de peso. 
Figura 1.18. Molécula de AKD. 
 
 
 
30 
Freeness. Se denomina así a la facilidad con que drena el agua de una suspensión de pulpa 
celulósica bajo condiciones normalizadas [16]. 
Furnish. Es la mezcla fibrosa o “pasta” con la que se elabora el papel. Puede estar compuesta de: 
agua de proceso, fibras (fibra corta y fibra larga), finos de fibras, aditivos funcionales, aditivos de 
proceso y basura iónica. 
Gramaje o peso base. Es el peso por unidad de área expresado en gramos por metro cuadrado 
(g/m²). Se calcula mediante la siguiente formula [17, 18]: 
 (
 
 
) 
 
 
 
Humedad. Se entiende por humedad del papel el valor porcentual (peso/peso) de agua 
evaporable contenida en el mismo. Su magnitud se expresa en por ciento (%) [19]. 
Papel. Es un material heterogéneo de forma laminar con tres dimensiones, normalmente 
compuesto por gran cantidad de elementos celulares y materiales polimorfos, entre los que se 
encuentran los celulares en forma de cintas tubulares colapsadas llamadas fibras, los celulares no 
alargados llamados vasos, y elementos aditivos al papel como los productos químicos entre otros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reel. Se relaciona con “velocidad del Reel” es la velocidad que tiene la bobina que enrolla el papel 
formado y es útil para calcular la producción de papel. 
Ruptura de la estructura del papel. Es la respuesta a las tensiones o fuerzas aplicadas al papel, 
puede ser diferente según la dirección en que se apliquen debido a la orientación de las fibras y a 
las áreas de contacto. Estas fuerzas se pueden ejercer con el papel humedecido en el caso del 
papel Tissue, ya que su aplicación es resistir a estas fuerzas en ambientes húmedos. 
Figura 1.19. El papel: red de fibras de celulosa. 
Arreglo cristalino 
de las moléculas. 
Moléculas individuales 
de celulosa. 
Microfibrilas de celulosa. 
 
 
 
31 
 
 
 
 
CAPITULO II 
SÍNTENSIS INDUSTRIAL DE UNA RESINA DE PAE PARA 
RESISTENCIA EN HÚMEDO 
 
En este capítulo se brindan los conceptos básicos para el desarrollo, mecanismos de 
reacción, fabricación a nivel laboratorio y nivel planta de la resina de resistencia en 
húmedo de PAE. Proponiendo en base a la experiencia, las medidas que se deben de 
tomar en cuenta cuando se realiza la fabricación de este Co-Polímero. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
II. SÍNTESIS INDUSTRIAL DE LA RESINA DE RESISTENCIA EN 
HÚMEDO. 
II.1 Panorama de las resinas para otorgar Resistencia. 
En la industria del papel, existen dos amplias ramas de químicos para brindar fuerza y resistencia a 
las tensiones cortantes ejercidas sobre el papel, las cuales son: Resinas de Resistencia en Húmedo 
y Resinas de Resistencia en Seco. 
La naturaleza de las resinas de resistencia en seco principalmente son almidones o gomas, cabe 
hacer mención que las resinas de resistencia en seco, su unión entre fibras de papel es por un 
enlace covalente. 
También existen Resinas a base de Co-polímeros de Acrilamidas ya que al tener grupos de aminas 
secundarios ayudan a tener una mejor dispersión en la pulpa debido a su gran solubilidad en el 
agua, sin embargo debe de ser un polímero con pesos moleculares muy específicos, ya que si son 
de cadenas muy cortas disminuye su capacidad de ser adsorbido y la cantidad de puntos de unión 
con el hidrogeno llegan a ser insuficientes; pero si es muy grande la molécula puede generar un 
puenteo provocando la formación de flóculos y esto provocará problemas en la formación de la 
hoja y rupturas de la misma. El peso molecular adecuado se encuentra entre los 100,000 y 
500,000. Por lo anterior, las poliacrilamidas son principalmente utilizadas para los procesos de 
coagulación y floculación llevados a cabo en la planta de tratamiento de aguas en las papeleras 
por lo que es importante conocer si se aplica y la dosis de la misma, ya que estas moléculas 
intervienen como basura iónica en la formación de la hoja en la máquina de papel. 
 
