PROCESOS DE LA ELABORACIÓN DEL PAPEL PARA LA PRODUCCIÓN DE CARTÓN CORRUGADO

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PROCESOS DE LA ELABORACIÓN 
DEL PAPEL PARA LA PRODUCCIÓN 
DE CARTÓN CORRUGADO
PROCESOS DE LA ELABORACIÓN 
DEL PAPEL PARA LA PRODUCCIÓN 
DE CARTÓN CORRUGADO
Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo
Red 313rt0477: Mejoras en la fabricación de láminas de Cartón ondulado (Corrugado) por el 
uso controlado de materias primas, calor, almidones y procesos de manufactura.
Autores:
Bruno Becerra Aguilar, José de Jesús Rivera Prado, 
José de Jesús Vargas Radillo, Rogelio Ramírez Casillas,
 Fernando NavarroArzate.
Coordinador de la red: 
Nelson A. Quintanilla Juárez. 
Universidad Don Bosco, El Salvador.
Mejoras en la fabricación de cartón corrugado por el uso controlado de 
materias primas, calor, almidones y procesos de manufactura.
Departamento de Madera, Celulosa y Papel CUCEI, 
Universidad de Guadalajara, Mexico.
Editorial Universidad Don Bosco, 2014. 
Diagramación: Marcela Altamirano de Madrid.
Hecho el depósito que marca la ley.
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio,
 electrónico o mecánico sin la autorización de los autores.
Procesos De La Elaboración Del Papel Para La Producción Del
Cartón Corrugado/ Bruno Becerra Aguilar, José de Jesús Vargas Radillo, 
Fernando Navarro Arzate, José de Jesús Rivera Prado, 
Rogelio Ramírez Casillas. 1a ed.--San Salvador, El Salv. : Editorial 
Universidad Don Bosco, 2014.
196p. : il. ; 28 cm.
ISBN 978-99923-50-63-8
1. Papel-Cartón corrugado --Industria-El Salvador. 2. Procesos de
 fabricación. I. Becerra Aguilar, Bruno, 1972- coaut. II. Título.
621.7
P963
sv
Introducción...............................................................................................................................................
PRIMERA PARTE
FIBRAS, SU ADECUACIÓN Y DESARROLLO PARA LA ELABORACIÓN DEL CARTÓN...................
1. Materias primas para la elaboración del cartón................................................................................
¿Cómo se podría definir el Cartón?.......................................................................................................
1.1 Fibras para el cartón ........................................................................................................................... 
 1.1.1 Fibras de acuerdo con su origen..........................................................................................
 1.1.2 Fibras de acuerdo con su proceso de obtención..................................................................
 1.1.3 Fibras de acuerdo con los ciclos de uso..............................................................................
1.2 Minerales utilizados.............................................................................................................................. 
Tipos de minerales.....................................................................................................................................
1.3 Agua en el cartón.................................................................................................................................
1.4 Aire en el cartón ..................................................................................................................................
1.5 Sustancias químicas en el cartón......................................................................................................... 
1.6 El almidón............................................................................................................................................ 
1.7 Abrillantadores ópticos........................................................................................................................
2. Proceso de desfibración..................................................................................................................... 
2.1 Objetivo de la desfibración..................................................................................................................
2.2 Fuerzas que actúan en el proceso de desfibrado............................................................................... 
2.3 Parámetros en el proceso de desfibrado............................................................................................
3. La refinación de la celulosa................................................................................................................
3.1 Proceso de refinación.......................................................................................................................... 
3.2 Equipos utilizados en la refinación.......................................................................................................
3.3 Medición de la refinación......................................................................................................................
3.4 Factores que influyen en la refinación desde el punto de vista del proceso........................................ 
3.5 Factores que afectan la refinación desde el punto de vista morfológico.............................................
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Contenido
3.6 Factores que afectan la refinación desde el punto de vista químico......................................... 
3.7 Teoría de la refinación................................................................................................................
3.8 La refinación y las propiedades físicas del papel.......................................................................
4.Proceso de limpieza centrífuga......................................................................................................
4.1 Descripción del ciclón centrífugo.................................................................................................
4.2 Tipos de ciclones..........................................................................................................................
4.3 Operación del ciclón....................................................................................................................
4.4 Movimiento de las partículas en un ciclón....................................................................................
4.5 Grado de separación de un ciclón................................................................................................
4.6 Características de un ciclón de mediana y alta densidad............................................................
4.7 Variables que afectan la eficiencia de un ciclón..........................................................................
4.8 Los ciclones centrífugos y la limpieza de la suspensión fibrosa..................................................
4.9 Sistemas de limpieza para baja consistencia...............................................................................
4.10 Sistema de elutriación ..............................................................................................................
5. Proceso de Depuración....................................................................................................................
5.1 Tipos de depuradores..................................................................................................................
5.2 Operación de un depurador cerrado o presurizado.....................................................................
5.3 Tratamiento de los rechazos de los depuradores........................................................................
5.4 Ubicación y número de depuradores............................................................................................
6. Agitación de la pasta.........................................................................................................................
7. Dosificación y mezcla de las fibras..................................................................................................
Bibliografía.........................................................................................................................................SEGUNDA PARTE:
PROCESOS DE ESTRUCTURACIÓN DE LA LÁMINA DE CARTÓN Y ELIMINACIÓN DE AGUA 
POR PRESIÓN MECÁNICA..............................................................................................................
Introducción............................................................................................................................................
1. Caja distribuidora..............................................................................................................................
1.1 ¿Qué es el cartón? ....................................................................................................................
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1.2 ¿Cuál es el objetivo de la caja distribuidora?.......................................................................................
1.3.- Caja distribuidora abierta................................................................................................................... 
1.4 Caja presurizada..................................................................................................................................
1.5 Caja distribuidora hidráulica.................................................................................................................
 1.5.1 Partes de la caja hidráulica converflo...................................................................................
1.6 Altura de la pasta dentro de la caja distribuidora y la velocidad de la máquina de papel....................
1.7 Orientación de las fibras......................................................................................................................
1.8 Control de peso base..........................................................................................................................
1.9 Perfil del peso base.............................................................................................................................
2. Estructuración de la lámina de cartón...............................................................................................
2.1.- ¿Qué es el cartón?............................................................................................................................
2.2 Formación de la lámina de cartón.......................................................................................................
2.3 Equipos para formar y estructurar el cartón........................................................................................
2.4 Formación del liner y médium en formadores Fourdrinier...................................................................
3.6 Cilindro de succión de la tela...............................................................................................................
2.7 Formadores de doble tela en la elaboración del liner y médium.........................................................
3. Proceso de prensado..........................................................................................................................
3.1 Importancia del sistema de prensas....................................................................................................
3.2 Paso de la hoja del formador a prensas..............................................................................................
3.3 Objetivo del rodillo de levantamiento o pick-up...................................................................................
3.4 Rodillos para prensas..........................................................................................................................
3.5 Proceso de prensado...........................................................................................................................
3.6 Comportamiento de la hoja durante el proceso de prensado..............................................................
3.7 Comportamiento de la hoja y el fieltro durante el proceso de prensado.............................................
3.8 Comportamiento del fieltro durante el proceso de prensado...............................................................
3.9 Vestidura para prensas o fieltros.........................................................................................................
Bibliografía............................................................................................................................................... 
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Introducción
 La fabricación del papel es algo que encuentra eco y fascina a muchas personas y en 
realidad si se analiza este producto, podemos darnos cuenta que su historia es legendaria y que 
su elaboración, en cuanto a la formación y estructuración de la hoja de papel, muy poco ha cam-
biado desde la invención china hasta nuestros días.
 Los chinos lograron elaborar una red fibrosa mediante el proceso de filtración, proceso 
que aún en los más modernos formadores de la actualidad sigue siendo el principio por el cual 
elaboran la hoja de papel.
 Esta fascinación que atrae a muchas personas sobre la elaboración del papel les lleva a 
encon- trar, muchas de las veces, una distracción o un trabajo propiamente dicho con ello. Sin 
embargo, no solo es tomar y “moler” un pedazo de papel en agua y con esa suspensión elaborar 
en una red, una hoja de papel; muy pocos se ponen a analizar lo que se debe hacer con la fibra 
para obtener la mejor hoja de papel posible; por ejemplo, esa palabra de “moler” el papel, nos 
lleva a pensar que el papel está elabo- rado con una serie de fibras y otros materiales, que solo 
con la cualidad de que sean pequeños pueden formar una capa de materiales que después de 
secarse se comporten como cualquier papel. La palabra moler para un papelero debe salir de su 
léxico, ya que no es propiamente el moler la fibra el proceso inicial para elaborar el papel a partir 
de una placa de celulosa o de papel recuperado, sino el separar de la mejor manera las fibras 
que componen dicha placa o papel, con el fin de que al separarlas mantengan sus propiedades 
morfológicas de acuerdo con las que ya tenían originalmente cuando formaban ese placa o ese 
papel o cartón.
 Por tanto, los procesos que se llevan a cabo en la preparación de pastas, están encamina-
dos a proveer a la fibra de ciertas cualidades que le permitan no solo elaborar un papel que sea 
agradable al tacto o a la vista sino que se forme una red fibrosa con las características necesarias 
para que sea un producto útil para la aplicación a que sea destinado.
Primer Parte
Fibras, su adecuación y desarrollo
para la elaboración del cartón
Mejoras en la fabricación de cartón corrugado por el uso controlado de 
materias primas, calor, almidones y procesos de manufactura.
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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1. Materias primas para la elaboración del cartón
El cartón es un producto que está elaborado con materiales fibrosos mezclados con minerales y otros 
productos químicos.
¿Cómo se podría definir el Cartón?
“Es una lámina plana formada por fibras vegetales, agua, aire, minerales y sustancias químicas”. 
Ver figura No. 1.
 