 
 
 
 
 
 
Por otro lado, las resinas de resistencia en húmedo que están compuestas por Urea-Formaldehido,Melamina-Formaldehido o Poliamidas o sus derivados (Co-polímeros de Poliamidas). La principal 
característica de este tipo de resinas es que incrementa la resistencia del papel mojado cuando se 
le aplica una tensión cortante, este fenómeno es debido a los enlaces de “Van Der Waals” 
generado por la fuerte densidad catiónica que tiene este tipo de resinas. 
Figura 2.1 Molécula de Almidón. 
 
 
 
33 
 
Las resinas de resistencia en húmedo fabricadas en base de Urea-Formaldehido, Melamina-
Formaldehido son principalmente usadas en sistemas ácidos (pH= 4-6), en la actualidad están 
desapareciendo del mercado ya que las papeleras están enfocadas a la fabricación en medio 
neutro-alcalino ya que esto beneficia a la empresa reduciendo mantenimientos correctivos a las 
máquinas debido a la corrosión generada en este tipo de procesos ácidos. 
Las Resinas de PAE (Poliamina-Poliamida-Epiclorhidrina) debido a su gran densidad de carga 
catiónica beneficia los siguientes aspectos: 
1. La adsorción puede realizarse en masa. 
2. Es un polímero termoestable, significa que puede pasar a través de todo el proceso de la 
fabricación del papel sin perder sus propiedades debido a los incrementos de temperatura 
por las máquinas y/o los secadores. 
3. Tiene un mejor comportamiento en el reciclado de las mermas producidas durante la 
fabricación del papel, porque la desfibrilación se puede llevar a cabo hasta en pH=10 en 
presencia del 0.1% de hipoclorito de sodio. 
Tienen mayor rango de reacción durante los procesos modernos en la fabricación del papel, como 
se observa en la gráfica siguiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Grafica 2.1Funcionalidad sobre pH 
[7]
. 
La mejor opción es trabajar en 
medios alcalinos para dar al 
papel la resistencia en húmedo. 
Lo
n
g
it
u
d
 d
e 
ro
tu
ra
 e
n
 h
ú
m
ed
o
 (
m
) 
Resinas de 
Urea/Formaldehido 
Resinas de 
Melamina/Formaldehido 
Resinas de Epiclorhidrina 
Valor de pH 
 
 
 
34 
 
II.2 Síntesis de la resina Poliamina-Poliamida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mecanismos de la reacción. 
Mediante la sustitución de 4 pasos se lleva a cabo esta reacción de polimerización: 
1.- En esta etapa el Nitrógeno interactúa con el Carbono carbonilico parcialmente positivo debido 
a los dos Oxígenos. 
 
 
 
 
 
 
 
2.- El carbono libera carga cediéndosela al Oxigeno que toma un protón hidrogeno del nitrógeno 
para estabilizar su carga positiva. 
 
Figura 2.2. Síntesis de la Poliamina-Poliamida 
[7].
 
Figura 2.3. Paso 1 de reacción de polimerización. 
Ácido Adípico + Dietilentriamina 
---- Polimerización ---> 
 Poliamina-Poliamida + Agua 
Ácido adípico 
Dietilen triamina 
Poliamida 
Policondensacion 
 
 
 
35 
3.- El Oxigeno de un grupo hidroxilo jala un protón por puente de hidrógeno de otro grupo 
hidroxilo. 
 
 
 
 
4.- Al liberarse el grupo Hidroxilo este mismo ayuda a estabilizar al Nitrógeno tomando su 
Hidrogeno y liberando una molécula de agua. 
 