El cartón puede contener todos los materiales enunciados o solo algunos de ellos, ello corresponde 
al tipo y características del papel que se desea elaborar.
Por ejemplo un papel “bond”, si contiene todos los materiales, porque para manifestar todas las 
propie- dades necesarias para su uso, requiere de su presencia. Estas propiedades son: peso base, 
calibre, blancura opacidad, encolado, lisura, principalmente. El peso base, es dado por la cantidad 
de materiales sólidos (fibras y minerales) presentes en un metro cuadrado del papel. El calibre es 
dado por la cantidad de materiales sólidos (fibras y minerales) presentes en un metro cuadrado del 
papel. La blancura y la opacidad son propiedades que aportala estructura del papel auxiliada por 
los minerales adicionados. La lisura es aportada por la calandria pero influenciada por la cantidad 
de minerales presentes en la superficie del papel. El encolado es una propiedad que permite regular 
la absorción de los líquidos por el papel en función de la impermeabilidad dada a las fibras por las 
sustancias químicas adicionadas a la suspensión fibrosa para este fin.
Ahora si se analiza el papel para elaborar sacos, las propiedades que requiere para este uso son 
diferentes a las características del papel “bond”. Las propiedades principales requeridas por el papel 
para sacos
Figura No. 1, Materiales que pueden formar parte de la estructura del cartón
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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son las siguientes: peso base, calibre, tensión, rasgado, encolado, porosidad, explosión. El peso 
base es dado por la cantidad de materiales sólidos (fibras y minerales) presentes en un metro cua-
drado del papel. El calibre es dado por la cantidad de materiales sólidos (fibras y minerales) presen-
tes en un metro cuadrado del papel. La tensión, el rasgado y la explosión son propiedades aportadas 
al papel por los distintos tipos de fibra y su desarrollo en el proceso de refinación. El encolado es una 
propiedad que per- mite regular la absorción de los líquidos por el papel en función de la impermeabi-
lidad dada a las fibras por las sustancias químicas adicionadas a la suspensión fibrosa para este fin. 
La porosidad del papel es aportada por la estructuración de la hoja de papel. Ver figuraNo. 2. 
 Papel para escritura e impresión y papel para sacos. Es pues evidente que en los papeles 
antes descritos se tienen propiedades diferentes y en uno de ellos, el papel para sacos, lo que se 
requiere es la manifestación de las propiedades físicas y, por lo tanto, es absolutamente necesario 
evitar el uso de materiales que puedan afectarlas como sería en este caso el uso de minerales.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.1 Fibras para el cartón 
 Uno de los materiales fibrosos con los que se elabora el cartón son fibras vírgenes, las cuales 
se pueden clasificar en fibras largas y fibra corta.
 La fibra larga es importante en la elaboración de este cartón, porque además de ayudar a 
es- tructurar la hoja de cartón le aporta resistencias de acuerdo con los estándares propios para este 
tipo de cartón y para soportar las tensiones creadas por los tiros durante la elaboración del papel.
 La fibra corta, también aporta resistencias y ayuda a darle cuerpo al cartón.
 Para entender claramente lo que es una fibra, es necesario profundizar en el estudio de las 
fibras, en general, y como primera clasificación podemos dividirlas de la siguiente manera:
Figura No. 2, Papel para escritura e impresión y papel para sacos
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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• De acuerdo con su origen
• De acuerdo con su proceso de obtención
• De acuerdo con los ciclos de uso (virgen o reciclada)
1.1.1 Fibras de acuerdo con su origen
Las fibras utilizadas normalmente en la elaboración del cartón pueden provenir de: 
• Plantas maderables
 -Maderas blandas
 -Maderas duras
• Plantas anuales
 -Caña de azúcar 
 -Algodón
 -Arroz
Las maderas blandas son aquellas que proviene de las conífieras como el pino.
Las maderas duras son aquellas que provienen de las latifoliadas, es decir, todo el resto de las ma-
deras que no son confieras como el encino, eucalipto, etc.
Las maderas blandas son, por lo general, poco densas, es decir, tienen mayor número de espa- 
cios en su estructura y mayor cantidad de lignina; por el contrario, las maderas duras tienen por lo 
general, una alta densidad, lo que lleva a una estructura de pocos espacios y cantidades de lignina 
menores que las maderas blandas. Ver figura No. 3.
Figura No. 3, Plantas maderables
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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No solamente en la elaboración del cartón se utilizan plantas maderables, también se utilizan plantas 
no maderables como: La caña de azúcar, el algodón, el lino, la paja de arroz, etc. Ver figura No.4.
 Normalmente, una de las características fundamentales de la fibra que más importa a un 
pape- lero es su longitud. Si hablamos de longitud en las fibras, las fibras de maderas blandas son 
más largas que las fibras de maderas duras. Si esta comparación la llevamos hasta las plantas anua-
les, en estas las dimensiones son muy diversas, pues puede haber fibras, como la del algodón, de 
una longitud muy grande (30 mm) y fibras como la del bagazo de caña cuya longitud es pequeña (1.4 
mm).
 La importancia de la longitud de la fibra para un papelero radica en la necesidad que tiene de 
poder tratarla y desarrollarla en la refinación, con el fin de proporcionarle características de fibrilación 
y flexibilidad, que finalmente se traducirán en un papel de formación y propiedades buenas. En este 
sen- tido, la fibra larga permitirá al papelero, opciones diversas para dar al cartón las propiedades 
deseadas de acuerdo con su uso final.
Al clasificar una fibra bajo sus características morfológicas, sus principales propiedades son las 
siguientes:
• Longitud de fibra, mm 
• Diámetro de fibra, mm
• Grosor de la pared, mm
• Diámetro del lumen, mm
• Factor Runkel
Figura No. 4, Plantas anuales
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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• Coeficiente de rigidez
• Coeficiente de flexibilidad 
• Esbeltez
¿Por qué, es importante el conocer las propiedades morfológicas de la fibra?
El conocer de antemano las características morfológicas de la fibra, permite determinar teórica- men-
te su comportamiento en el desarrollo por el trabajo mecánico de la refinación y las facultades que 
ésta desarrollará para su enlace con las demás fibras.
Por ejemplo, si la guía para determinar si una fibra es apta para hacer papel, es el factor Runkel; 
en este caso se toman en cuenta el grosor de la pared y el diámetro del lumen, espacio hueco del 
interior de las fibras.
Factor Runkel = 2W / l
Donde W = Grosor de la pared de la fibra
l = Diámetro del lumen
Ver figura No. 5, Grados de factor Runkel (Larios 1979)
Otra propiedad también deseable en la fibra es la flexibilidad, propiedad que le permite a la fibra te-
ner mayores posibilidades de unión interfibrilar, cuando esta colapsa durante el proceso de secado, 
además de ser útil en papeles que requieren de propiedades como el doblez.
Coeficiente de Flexibilidad = I / D 
Donde:
I = Diámetro del lumen 
D = Diámetro de la fibra
Ver figura No. 6, Tipos de pared de las fibras.
Figura No. 5, Grados de factor Runkel
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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¿Qué importancia tiene que una fibra tenga un grado de rigidez alto o bajo?
 Es importante, porque una fibra con paredes muy gruesas no se colapsa, tiene muy poca 
super- ficie de contacto y por ello la unión interfibrilar será muy pobre. Por otra parte, si la fibra tiene 
una pared media o delgada, se colapsarán parcialmente y habrá unión interfibrilar buena; lo mismo 
sucederá si la fibra es muy delgada.
 Es pues notorio que el conocimiento de las características morfológicas de una fibra, puede 
ser un buen punto de partida para la selección de una materia prima, de acuerdo con las caracterís-
ticas del papel que se desea producir, en función de su uso final.
1.1.2 Fibras de acuerdo con su proceso de obtención
 Las fibras que originalmente tienen una longitud determinada, de acuerdo con el tipo de 
planta de la que provienen, y sólo la conservarán si el proceso de obtención de pulpa celulósica lo 
permite. Por ejemplo, una madera de pino que tiene fibras con una longitud promedio de 3 mm, esta 
conservará su longitud, si el proceso de pulpeo aplicado es químico, pero se acotará en la medida 
que se utilicen pro- cesos semiquímicos, y mecánicos de alto rendimiento.
 De acuerdo con esto,¿qué tipos de proceso de obtención de celulosa son los más comunes?
Para la obtención de pulpa celulósica para cartón se tienen los siguientes tipos de procesos:
 
• Proceso mecánico
• Termomecánico
• Quimicotermomecánico 
• Semiquímico
• Químico
Figura No. 6, Tipos de pared de las fibras (Larios 1979)
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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Proceso químico de obtención de celulosa
 En este proceso la fibra ya no se expone, como en los procesos anteriores al ataque de ele-
men- tos de molienda como la piedra o el refinador, sino que las astillas son introducidas a un reactor 
o digestor junto con sustancias químicas, durante un tiempo, una presión y temperatura determina-
dos, con el objeto de disolver la lignina que es el compuesto que une a la fibras. En este tipo de 
procesos se conserva al máximo el tamaño original de las fibras, mismas que pueden ser desarrolla-
das durante el proceso de refinación de acuerdo con las necesidades exigidas por el papel. Estos 
procesos tienen la propiedad de conservar la integridad de las fibras, pero el rendimiento es del or-
den del 45 al 50%. Sin embargo, la calidad de la fibra es muy superior, existen diferentes tipos de 
procesos químicos de obtención de pulpa que pueden ser ácidos como los procesos al sulfito o alca-
linos como el proceso Kraft. Este último es el más versátil y utilizado en todo el mundo. En la figura 
No. 6 se muestra un diagrama típico del proceso de Kraft de obtención de pulpa química. Ver figura 
No. 7
Los factores que se toman en cuenta para la cocción, son los siguientes:
• Cantidad de reactivo
• Tiempo y temperatura de cocimiento
• Relación sustancias químicas en agua- material fibroso (Hidromódulo)
• Tipo, tamaño de astillas y calidad de la materia prima fibrosa.
 Así la longitud de las fibras para la fabricación de cartón, no sólo está en función del origen, 
es decir, si es de madera dura o blanda, o de planta anual, sino también del tipo de proceso al que 
fue sometido para obtener pulpa celulósica útil para la elaboración del cartón. Ver figura No. 8
Figura No. 7. Proceso de obtención de la celulosa química
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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¿Qué es el proceso quimicotermomecánico (CTMP)?
 Si en el proceso termomecánico se persigue hacer que los ases fibrosos sean menos rígidos. 
En el proceso CTMP se impregnan las astillas con químicos, con el objeto de degradar un poco las 
sustancias que unen las fibras y así evitar que estas se acorten por el efecto del trabajo del refinador. 
Las pulpas obtenidas con este proceso presentan mejores propiedades para el cartón.
El rendimiento en este proceso va de 90 al 95%
 La calidad de una celulosa, desde el punto de vista proceso de obtención de celulosa, será 
mayor en la medida que se acerque al proceso químico, por tanto, la celulosa de menor calidad es la 
celulosa “pasta mecánica” y la de mejor calidad la celulosa química.
1.1.3 Fibras de acuerdo con los ciclos de uso
¿Qué es la fibra secundaria?
 “Es aquella fibra que formó parte de la estructura de un cartón determinado y este es de nue-
vo usado para la obtención de fibras celulósicas para fabricar cartón”.
 En la medida que las fibras tenga un mayor número de ciclos de uso, sus características y 
propiedades se verán afectadas y por consiguiente también las propiedades del cartón. Ver figura 
No. 9.
Figura No. 8, Calidad de la celulosa de acuerdo 
con su proceso de obtención.
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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En la elaboración del cartón utilizan un alto porcentaje de fibras recicladas.
¿Por qué es importante hacer un análisis de las fibras secundarias utilizadas en la elabora-
ción del cartón?
 Las fibras secundarias tienen un comportamiento diferente respecto de las fibras primarias 
durante y en la estructuración del cartón, debido a la posibilidad que tiene cada una de ellas de de-
sarrollarse durante el proceso de refinación.
 Analizando el desarrollo de la fibras vírgenes durante el proceso de refinación, la fibra en 
base a un trabajo mecánico, se fibrila interna y externamente.
Figura No. 9, Fibra secundaria
Figura No. 9, Fibra secundaria
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 Esto hace que la fibra no solo se le provea de posibilidades de unirse con otras fibras median-
te las fibrillas unidas a la fibra principal, sino que esta unión se puede dar también porque al fibrilarse 
internamente se vuelven flexibles y pueden unirse a fibras ubicadas en otro plano.
 En el caso de las fibras secundarias, la refinación las desarrolla pero solo externamente, por 
lo que la fibra tiene solo mayores posibilidades de unión fibrilar por efecto de las fibrillas debidas a la 
fibri- lación externa pero no por la flexibilidad debida a la fibrilación interna.
 La fibrilación externa no se da en una fibra secundaria debido a que es una fibra colapsada y 
horneada, por lo que ya sus propiedades debidas a los poros naturales de la fibra se han perdido y 
hasta ahora no es posible abrirlos con los procesos normales de preparación de pastas.
 Es evidente que la fibra durante los proceso de elaboración del papel sufre deterioro, pero 
donde es afectada en su propia estructura es en el proceso de secado, convirtiéndose en un tubo 
capilar pero colapsado.
 El secado invierte el proceso de desarrollo de las fibras, porque las áreas abiertas se contraen 
y además tiene lugar una obstrucción de las huecos dentro de la fibra, a este fenómeno se le llama 
“hornificación”.
¿Qué es la hornificación de la fibra?
 “Es la pérdida de la capacidad de hinchamiento de la pared celular de las fibras, causada por 
un ciclo de secado y rehumedecimiento”. Ver Figura No. 10.
 La acción mecánica aplicada a fibras en los refinadores causa que el nivel de hinchamiento 
de una pulpa seca y rehumedecida se eleve al nivel de la pulpa nunca seca y aún la supere (Lainins 
y Scallan, 1994).
Figura No. 10, Fibra hornificada
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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¿Qué efecto tiene la hornificación en la fibra?
 La fibra además de colapsarse y sus consecuentes efectos en sus poros, se torna rígida, lo 
que la lleva a ser un elemento con mayor fragilidad, y con ello exige un trato diferente en algunos 
procesos de preparación de la pasta, como en el desfibrado y la refinación.
1.2 Minerales utilizados
Los minerales utilizados en la elaboración del cartón se denominan cargas. Se le denominó “carga” 
debido a que el uso de ellas puede afectar el peso base del cartón. Ver figura No. 11.
¿Cuáles son las funciones de las cargas?
• Disminuye los costos en la elaboración del papel
• Incrementan la blancura
• Mejoran las propiedades ópticas
• Mejoran las propiedades de la hoja al ubicarse en los huecos 
• Mejoran la impresión
• Proporcionan al papel estabilidad adimensional 
Disminución de los costos del papel
 El adicionar cargas o minerales en el papel, se hace con el fin no solo de proporcionar al papel 
algunas propiedades sino también sustituir un porcentaje de fibras celulósicas y al hacerlo se reduce 
el costo de fabricación del papel, ya que los minerales tienen un valor monetario inferior al de la ce-
lulosa.
Figura No. 11, Carbonato de calcio
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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 Pero la adición de minerales en el papel no es arbitraria, porque la cantidad de mineral tam-
bién debe ser regulada por las propiedades físicas que se requieren en el papel.
Incrementa la blancura
 Al adquirir un mineral para carga del papel, no se hace sino exigiendo una serie de propieda-
des en el papel, entre las cuales está la blancura.
 Las blancuras requeridas en el mineral son altas de tal manera que el mineral deberá ser igual 
o de mayor blancura que la celulosa,con el fin de incrementar la blancura del papel. Ver Figura No. 
12.
Mejoran la propiedades ópticas
 Las fibras tienen dimensiones que se establecen en mm, y al formar estas el papel, se entre-
lazan pero quedan entre ellas una gran cantidad de huecos donde al adicionar minerales y al ser 
estos partículas mucho más pequeñas que las fibras, ya que se miden en micras, es decir, milésimas 
de milímetro, pueden ubicar en esos huecos y producir un papel más denso, y al mismo tiempo, le 
imparten propiedades superficiales y ópticas. Ver figura No. 13.
La adición de cargas mejora la impresión
 El adicionar las cargas o minerales al papel dan la posibilidad de proporcionarle una superfi-
cie más llana, lo que permite también que la impresión y la escritura que se deposita sobre su super-
ficie tienda a sermás fiel.No solo mejora la impresión sino que también por los minerales y sus pro-
piedades, como la forma de la partícula, pueden se factores que regulen la absorción de las tintas 
utilizadas en la escritura e impresión.
Figura No. 12, Adición de los minerales al papel
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
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Las cargas proporcionan al papel estabilidad adimensional
 El papel generalmente modifica sus dimensiones al absorber agua, ya que las fibras tienden 
a crecer; pero si se tiene un porcentaje de minerales, las partículas de este no tienen el efecto que la 
humedad ocasiona a las fibras, por tanto, el papel con cargas sufre menos cambios de dimensiones.
¿Qué exigencia son necesarias en los minerales cuando se utilizan en la elaboración del 
papel?
• Una necesidad imperiosa es que las partículas del mineral se ubiquen dentro de la estructura del 
papel, es decir, que se retenga la mayor cantidad posible.
• Los minerales que se usen en la elaboración del papel, deben de poseer un porcentaje óptimo de 
partículas de un tamaño determinado, siendo este el 80 % de partículas menores de 2 micras, 
como mínimo.
• El porcentaje de mineral utilizado debe ser aquel que garantice que las resistencias necesarias 
en el papel no se vean afectadas, l uso al cual será destinado.
• Las partículas de mineral utilizadas deben de estar fuertemente unidas al papel, evitando al máxi-
mo su separación.
Dispersión del mineral
 Es muy importante para obtener un óptimo rendimiento en el uso de minerales como carga 
del papel, que las partículas de este se encuentren óptimamente dispersas. Ver figura No. 14,15 y 
16.
Figura No. 13, Minerales ubicados entre las fibras del papel
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
25
Figura No. 14, Preparación y dispresión del mineral
Figura No. 15, Pobre distribución de la carga en el papel
Figura No. 16, Buena distribución de la carga en el papel
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26
Tipos de minerales
 El mineral de mayor uso en la elaboración del papel en ambiente neutro y alcalino es el car-
bonato de calcio el cual puede encontrarse en diferentes formas de partícula de acuerdo con su 
procedencia.
 