 
 
 
Requerimos eliminar el agua de nuestro sistema lo más eficientemente ya que este si no se 
elimina de nuestra reacción ocasionaría el incremento de los tiempos de fabricación y esto se 
traduce en incrementos en costos de fabricación. Después de elaborar la Poliamina-Poliamida, se 
adiciona Epiclorhidrina para obtener la resina de PAE. 
 
II.3 Síntesis de la resina PAE. 
 
Figura 2.4. Paso 3 de reacción de polimerización. 
Figura 2.5. Paso 4 de reacción de polimerización. 
Figura 2.6. Reacción de la Poliamina-Poliamida con Epiclorhidrina 
[7]
. 
Epicloridrina 
Aminocloridrina 
Sal de Azetidinio 
 
 
 
36 
Es una polimerización de adición debido a que no se obtiene otra cosa que no sea la Resina de 
PAE, el mecanismo se desarrolla en dos pasos: 
 
1.- La epiclorhidrina abre su anillo epoxi formando dos radicales: el negativo por parte del Oxígeno 
y el positivo por parte del Carbono, esto ayuda en su adición de la molécula de la Poliamina-
Poliamida. Teniendo afinidad a reaccionar con los Grupos Amina Secundarios de la resina (figura 
2.8.). 
2.- El carbono con la carga positiva interactúa con el Nitrógeno de la amina secundaria ya que 
tiene una carga parcialmente negativa lo que conlleva a la expulsión de su hidrogeno, después de 
la unión esta formará la ramificación y se estabilizará haciendo que la otra molécula 
electronegativa (Oxigeno) se estabilice con el hidrogeno liberado. 
CH2
+
Cl
O
-
N
NH
R
O
O
NH
O
R
O
H
+
 
 
 
Mediante esta co-polimerización lo que se busca al fabricar la resina de resistencia en húmedo 
(PAE) es que forme un polímero con doble funcionalidad interactiva: 
1.- Tener más puntos de anclaje a la molécula de la celulosa mediante los grupos de carga positiva, 
por lo que la epiclorhidrina realiza una reacción interna: “cuaterniza” a la amina terciaria formada. 
 
NH
N
+
NH
R
O
O
O
R
O
OH
Cl
-
 
 
Figura 2.7.Cuaternización 
Figura 2.8. Poliamina-Poliamida cuaternizada por la Epiclorhidrina. 
 
 
 
37 
2.- En este momento se puede llevar acabo un entrecruzamiento de las cadenas llamado 
“Crosslinking” 
 
 
III.- La Mejor propuesta para maximizar las uniones de “Van der Waals” (interacción entre grupos 
-OH y +R) posibles es adicionar un agente entrecruzante, por ejemplo el formaldehido. 
 
 
 
 
 
 
Se hace mención que se tiene un polímero formado de varias cadenas lineales lo que puede 
ocasionar también este tipo de cuaternización del co-polímero: 
 
 
 
 
 
Donde el halogenuro de alquilo interactúa con la amina terciaria de la molécula vecina provocando 
la formación de una red que esto nos ayudará de una manera eficiente en la aplicación de la resina 
de resistencia en húmedo. Esta última forma del “Crosslinking”, ocurre en mayor porcentaje, en 
base a la Teoría de las tensiones de Adolf Von Baeyer [20]. 
Figura 2.10. Entrecruzamiento con formaldehído. 
Figura 2.11. Variación del Entrecruzamiento. 
Figura 2.9. Crosslinking 
[7]
. 
Cl
-
OH
NH
N
+
N
R
O
O
O
R
O
OH
Cl
-
OH
OH
N
N
R
O
O
OH
N
+
O
R
O
NH
N
+
NH
R
O
O
O
R
O
OH
O
H H+ 
 