 El carbonato de calcio puede ser natural o precipitado. Una de las ventajas de carbonato de 
calcio precipitado es que la forma de la partícula puede ser influenciada por las condiciones de ope-
ración durante su preparación.
Algunos tipos de mineral pueden ser vistos en las siguientes figuras: Ver Figuras 17 y 18. 
• Tamaño de partícula
• Distribución de tamaño de partícula
• Forma de la partícula
• Índice de refracción
• Blancura
• Área superficial específica 
• Carga de la partícula
• Abrasión o abrasividad
Figura No. 17, Carbonato de calcio Figura No. 18, Carbonato de calcio precipitado
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27
Tamaño de partícula
 Cuando se habla de tamaño de partícula, se está tratando de expresar las dimensiones que 
la partícula posee y casi siempre está referida al diámetro equivalente, es decir, el diámetro que ten-
dría la partícula tomando como referencia el promedio de las dimensiones del ancho de la partícula.
Distribución de tamaño de partícula
 Una de las exigencias que se tienen en los minerales que se utilizan como carga en el papel 
es que las partículas de este mantengan un porcentaje arriba del 80 % menores de 2 micras, con el 
objetivo de proveer al papel de las propiedades tanto superficiales como ópticas. Ver figura No. 19.
 
Forma de la partícula 
 Los minerales que son más comu- nes en 
la fabricación del papel, suelen tener diferente for-
ma: a veces es, exagonal, otras es esférico, otras 
rómbico, etc. Lo importante en este caso es que la 
forma de la partícula no solo es importante en la 
aportación de las propiedades del papel sino tam-
bién en las propiedades intrínsecas al mismo mi-
neral como la abrasividad. Ver figura No. 20.
Figura No. 19, Gráfica de distribución de tamaño de partícula
Figura No. 20, Caolín
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
28
Índice de refracción
 El índice de refracción de un mineral tiene influencia directa en la dispersión de la luz, de 
acuerdo con su composición química y su arreglo atómico en su estructura cristalina.
 De acuerdo con la refracción de la luz del mineral, los rayos de luz se desvían. Hay minerales 
que tienen un poder “birrefringente”, por tanto, son cargas de mucha utilidad para dar propiedades 
ópticas al papel. Ver figura No. 21.
Blancura
 La adición de minerales en la estructura del papel, no solo es con el fin de rellenar los huecos 
y allanar su superficie, sino también para incrementar su blancura. Por ello, una de los requerimien-
tos que se tienen en cualquier mineral o carga es la blancura, la cual debe esta por arriba de los 80o 
de blancura.
Área superficial específica
 El mineral o carga tiene como una de sus características de mayor importancia, el tamaño de 
partícula, exigiendo un porcentaje alto de partículas menores de 2 micras, lo que además de ser útil 
para dar propiedades al papel, también es trascendente para ofrecer una mayor área superficial.
Abrasividad
 Una de las propiedades que debe cuidarse en un mineral para carga es que su abrasividad 
sea la menor posible, es decir, que sea un mineral que cause el menor daño posible en equipo y 
vestiduras. La abrasividad permitida en un mineral para carga va de 0 a 6 g/m2.
Figura No. 21, Forma de la partícula de algunos minerales
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
29
1.3 Agua en el cartón
 El agua es un elemento que tiene gran trascendencia no solo desde los procesos de prepa-
ración de la pasta, donde se individualiza, limpia de impurezas y aire a la suspensión fibrosa, sino 
también en la formación y estructuración del papel. Sin embargo, el agua a la que ahora se hace 
referencia es aquella cantidad de agua que permanece en el papel y que es muy importante no solo 
para darle un óp- timo acabado sino también para que este manifieste durante su caracterización y 
su uso las propiedades adecuadas y propias.
1.4 Aire en el cartón
 El aire es un elemento que se encuentra en la estructura del papel, y algunos autores llegan 
a considerar que la relación aire/sólidos es de 60/40.
 El aire no solo es un elemento que por naturaleza está presente en el papel sino que también 
tiene que ver mucho en algunas propiedades del mismo como la opacidad. En la medida que la can-
tidad de aire se reduce por el calandreo, en esa misma medida decae el valor de la opacidad.
1.5 Sustancias químicas en el cartón
 En la elaboración del papel se utiliza una gran variedad de sustancias químicas que tienen 
dos funciones:
• Auxiliar a la operación de la máquina de papel
• Dar propiedades al cartón 
1.6 El almidón
El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos 
(papa), frutas y semillas (cereales). Ver Figura No. 22Figura No. 22, Almidón
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
30
 Desde el punto de vista químico, el almidón es un polisacárido y es el resultado de unir molé-
culas de glucosa formando largas cadenas, aunque pueden aparecer otros constituyentes en canti-
dades mínimas. El polímero del almidón está constituido de unidades de anhidroglucosa (C6H10O5).
 Se diferencia de los demás hidratos de carbono existentes en la naturaleza en que se presen-
ta como un conjunto de gránulos o partículas. Estos gránulos son relativamente densos e insolubles 
en agua fría, aunque pueden dar lugar a suspensiones cuando se dispersan en el agua. Suspensio-
nes que pueden variar en sus propiedades en función de su origen.
 El almidón es una sustancia que se obtiene exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan 
a partir del dióxido de carbono que toman de la atmósfera y del agua que toman del suelo. En el 
proceso, se absorbe la energía del sol y se almacena en forma de glucosa y uniones entre estas 
moléculas para formar las largas cadenas del almidón, que pueden llegar a tener hasta 2000 o 3000 
unidades de glucosa.
 El almidón está realmente formado por una mezcla de dos sustancias, amilosa y amilopecti-
na, que sólo difieren en su estructura: la forma en la que se unen las unidades de glucosa entre sí 
para formar las cadenas. Pero esto es determinante para sus propiedades. Así, la amilosa es soluble 
en agua y más fácilmente hidrolizable que la amilopectina (es más fácil romper su cadena para libe-
rar las moléculas de glucosa).
 La amilosa es un polímero lineal, muy parecido a la estructura de la celulosa y la amilopectina 
es un polímero ramificado.
 Los procesos que se utilizan para modificar la estructura de un almidón son los procesos 
terma- les o el despolimerizado químico, para así, reducir su viscosidad y disminuir la tendencia de 
la goma a forma gel o cristalizar a temperatura bajas.
El origen del almidón, es diverso, pero las fuentes más comunes son: Ver figura No. 23.
• Papa
• Maíz
• Trigo
• Tapiocaz
• Arroz
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
31
 
Contenido de almidón en el maíz, se nuestra los porcentajes de almidón en cada uno esto materiales. 
Ver figura No. 24.
 Sería una problema, si se utilizara el almidón en estado natural, es decir, sintetizado a partir 
de la papa, maíz, trigo o tapioca, debido a que el almidón sin tratar, y curado directamente solo con 
agua, tiende a gelificarse, formando una gelatina de una alta viscosidad, lo que sería un gran proble-
ma en las pinturas para recubrimiento.
 La modificación de los almidones ha sido la práctica común para obtener productos que sean 
adecuados para ser usados en las pinturas de recubrimiento.
Componente Maíz Tapioca Papa Trigo 
% De almidón y 
carbohidratos 81.00 83.5089.40 77.50
4.50 0.501.40 2.30
10.50 10.003.70 15.10
2.50 2.003.70 2.60
1.50 4.001.80 2.10
% De proteína
% De aceite
% De fibra
% De mineral
Figura No.24, Contenido de almidón en fuentes de obtención de mismo
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
32
Modificación del almidón por cocimiento
 El almidón en polvo se mezcla con agua; la suspensión formada es enviada al proceso de 
conocimiento, utilizando vapor, el cual eleva la temperatura de la suspensión hasta 160 oC, y el almi-
dón ya cocido y modificado se envía a un tanque de almacenamiento de donde se bombea hasta la 
prensa de encolado. Ver Figura No. 25.
 
 Los rodillos de la prensa de encolado están cubiertos con una capa de encolante, cuyo espe-
sor fue regulado de antemano por un rodillo; el papel al hacer contacto con el rodillo se impregna con 
la capa del encolado.
 En muy pocas ocasiones, la prensa de encolado hace honor a su nombre, es decir, encola 
realmente la superficie del papel. Generalmente la prensa de encolado deposita sobre el papel una 
capa de material cuyo fin principal es ayudar a un óptimo acabado.
Figura No. 25, Prensa de encolado
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
33
1.7 Abrillantadores ópticos
 
 Los abrillantadores ópticos, agentes abrillantadores ópticos, son colorantes que absorben luz 
en la región ultravioleta y violeta (usualmente 340-370 nm) del espectro electromagnético, y re-emi-
ten luz en la región azul (típicamente 420-470 nm). La fluorescencia es una respuesta rápida de 
emisión de corta duración, a diferencia de la fosforescencia, que es una emisión retardada. Estos 
aditivos son usados frecuentemente para mejorar la apariencia de color de textiles y papeles, cau-
sando un efecto percibido de “blanqueamiento”, haciendo que los materiales parezcan menos ama-
rillos al incrementar la cantidad total de luz azul reflejada.
 
 
 
 
 
 
 
 Los blanqueadores ópticos son una especial clasificación de teñidores que son utilizados en 
la elaboración del papel. Los OBAs, trabajan absorbiendo la luz ultravioleta, invisible a los ojos hu-
manos, emitiéndola como luz blanca o azul, visibles al ojo humano para aumentar el brillo. Ver Figu-
ra No. 26.
Figura No. 26, Absorción de la luz por los blanqueadores ópticos
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
34
2. Proceso de desfibración
2.1 Objetivo de la desfibración
 Este el proceso mediante el cual se transforma la materia prima en una suspensión fibrosa, 
con el objeto de individualizar las fibras, hidratarlas y transportarlas en forma de suspensión a través 
de tuberías, a todos los diversos procesos del sistema de preparación de pastas. Ver figura No. 27.
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cualquiera que sea la fibra utilizada, es indudable que lo que se busca en este proceso es 
sólo la separación de las fibras hasta un estado individual, siendo éste el objetivo principal del pulper 
y de ninguna manera provocar en ella un acortamiento o cualquier daño. Ver Figura No. 28.
Figura No. 27, Formación de la suspensión fibrosa
Figura No. 28, Separación de la fibra
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
35
2.2 Fuerzas que actúan en el proceso de desfibrado.
 Las fuerzas que se conjugan para llevar a cabo el proceso de desfibrado, se pueden clasificar 
de la siguiente manera:
• Fuerza mecánica. Esta influye en el proceso de desfibrado y está dada por el choque a que se 
somete el material fibroso debido al giro del rotor. Ver Figura No. 29.
• Fuerza hidráulica.
 
 Esta fuerza es creada por el rotor en combinación con los deflectores, generando movimien-
tos de la suspensión fibrosa dentro del pulper que no sólo orientan al material fibroso hacia el rotor, 
sino que también favorece la interacción del material fibroso entre sí para llevar a cabo la desintegra-
ción hasta la individualización de las fibras. Ver Figura No. 30.
Figura No. 29, Separación de la fibra por acción mecánica
Figura No. 30, Separación de la fibra por acción hidráulica
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
36
• Fuerza de fricción.
 El rotor está generalmente ubicado en la base inferior de la tina del pulper, bajo este se en-
cuentra una placa perforada a través de la cual se extrae la suspensión fibrosa; entre esta placa y el 
rotor se encuentra un espacio libre por donde pasa el material fibroso mientras el rotor está girando, 
y es aquí donde se genera la fuerza de fricción, fuerza que tiene influencia en el proceso de desfibra-
do. Ver Figura No. 31
 
2.3 Parámetros en el proceso de desfibrado
 Sea cual sea el equipo utilizado en el proceso de desfibrado, es fundamental conocer y opti-
mizar las condiciones de operación o parámetros que deben de ser mantenidas para minimizar el 
tiempo para que se desintegre totalmente la materia prima fibrosa. Los parámetros en la desfibración 
son los siguientes:
• Tiempo.
De acuerdo con lascaracterísticas del equipo y al tipo de materia prima utilizada, debe determi-
narse perfectamente el tiempo mínimo para obtener una desfibración completa. 
• Consistencia.
Uno de los parámetros más importantes que deben de controlarse perfectamente en cada uno de los 
procesos del sistema de preparación de pastas es la “consistencia”. Por ello, es esencial que desde 
el proceso de desfibración también se controle adecuadamente.
• Temperatura.
En algunos casos, debido al tipo de materia prima utilizada o para acortar el tiempo de desfibrado, se 
calienta el agua que se adiciona al pulper para facilitar la disgregación de las fibras.
Figura No. 31, Separación de la fibra por fricción
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
37
3. La refinación de la celulosa
3.1 Proceso de refinación
 Todos los procesos de preparación de pastas son importantes en la elaboración del papel. Sin 
embargo, el proceso de refinación quizá es más notorio porque un cartón siempre será evaluado de 
acuerdo con sus resistencias físicas; y por otra parte, hay papeles en donde las propiedades superfi- 
ciales y ópticas son de mayor trascendencia que las resistencias físicas de acuerdo con su uso. Ver 
Figura No. 32.
 La fibra es un tubo capilar y si esta se pone en contacto con otras fibras la posibilidad de 
unirse a ellas estará limitada por el contacto que esta tenga con ellas. Por ello si al tubo capilar se le 
dota de ramificaciones la fibra se unirá en mayor grado y número a otras fibras, dando con ello uno 
de los fenómenos que más se quieren obtener durante la formación del cartón. Esta es por consi-
guiente, la razón que mueve a todos los papeleros a refinar la fibra, es decir, machacarla mecánica-
mente y a través de este trabajo realizado sobre la fibra, abrirle ramificaciones superficiales y hacer-
la más flexible, propiedad que se obtiene al machacar la fibra y aplastar y deformar su capas internas.
 La refinación es un trabajo mecánico dado a la fibra y cuyo objetivo es fibrilarlas, al mismo 
tiempo, que se le abren ciertas ramificaciones superficiales a la fibra para introducir moléculas de 
agua para hidratar la fibra. Existiendo también la posibilidad de que durante este trabajo mecánico, 
la fibra se corte o se separen fibrillas debido a una fibrilación excesiva, proporcionándoles cierta 
particularidad, en función de la cual dará al cartón ciertas propiedades de resistencia y calidad.
 Cuando el desarrollo de la industria era mínimo y la elaboración del papel se efectuaba en 
forma manual, no se tenían exigencias de refinación sobre las fibras, porque el mismo tipo de proce-
so y las necesidades requeridas en las resistencias de la hoja húmeda, eran de hecho nulas.
Figura No. 32, Fibras fibriladas
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
38
 Sin embargo, el aumento en el consumo del papel trajo como consecuencia el desarrollo de 
la técnica en su elaboración. Los diferentes usos del papel ocasionaron que las resistencias de este 
fueran específicas, puesto que la “refinación” debería de ser adecuada para cada caso en particular.
 Las tensiones a las que fue sometida la hoja húmeda, cuando se comenzaron a utilizar las 
máquinas de papel, hacían necesario que las fibras se entrelazaran entre sí, de tal forma que sopor-
taran dichas tensiones, y al mismo tiempo le proporcionaran al final determinadas características fí-
sicas propias, todo lo cual viene dado por la refinación.
 