Cl
-
N
NH
R
O
O
OH
N
O
R
O
OH
OH
N
OH
N
+
N
R
O
O
O
R
O
OH
Cl
 
 
 
38 
II.4 Análisis para la síntesis de la resina de PAE. 
Especificaciones Solicitadas como 
producto terminado
Viscosidad, Apariencia, pH y 
la que mas importar para nuestro cliente 
seria el Porcentaje de Sólidos Totales 
(%S)
Analisis Tecno-Economico enfocado al 
"Costo-beneficio"
El Porcentaje del costo de 
fabricación no debe de exceder del 50-
60% de precio de venta (ojo este valor 
puede llegar a cambiar dependiendo de el 
Volumen de Venta)
Elección de Materias primas
De acuerdo al mecanismo de reacción 
se debe de elegir la materia prima que mejor se 
acople al proceso y que sea la mas rentable para la 
empresa 
Se puede Usar Acido Adípico o el 
Oxepano-2,7-diona que es el anhídrido del acido 
Adípico con uno disminuirá el tiempo de fabricación 
pero es un material de especialidad puede a que 
llegue a tener un precio mas elevado
Tener a la mano contratipos que 
ayuden nuestro proceso. y un 
estudio previo de catlizadores y 
adicion de aditivos de proceso.
Equipo necesario para la 
preparación de la Poliamida:
Reactor de Vidrio
Condensador de Vidrio
Parrilla de calentamiento
Agitador Neumático
Bascula analítica
Vaso de precipitados
Termometro
Servicios necesario para la 
preparación de la Poliamida:
Electricidad
Agua de Enfriamiento
Equipo necesario para la 
preparación de la PPE:
Reactor de Vidrio
Condensador de Vidrio
Parrilla de calentamiento
Agitador Neumático
Bascula analítica
Vaso de precipitados
Termometro
Servicios necesario para la 
preparación de la PPE:
Electricidad
Agua de Enfriamiento
Desarrollo de la Poliamida.
Mediante la manipulando 
las varíales se realiza un plan de 
como ejecutara el sistema de 
experimentos teniendo como 
procedimiento en cada formulagenerada un mínimo de 10 
experimentos culminados 
satisfactoriamente para desarrollar la 
propuesta para la fabricación en 
campo
Desarrollo de la PPE.
Mediante la manipulando 
las varíales se realiza un plan de 
como ejecutara el sistema de 
experimentos teniendo como 
procedimiento en cada formula 
generada un mínimo de 10 
experimentos culminados 
satisfactoriamente para desarrollar la 
propuesta para la fabricación en 
campo
 
Diagrama 2.1.Síntesis de la 
resina de PAE. 
 
 
 
39 
II.5 Producción nivel laboratorio. 
Durante la fabricación a nivel laboratorio de la 
Poliamina-poliamida se ocupan los siguientes 
materiales: 
 
 Matraz de III vías. 
 Condensador de vidrio. 
 Vaso de precipitados. 
 Termómetro. 
 Parrilla eléctrica. 
 Agitador eléctrico. 
 
 
 
Es una polimerización en masa por lo que se deben agregar todas las materias primas desde el 
comienzo, como el ácido adípico que es un sólido y se debe fundir; una vez líquido se adiciona 
lentamente el DETA (Dietilentriamina) para evitar sublimar la mayor cantidad de este. 
Una vez dentro todas las materias primas, elevar el calor hasta la temperatura de proceso, durante 
la polimerización se libera agua por lo que se debe eliminar del sistema por medio de un 
condensador y recolectarla en un vaso de precipitados para después pesar el agua para 
monitorear el avance de reacción. 
Alcanzada la viscosidad requerida, sólidos e índice de acidez, se prosigue a diluir y en paralelo se 
corta el suministro de calor de la parrilla para detener la polimerización. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.12.Montaje de material en Laboratorio. 
 