 Los primeros trabajos de acción mecánica o “refinación” sobre las fibras se llevaron a cabo en 
máquinas que efectuaban una molienda o un machacado sobre ellas. La pila holandesa fue uno de 
los equipos de refinación y batido que tuvo gran auge, de tal forma que el trabajo que se llevaba a 
cabo en estos equipos llegó a ser un arte. Este proceso aún se utiliza en fábricas donde se elaboran 
papeles especiales. Por otro lado, a medida que las máquinas de papel desarrollaron más velocidad, 
la pila holandesa dejó de ser útil y eficaz, no en lo que se refiere al proceso de refinación, sino por la 
celeridad y continuidad de esta, pues un proceso continuo de fabricación de papel, requiere un pro-
ceso de refinación continuo que garantice el abasto de pasta a la máquina de papel, lo cual no podía 
tenerse por el uso de la pila holandesa, por lo que se originó una simplificación al máximo en las 
operaciones de preparación de pastas y por consiguiente, en la refinación. Ver Figura 33.
 De esta manera se desarrollaron equipos denominados refinadores para satisfacer las nece-
sidades de abasto de pasta a la máquina de papel y al mismo tiempo desarrollar en las fibras, pro-
piedades adecuadas para dar al papel las resistencias exigidas.
Figura No. 33, Machacado de las fibras
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
39
3.2 Equipos utilizados en la refinación
Pila holandesa
 La pila holandesa consta de una tina; cuyo material de construcción puede ser de hierro, 
acero, concreto, etc., lugar donde se deposita la suspensión fibrosa a una consistencia determinada. 
Como elementos de refino tiene una placa fija dorada de barras separadas entre sí por trozos de 
madera, formando canales. Esta placa está colocada sobre la parte inferior de la tina y sobre la placa 
se encuentra el molón, en forma de cilindro, cubierto también con barras igualmente separadas por 
trozos de madera. El molón está movido por un motor.
 La pasta cuando va a ser refinada se hace pasar entre la placa y el molón; circulando la sus- 
pensión a través de la tina, durante cierto tiempo, hasta que han sido desarrolladas en las fibras 
ciertas propiedades. Cuando la fibra ha sido llevada hasta un grado de refinación determinada, se 
vacía la tina a través de un ducto de descarga, para así de nuevo comenzar otro batido. Ver Figura 
No. 34.
 Como puede apreciarse para llevar a cabo la refinación en una pila holandesa, se requiere 
que la suspensión fibrosa circule durante cierto tiempo dentro de la tina, esto hizo que la pila holan-
desa no fuera eficaz en máquinas de mediana y alta velocidad, puesto que estas requerían de pro-
cesos continuos en el sistema de preparación de pastas.
Refinador cónico
 Los elementos de refino en un refinador cónico son el estator y el rotor; el rotor es un cono 
cubierto con cuchillas separadas entre sí por fragmentos de madera formando canales. Este cono 
está unido a una flecha y esta a su vez a un motor que la hace girar dentro de un estator, el cual 
también está cubierto de barras separadas de la misma manera que el rotor. Al girar el rotor dentro 
del estator se hace pasar la suspensión fibrosa, penetrando esta por la parte más delgada del cono 
y saliendo por el lado opuesto.
Figura No. 34, Pila holandesa
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
40
 La severidad con que la fibra es tratada en un refinador cónico puede ser modificada por 
medio de un acercamiento entre las cuchillas del rotor y las del estator, llevándose a cabo por medio 
de un sistema mecánico utilizando un tornillo sinfín. El accionamiento de este sistema puede ser 
llevado a cabo manual o en forma automática. Ver Figura No. 35.
Refinador de disco
 Históricamente se han desarrollado equipos diferentes de refinación, desde las máquinas de 
machacado hasta las refinadoras de disco. Sin embargo, el elemento principal de refinación y las 
barras, no ha cambiado hasta ahora, sólo se ha modificado geométricamente. Ver Figura No. 36.
Para que un refinador de disco sea eficiente, para cualquier tipo de papel o cartón que se preten- da 
producir, es necesario:
• Que el diseño del disco sea el adecuado.
• Una aplicación apropiada del disco.
 Un diseño adecuado del disco favorecerá el tratamiento de la fibra, de tal manera que se 
produzca una óptima fibrilación y un mínimo de corte, propiedades que se verán reflejadas en las 
resistencias físicas del papel y en eldrenado de la pasta.
 Como se había expresado anteriormente, el refinado de discos tuvo su auge hasta hace poco 
tiempo debido a que su construcción implicaba óptima precisión; . Sin embargo, con los aparatos 
actuales de construcción esto ya no es un obstáculo.
 Tomando en cuenta esto último, puede decirse que el refinador de discos le lleva mucha ven-
taja al refinador cónico, ya que en un momento determinado es mucho más fácil el cambio de ele-
mentos de refinación en refinador de discos que en el cónico y, en general, es mucho más sencillo 
su manejo y su reparación mecánica.
Figura No. 35, Refinador cónico Figura No. 36, Refinador de discos
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
41
 El diseño del disco reviste gran importancia porque en función de su diseño pueden lograrse 
cambios importantes en la fibra, la cual trascenderá en las resistencias y calidad del papel. Por tanto 
es importante establecer el diseño adecuado del disco en función de las necesidades de refinación y 
resistencias del cartón.
El diseño del disco puede alterarse por factores tales como: 
• Ancho de la barra o cuchilla
• Longitud de la barra o cuchilla 
• Ancho de la ranura
• Profundidad de la ranura
• Longitud de la ranura
• Angulo de la cuchilla
• Cara de la cuchilla
• Desviadores de flujo
• Anillos de control periférico
• Material de revestimiento
 En última instancia, lo que determina la elección del disco es la fibra y las especificaciones del 
cartón. El refinador de disco consta de dos discos: uno giratorio y otro estático. Uno de los discos gira 
frente al otro con una separación determinada por la severidad con la que se requiere tratar a la fibra. 
A través de esta abertura, dada por la separación de los discos, se hace pasar la suspensión fibrosa 
de tal forma que el disco rotatorio al girar frente al disco fijo presiona las fibras entre las barras pro-
duciéndose así la refinación.
 La separación entre los discos puede realizarse manual o automáticamente. Las barras que 
cubren las placas o segmentos del disco del refinador tienen determinado diseño, pero sea cual fue-
re esta configuración, se forma un área a través de la cual se distribuye la pasta y otra área llamada 
de refinación. La diferencia en la configuración de los segmentos determina el batido y la refinación 
de la pasta.
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
42
 Un factor importante en la refinación es el ángulo de las barras de los segmentos, ya que 
ángulos bajos, entre 0 y 15°, cortan las fibras más que los ángulos grandes de 25 a 45°.
 Existen, también, refinadores de disco constituidos por 4 discos, 2 fijos y 2 rotatorios, el disco 
rotatorio está cubierto por ambos lados por segmentos de refinación y los discos fijos están coloca 
dos frente ambas caras del disco rotatorio. Este disco es flotante, es decir, al entrar la pasta al refi-
nador y por efecto de la presión que ejerce, se centra por sí solo entre los discos fijos. Para ajustar 
el claro deseado entre discos, se hace por medio de un mecanismo hidráulico que mueve uno de los 
discos fijos. Ver Figura No. 37.
En el refinador de discos, el trabajo mecánico que se efectúa sobre las fibras, se hace en forma tal 
que los elementos de refino se encuentran de frente, asegurando:
• Un tratamiento homogéneo de las fibras. 
• Desgaste uniforme de las barras
3.3 Medición de la refinación
 El trabajo mecánico o refinación que se ejecuta sobre las fibras debe ser cuantificado en 
cierta forma, para así determinar el grado de refino al cual han sido llevadas las fibras. La refinación 
debe permanecer constante ya que de ella dependen las características físicas del papel y la opera-
ción de la máquina de papel. Por lo tanto, es necesario comprobar con cierta frecuencia al grado de 
refino.
Para llevar a cabo la medición de la refinación se utilizan 2 métodos: 
• Canadian Standard Freeness ( C. S. F. ).
• Schopper Riegler ( ° SR ).
Figura No. 37, Discos para refinador
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
43
Canadian Standard Freeness
 El freeness es una prueba enteramente empírica que 
busca determinar, la velocidad con que puede drenar una 
suspensión fibrosa de 3 gramos diluida en un litro de agua. 
Ver Figura No. 38.
 Para llevar a cabo la prueba de freeness, se toman 3 
gramos de fibra base seca o volumen de suspensión que 
contenga un equivalente a 3 gramos de fibra base seca. Se 
desintegran perfectamente y se diluyen a 1000 ml, de agua, 
depositándolos en una cámara de drenado.
 Esta cámara es de bronce en cuya base se encuentra 
un plato y una tapa de bronce que sirve para cerrar la cáma-
ra. Sobre la cámara de drenado hay también una tapa previs-
ta de una válvula para admisión de aire al inicio de la prueba.
 Cuando se va a efectuar, la prueba se abren la tapa 
inferior de la cámara de drenado y a continuación la válvula 
de la tapa superior para quh e pueda drenar la pasta.
 El líquido drenado se recoge en una probeta gradua-
da, se toma la lectura y se corrige el dato obtenido de acuer-
do con la temperatura de la pasta, para lo cual se tiene una 
capa de valores.
 Para reportar los resultados de la prueba de freeness, 
se obtiene haciendo el promedio de las lecturas (2 o 3) corre-
gidas a 0.3% de consistencia y a la temperatura de 25°C.
Figura No. 38, Canadian 
Standard Freeness
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
44
Drenabilidad de la pasta por el método Shopper-Riegler
 Lo mismo que para el freeness, el Shopper-Riegler mide la capa-
cidad de drenado de una fibra. Ver Figura No. 39.
 