 
 
40 
Cuando la Resina de Poliamina-Poliamida está terminada, vaciar en un matraz de mayor tamaño 
para realizar la polimerización con la Epiclorhidrina y los agentes entrecruzantes. 
 
Se colocan los siguientes materiales al 
sistema: 
 Recipiente que funcione como agua de 
enfriamiento. 
 Bureta: adicionador de monómero con 
flujo controlado. 
 Columna de reflujo para retornar el 
monómero que se sublime. 
 Termómetro. 
 Agitador eléctrico. 
 
 
Durante la co-polimerización se debe cuidar la temperatura todo el tiempo que dure el proceso, 
debido a que la reacción es exotérmica y si saliera de los parámetros de la temperatura de 
operación, el punto de sobre-polimerización “gelación” se acercaría rápidamente. 
En consecuencia la adición de monómero (Epiclorhidrina) se realiza a un flujo controlado ya que 
esta es una polimerización por adición. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.13. Material de Laboratorio para la co-polimerización. 
Gráfica 2.2.Punto de Sobre-polimerización. 
40 60 80 100 
Temperatura (°C) 
V
is
co
si
d
ad
 (
cp
s)
 
 
 
 
41 
II.6 Producción nivel planta 
Una vez concluido con la experimentación a nivel laboratorio y haber adquirido la experiencia 
sobre el comportamiento de la resina durante el proceso de fabricación, es muy importante 
realizar un estudio de las condiciones de operación de los reactores al fabricarla. 
La reacción de Poliamina-Poliamida, la reacción con la Epiclorhidrina es exotérmica por lo que la 
temperatura se eleva de forma muy rápida, lo que puede provocar que la resina se “gele”( sobre 
entrecruzamiento de las cadenas), por lo que debemos de tener un sistema de enfriamiento 
eficiente y un protocolo de “Medidas a tomar cuando se descontrole la resina”, ya que por muy 
básico que sea el reactor, si un lote de 9 Toneladas se “gela” son alrededor de 8,000 $/diarios de 
reactor parado + horas hombre al sacar el material del reactor, paros de producción y disminución 
de la producción horaria y considerar que es una condición insegura para la planta. 
Por lo que se propone las condiciones y los equipos mínimos a considerar para la fabricación de la 
resina de PAE. 
P-1
Línea de Servicio de Agua
Línea de Servicio de Vapor
Line de operación
1
2
3
4
5
6
7
9
8
8
10
11
12
13
 
 
Diagrama 2.2. DTI de reactor para la síntesis de la resina PAE. 
 
 
 
42 
Descripción de los elementos del Sistema de fabricación de la resina de PAE. 
1.- Tolva. 
Embudo de tamaño industrial al cual se vierten los materiales pulverizados o de partículas 
granulares, por lo general se colocan en la parte superior debido a que su adición al reactor es por 
medio de caída libre (gravedad). 
2.- Tanque de Disolución. 
Es un equipo auxiliar el cual se vierte del material diluyente. Su ubicación debe de ser en la parte 
superior para que su adición sea por caída libre, en ocasiones se puede colocar debajo del reactor 
para dejar caer la resina y así diluir sin embargo esta manera no es la más indicada debido a que la 
viscosidad de la resina es alta y el tiempo de dilución es demasiado, en ocasiones si se encuentra 
en una viscosidad de corte por encima de la especificación existe el riesgo que se “gele” por lo que 
la resina mientras cae se podría tapar algún ducto y generaría mayores problemas de limpieza. 
III.- Reactor. 
Es un tanque el cual está diseñado para trabajar a altas temperaturas y presiones contando con 
equipos auxiliares que le ayudaran para la fabricación de la resina de PAE. 
4.- Válvula de seguridad 
Sirve para evitar un colapso del reactor y evitar un accidente de trabajo al personal que opera el 
reactor. Si la válvula detecta sobrepresurización en el reactor, se abre inmediatamente liberando 
la presión del reactor hacia la atmosfera o un tanque enterrado. Esta presurización se puede dar 
cuando el condensador se encuentra ya saturado de mucha materia prima o de la misma resina. 
Por lo que se deben programar jornadas de limpieza en el condensador. 
5.- Sistema de Agitación con variador y reductor. 
Este sistema sirve para homogenizar y controlar la viscosidad durante la polimerización, se debe 
de contar con agitación controlada con ayuda de un variado para realizar una rampa de agitación 
de III0 – 70 RPM, 
6.- Serpentín de enfriamiento (Envenado al Reactor). 
Es una serie de tuberías que se encuentran alrededor del reactor que sirven para controlar la 
temperatura de operación debido a que nuestra reacción es exotérmica, el sistema de 
enfriamiento es con agua a temperatura de operación 5°C -7°C y con una presión de III.5kg/cm2. 
7.- Serpentín de calentamiento de Aceite Térmico. 
Es un serpentín que se encuentra dentro del reactor, este sistema sirve de calentamiento con 
aceite térmico operando con temperaturas aproximadas de 250 °C en el nodo de distribución. 
 