 Este método es aplicable a casi todas las pulpas con excepción de 
aquellas que son demasiado cortas. El principio en que se basa este mé-
todo es el siguiente:
Una cantidad conocida de pulpa se pone en suspensión, misma que se 
drena a través de una malla.
 Un embudo colocado en la parte inferior en cuyo fondo se encuen-
tra un orificio, se une para conducir el agua drenada. El filtrado colectado 
es medido en un cilindro especial, en unidades °SR.
 Una descarga de 1000 ml, corresponde a 0 oSR y cero descarga 
corresponde a 1000°SR. Una unidad °SR corresponde a 10 ml.
 El peso de la pulpa base seca que se le va medir el °SR es de 2.0 
gramos y se debe ajustar a una temperatura de 20.°C. Ver Figura No. 40.
 Si se efectúa una prueba con un peso mayor o menor que el indi-
cado, se tiene que realizar una corrección de acuerdo con la gráfica.
Figura No. 39, Shopper 
Riegler
Figura No. 40, Gráfico para la corrección 
de Shopper Riegler
Procesos de la elaboración de láminas de papel para la producción del cartón corrugado
45
3.4 Factores que influyen en la refinación desde el punto de vista del proceso:
Temperatura
 La temperatura es un factor importante en la refinación y tiene mucha influencia sobre esta. 
La refinación al ser un trabajo mecánico a base de presión y fricción de dos metales sobre la fibra, 
produce calor, el cual va aumentando gradualmente y puede llegar en algunos casos hasta 60 - 
70°C.
 Un aumento en la temperatura de la pasta durante la refinación puede tener consecuencias 
negativas, ya que la hidratación de las fibras se ve disminuida y el fenómeno de corte de la fibras se 
ve favorecido, lo que acontece porque las fibras al no hidratarse adecuadamente, el hinchamiento 
disminuye provocando que la fibra quede menos flexible y plástica conduciendo esto a un mayor 
corte. Al aumentar la dificultad de la refinación por la rigidez de la fibra, lleva consigo un aumento en 
el gasto de la energía.
 Cuando una pasta sobrepasa la temperatura de 40°C entra de lleno lo que se llama “fase 
crítica” de la refinación. Se llama “fase crítica” de la refinación, porque trae consigo los problemas 
antes mencionados, pero además, siendo la refinación una operación fundamental en la elaboración 
del cartón, perjudica la calidad, costo y propiedades físicasdel mismo.
 Con los refinadores de disco, en los cuales el tiempo de contacto con la pasta es muy rápido 
se puede evitar este problema, pues se ha visto que raramente sobrepasa el rango de 30 - 40°C.
Consistencia de la pasta
 La tendencia actual es producir una refinación a alta consistencia en la suspensión fibrosa. El 
objetivo de trabajar a concentraciones elevadas es para obtener un trabajo mecánico sobre la fibra 
más eficiente, se preserva la longitud de la fibra y hay superior desarrollo de enlaces de fibras, aun-
que la opacidad es más baja, quizá debido al menor contenido de finos y mejor enlace interfibrilar. Es 
también notorio que el refinar a alta consistencia incrementa el área superficial de la fibra, así como 
también la resistencia del enlace.
 Cuando una pasta es refinada a baja consistencia, el contacto entre las cuchillas del área de 
refinación es más constante, lo que no sucede si la operación mecánica sobre la pasta se realiza a 
alta consistencia, con lo cual se tiene un aumento en la vida media de los elementos de refino y una 
mejor refinación.
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El pH
 Para una misma pulpa, un pH bajo puede significar hasta un 40 % más en requerimientos 
ener- géticos. Cuando el pH es elevado (10 pH), el valor de retención de agua (WRV) aumenta en 
pulpas in- dustriales. Algunos reportes al respecto, indican que el papel hecho bajo condiciones alca-
linas es más fuerte que el papel elaborado en un proceso ácido.
 Es posible que el hinchamiento, fibrilación y retención de agua sean incrementados por el pH 
más alto y que consecuentemente sean establecidos enlaces más fuertes en la hoja.
En resumen, el pH ácido favorece el acortamiento de las fibras y generación de finos mientras que el 
pH alcalino genera el desarrollo de resistencias.
3.5 Factores que afectan la refinación desde el punto de vista morfológico
Longitud de la fibra
 La longitud de la fibra afecta la formación de grumos lo que lleva consigo una heterogeneidad 
en la fibra. Desde el punto de vista consumo de energía, la longitud de la fibra y su aspereza, deter-
minan el consumo de la energía durante el proceso de refinación. La energía específica disminuye al 
aumentar la longitud de la fibra, de igual manera lo hace al decrecer su rugosidad. (5)
Espesor de la fibra
 Paavilainen, Leena establece que la razón de enlazamiento de una red fibrosa de pared del-
gada, es cuatro veces el de una red fibrosa de pared gruesa; además de que el espesor de la pared 
celular controla el área enlazada a través de la flexibilidad de la fibra húmeda. Concluye también en 
que el espesor de la pared celular controla la habilidad de enlace de la fibra proveniente de coníferas 
y su desarrollo durante el batido.
 Este mismo autor en otro de sus trabajos, establece que las fibras de pared gruesa muestran 
extensa fibrilación y forman más finos que fibras de pared delgada durante la refinación.
La rigidez de la pared celular, por otro lado, depende de la estructura de la fibra, composición quími-
ca y contenido de agua en la pared celular, como también del proceso de secado y tratamientos 
químicos y mecánicos a los cuales son sujetas las fibras.
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Flexibilidad de las fibras
 La flexibilidad de la fibra es afectada por su hinchamiento y depende del espesor de la pared 
celular y del ancho de la fibra. Las diferencias en la flexibilidad de la fibra húmeda de coníferas, como 
también su desarrollo durante la refinación, son debido a las variaciones en el espesor de la pared 
celular. La flexibilidad de la fibra húmeda se incrementa en la medida que se incrementa la pared 
celular.
3.6 Factores que afectan la refinación desde el punto de vista químico
Contenido de hemicelulosas
 Las hemicelulosas son compuestos poliméricos polisacáridos de bajo peso molecular que 
están íntimamente asociados con la celulosa. Algunas de las hemicelulosas contienen diferente con-
figuración de sus grupos H y OH que la glucosa, algunas tienen grupos carboxilos (COOH) y otras 
contienen ligeras diferencias en sus unidades espaciales. De este modo, si alguna de estas unidades 
de azúcares está presente entre las cadenas de celulosa o son incorporadas en la larga estructura 
molecular de las cadenas, preverían efectivamente algunas uniones laterales de las cadenas con las 
cadenas vecinas. La presencia de hemicelulosas puede y es una indicación de zona amorfa en áreas 
adyacentes a o en la pared de la fibra, constituyendo una zona débil. Por otro lado, las hemicelulosas 
proveen más grupos polares para atraer agua. Las zonas débiles hacen a la fibra más susceptible de 
producir la fibrilación externa e interna, producto del tratamiento mecánico de refinación. Esta es, 
probablemente, la razón principal de por qué en las pulpas que contienen mayor porcentaje de hemi-
celulosas se logra una considerable disminución del tiempo de refinación, para lograr los mismos 
efectos que en las pulpas bajas en hemicelulosas.
 Las hemicelulosas de coníferas están constituidas de un gran número de compuestos, pero, 
los que están en mayor proporción son los xilanos, mananos y galactanos, quienes están incluidos 
en ara- binoxilanos, arabinogalactanos y glucomananos presentes en la pared celular como mezclas 