 
 
43 
8.- Válvulas “Extracma”. 
En ocasiones las válvulas se saturan de resina y se dificulta su operación por lo que se propone 
usar estas válvulas las cuales al abrir y cerrar lo hacen con ayuda de un pistón por lo que al 
momento de operarlas si se encuentran incrustadas de la resina evitan que se atoren y a su vez 
evitar algún incidente. 
9.- Válvula de muestreo. 
Durante la polimerización de la resina para Resistencia en Húmedo se debe de estar 
monitoreando la viscosidad, sólidos y acidez para conocer el avance de la reacción por lo que esta 
válvula nos ayuda a retirar una pequeña muestra del reactor sin la necesidad de abrir el reactor 
por la entrada hombre 
10.- Condensador. 
Este equipo auxiliar sirve para condensar (enfriar el material provocando que cambie de fase de 
gas a liquido) todo aquel material que sale del reactor. Este a su vez cuenta con equipos auxiliares 
que ayudan a su operación: 
11.- Tanque de aguas Isotrópicas. 
Sirve para recolectar los materiales condensados, cuenta con una mirilla de acrílico que ayuda a 
visualizar la separación de fases y así nos ayuda a conocer en qué momento debemos separar la 
epiclorhidrina del agua y solo regresar la epiclorhidrina al reactor. 
12.- Tanque recolector. 
En este equipo se recolecta el agua de reacción que liberamos, mencionada anteriormente en la 
fabricación de la poliamida, se puede medir el nivel de agua que llevamos recolectado y asíes otra 
forma de conocer cómo va el avance de reacción de nuestra poliamida. 
13.- Tanque de Monómeros 
Este tanque nos servirá a dosificar el monómero que utilicemos durante la polimerización con 
ayuda de una bomba dosificadora que controlará el gasto de alimentación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
II.7 Método sugerido de Fabricación Nivel Planta 
Se adiciona el 
Acido Adipico en 
la tolva.
Se adiciona la 
DietilenTriamina 
en al tanque de 
monómeros
Lo materiales previamente 
cargados se dosifican al 
reactor mientras se inicia 
el calentamiento
Una vez fundido el 
material adicionar 
la DietilenTriamina
Iniciar la reacción 
recolectando en el tanque 
de aguas aseotrópicas el 
agua de reacción y 
regresando la 
DietilenTriamina 
Ir recolectando el agua y 
pesarla para conocer 
como va el avance de 
reacción
Tomar una muestra cada 
hora y analizarla en 
viscosidad y índice de 
acides para conoces el 
avance de reacción
Cuando los valores de índice de 
acides, viscosidad lleguen a los 
puntos de corte marcados por 
laboratorio de control de calidad 
Iniciar el Enfriamiento y 
adicionar agua de 
dilución para terminar 
con la reacción.
Tomar muestra 
para 
características 
finales.
¿Alanzo viscosidad y 
Índice de acides de corte?
No
Si
Iniciar 
Calentamiento
Cargar Agua 
Suavizada en el 
tanque de dilucion
Iniciar Agitacion
¿Esta 
Aprobada?
Se inicia 
calentamiento 
nuevamente
Se realiza un 
Ajuste
Si
No
Se carga al tanque de 
monómeros la 
Epiclorhidrina
Una vez alanzada la 
temperatura de reacción se 
contra el calentamiento y se 
inicia la adición del material 
del tanque de monómeros
Tomar una muestra cada 
hora y analizarla en 
viscosidad y índice de 
acides para conoces el 
avance de reacción
¿Alanzo viscosidad y 
Índice de acides de corte?
Cuando los valores de índice de 
acides, viscosidad lleguen a los 
puntos de corte marcados por 
laboratorio de control de calidad 
Iniciar el Enfriamiento y 
adicionar agua de 
dilución para terminar 
con la reacción.
Cargar Agua 
Suavizada en el 
tanque de dilucion
Tomar muestra 
para 
características 
finales.
Se realiza un 
Ajuste
¿Esta 
Aprobada?
Lista la PPE 
para el envazado
Si
Si
No
No
 
Diagrama 2.3. Sugerencia de fabricación. 
 
 
 
45 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPITULO III 
APLICACIÓN EN EL LABORATORIO Y A NIVEL 
PLANTA 
 
A lo largo de este capítulo se expresará la aplicación de la Resina de PAE en laboratorio y 
en planta; se expondrán las variables que existen antes y durante su aplicación, así como 
las variables a controlar; como interpretar los resultados, sugerencias de proceso para la 
mejora del desempeño y acciones especializadas a cada situación para asegurar su 
funcionamiento. 
 
 
 
 
46 
III. APLICACIÓN 
III.1 Laboratorio 
III.1.1 Adición de la resina de PAE en laboratorio. 
Consiste en la elaboración de probetas de papel Tissue con la resina de resistencia en húmedo. Es 
necesario fabricarlas en el laboratorio con un método rápido y fiable que permita una secuencia 
de realización de hojas rápida bajo unas condiciones similares. Para la realización de las probetas, 
se utilizó papel higiénico, ya que este no contiene resina de PAE. 
 
 
Se pesa una muestra de 
5g de papel tissue con 
variacion de 0.005g. 
Se coloca la muestra con 
1000ml de agua en un 
pulper de laboratorio. 
Se inicia la 
desintegración a 70 
R.P.M. 
Detener el pulper 
despues de tres 
minutos. 
Adicionar la dosis de 
resina correspondiente y 
agitar. 
Tomar una alicuota de 
300ml de la mezcla y 
adicionarlos al formador 
de hojas. 
Adicionar agua hasta la 
marca interna del 
formador. 
Agitar la mezcla con el 
agitador perforado. 
Reposar la mezcla cinco 
segundos. 
Abrir la válvula de 
evacuación de agua del 
formador. 
Esta evacuación por 
gravedad, provoca un 
vacio con lo que elimina 
la mayor parte del agua 
del papel formado. 
Retirar la hoja formada 
con ayuda de los discos 
de secado. 
Prensar la muestra con 
el rodillo para retirar el 
exceso de agua. 
Colocar y asegurar las 
hojas formadas en los 
aros de secado e 
introducir en la estufa. 
Secar durante tres 
minutos a 110°C. 
El papel esta listo para 
ser analizado. 
Diagrama 3.1. Método de Realización de Probetas. 
 
 
 
47 
Consistencia de la pasta. 
III.1.2 Desarrollo experimental. 
Dosis de Resina de PAE. 
La dosis a nivel laboratorio de la Resina de PAE va del 0.50-2.50% en relación con la cantidad en 
masa de fibra. 
Para la realización de las probetas, pesar 5g de papel Tissue sin resina de resistencia en húmedo y 
desintegrar con 1000ml de agua, se puede calcular la consistencia: 
 
 
 
Ahora, si manejamos una dosis de 0.50% de resina, se calculan los mililitros que se deben de 
adicionar a la pasta: 
 
 
 
 
Usando la densidad de la Resina de PAE, se obtiene la dosis en mililitros: 
 
 
 
 
 
Se calculan las demás dosis de la misma manera, en intervalos de 0.50%, generando la siguiente 
tabla: 
Partida 
Dosis de Resina de PAE 
% ml 
1 0.50 0.024 
2 1.00 0.047 
3 1.50 0.071 
4 2.00 0.094 
5 2.50 0.118 
 
 
Para comprobar la efectividad y disminuir la desviación de error, se realizan y se analizan tres 
probetas de cada dosis; además de probetas en blanco (sin resina) como referencia. 
 
 
 
 
Tabla 3.1. Dosis de Resina de PAE. Laboratorio. 
 
 
 
48 
III.1.3 Resultados 
Se presentan los resultados arrojados por el tensiómetro en g/pulg. 
Partida 
Dosis de Resina de PAE Resistencia en Húmedo (g/pulg) 
% ml 1 2 3 Promedio 
1 0.50 0.024 186 180 182 182.67 
2 1.00 0.047 216 217 222 218.33 
3 1.50 0.071 286 277 289 284 
4 2.00 0.094 351 359 349 353 
5 2.50 0.118 402 398 407 402.33 
6 Blanco 48 50 52 50 
 
En la tabla III.2se expresa el aumento de resistencia en húmedo en medida que aumenta la dosis 
de resina de PAE, de igual forma, la probeta que no tenía resina no presento mucha resistencia, 
representa el 27.III7% de la resistencia generada por la dosis de 0.50%. Por la estructura del papel, 
es difícil obtener un valor de resistencia similar a las probetas de la misma dosis. En la gráfica III.1 
se observa claramente el aumento de la resistencia. 
 
 
 
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 0.5 1 1.5 2 2.5
R
e
si
st
e
n
ci
a 
e
n
 H
ú
m
e
d
o
 (
g/
in
) 
Dosis de resina de PAE (%) 
Resistencia en Húmedo 
Tabla 3.2. Resultados de Pruebas de Laboratorio. 
Gráfica 3.1. Resultados de Pruebas de Laboratorio. 
 
 
 
49 
III.2 Planta 
ADICIÓN Y ANÁLISIS DE LA RESINA DE PAE A NIVEL INDUSTRIAL. 
III.2.1 Introducción. 
El empleo de la poliamino-poliamida-epiclorhidrina en planta conlleva a analizar demasiados 
factores para poder alcanzar su máximo desempeño. Se presentan algunos a continuación: 
I. Materia prima. La materia prima puede provenir de diversas fuentes, puede ser fibra 
virgen que sería lo ideal para la fabricación de papel, pero es de mayor costo, por otra 
parte la fibra secundaria o reciclada es más barata pero esta fibra puede ser de muy baja 
calidad, o sea, fibra muy corta, lo cual, no ayuda en la fabricación de un papel de buena 
calidad por su considerable cantidad de finos. 
II. Proceso. Todas las máquinas papeleras son diferentes, algunas más complejas con 
sistemas automáticos de detección de humedad, espesor computarizado y análisis de 
cargas, otras más austeras sin sistema de limpieza y otras que tienen más de 100 años. 
Debido a esta gran diversidad de sistemas la resina debe de funcionar. 
III. Agua. El agua es uno de los factores más importantes y de menos atención en las 
máquinas papeleras. Ya que las fibras y los químicos están contenidas; en ella se disuelven 
los aditivos, hidrata e hincha las fibras y proporciona el ambiente adecuado para que se 
realicen todas las interacciones