de polisa- cáridos, con moléculas individuales de estructura similar, pero, con diferentes grados de 
polimerización, naturaleza y posición de cadenas laterales agregadas a la cadena principal de la 
estructura molecular.
La plastificación, solubilidad parcial en agua y, la gran área superficial promovida por las hemíce- lu-
losas dentro y sobre la superficie de las fibras, conduce a aumentar el contacto entre fibras durante 
la formación del papel y secado. También se sabe que las hemicelulosas son susceptibles a la absor-
ción e hinchamiento en agua, porque su estructura general carece de cristalinidad, es de bajo peso 
molecular, es irregular y en algunos casos tiene una configuración ramificada.
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 Como se dijo anteriormente, la presencia de hemicelulosas afecta la refinación, pero, últimos 
estudios reportan que las características de la refinación están directamente relacionadas con el 
conteni- do de poliurónidos (constituidos por cadenas de pentosas o hexosas enlazadas lateralmen-
te a radicales hexaurónicos, otros azúcares o ambos).
 David Durán y José Paz estudiaron el comportamiento de las poliosas en las propiedades de 
la pulpa kraft y kraftAQ refinada. Encontrando que la manosa está relacionada con un mayor índice 
de rasgado, la xilosa y manosa mejoran el índice de tensión y el índice de explosión; pero no cuanti-
ficaron energías de refinación.
3.7 Teoría de la refinación
 La refinación crea cambios deseables e indeseables en la estructura de la fibra. Los efectos 
fundamentales de refinación sobre las fibras se pueden discutir en términos de consideraciones ter-
modinámicas, efectos de refinación en estructura primaria, y la interdependencia y aleatoriedad de 
los efectos de refinación.
 La naturaleza y extensión de los cambios estructurales deseables depende mucho del uso 
final de las propiedades, del grado de papel en cuestión y de las características del papel de fibras 
de pulpa no refinada.
 Desafortunadamente, la refinación siempre involucra un compromiso entre los efectos desea-
bles (cambios estructurales en la pared celular) e indeseables de la refinación.
En muchos casos, el proceso de refinación es controlado principalmente ajustando la carga del refi-
nador.
 Desde un punto de vista termodinámico, se pueden clasificar los efectos primarios de refina-
ción como los siguientes:
• Creación de nuevas superficies
• Creación de nuevas partículas
• Generación de daño estructural y modificaciones
 Las dos respuestas fundamentales del batido listadas, rotura de puentesde hidrógeno y rotu-
ra de enlaces covalentes, son un prerrequisito para que tengan lugar estos efectos primarios del 
batido.
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Estos efectos termodinámicos primarios son interpretados en términos estructurales, es decir, como 
cambios en la estructura de la pared celular de la fibra refinada.
Creación de nuevas superficies
 Existe fibrilación externa, fibrilación interna y fibrilación molecular. La fibrilación externa invo-
lucra separación parcial de lamelas y material macrofibrilar (visible bajo microscopio) desde las ca-
pas externas de la pared celular. Existe abundante evidencia de la existencia de esta forma de fibrí-
lación. La fibrilación interna consiste de división tangencial interna (y principalmente) de la estructura 
coaxial de la pared celular con subsecuente absorción de agua. Sin embargo, existe pequeña evi-
dencia visual directa para la existencia de fibrilación interna.
 La evidencia indirecta consiste en razonamiento deductivo, datos de hinchamiento (volumen 
específico hidrodinámico, WRV), datos de flexibilización, datos de exclusión de soluto y absorción de 
gas y, el plegado de las capas externas de la pared celular debido al incremento acentuado del se-
cado, observación microscópica del colapsamiento de las fibras batidas durante el secado.
 La fibrilación molecular se define como solubilización parcial de la estructura polimérica de los 
componentes de la matriz de la pared celular. No existe evidencia directa de la ocurrencia de fibrila-
ción molecular en refinación. Sin embargo, existen unos cuantos reportes mostrando que algunos de 
los materiales de la pared celular se disuelven durante la refinación. Esto se puede tomar como evi-
dencia indirecta de fibrilación molecular. La cantidad de material disuelto reportado en el medio varía 
de 0.5 a 4 % para pulpas de coníferas. Generalmente hablando, más material se disuelve en pulpas 
de alto rendi- miento y alto pH.
 La importancia de varios cationes en determinar las propiedades de pulpa y papel también se 
pueden tomar como una indicación de fibrilación molecular.
Creación de nuevas partículas:
Puede ser dividido en 3 clases, basado en el tamaño de las unidades estructurales:
• Acortamiento de fibras
• Acortamiento y/o aflojamiento severo de las lamelas y macrofibrilas de la pared celular y 
• Disolución o acortamiento fuera de las moléculas poliméricas de la pared celular.
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 El acortamiento de fibras y separación de partes grandes de lamela se llama “generación de 
finos» y existe abundancia experimental para indicar este efecto primario de refinación. La separa-
ción de material macrofibrillar y lamelar desde la pared celular a menudo se llama “separación crill”.
Daño estructural y modificaciones
Se puede dividir en:
• Acortamiento de fibras o lamela
• Generación de zonas comprimidas axialmente
• Grieta parcial de la pared celular
• Creación de zonas débiles invisibles las cuales bajan la rigidez de la pared celular, causando 
colapso localmente en el secado o ruptura durante deformación, asociada con la carga a la ten-
sión o rasgado.
 También existe considerable evidencia que mayores cambios tienen lugar en las zonas cris-
talinas y orientación microfibrillar durante la refinación, pero también se pueden dar cambios causa-
dos por secado, estas modificaciones estructurales no se incluyen como efectos primarios de refina-
ción.
 Los mecanismos involucrados son los efectos de microcompresión y los efectos negativos, 
los cuales conducen a la estructura del papel en los cuales existe abundancia de oportunidades para 
la disipación de energía forzada.
3.8 La refinación y las propiedades físicas del papel.
 La elaboración del cartón no sólo exige dotarlo de una buena apariencia a la vista y al tacto, 
sino también de ciertas características físicas que lo distinguen y lo hacen apropiado para determi-
nado uso. Todas las propiedades cualitativas y cuantitativas que exige un tipo de cartón en función 
del uso, se pue- de afirmar que se dan por el desarrollo mecánico que se hace sobre las fibras y otras 
se le proporcionan en la misma máquina de papel.
 
 Las características físicas (rasgado, tensión, Mullen, etc.), están íntimamente relacionados 
con el grado de refinación, de donde esta operación resulta ser fundamental. Si tomamos en cuenta 
sólo la resistencia al rasgado, a la tensión y a la explosión, al relacionarlas con la refinación, sus 
valores van aumentando en la medida que aumente el grado de refino hasta un punto máximo.
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 Después del cual las resistencias empiezan a decaer, ya que las fibras al ser atacadas con 
una alta acción mecánica forman finos o fibrillas que son demasiado cortas, lo que hace decaer la 
acción interfibrilar y por consiguiente, las resistencias físicas.
 El tiempo de drenado es mayor al aumentar el grado de refinación, pues las fibras cortas y 
fibrillas, cierran la red fibrosa dificultando su desgaste. Esto es importante si lo llevamos a la mesa de 
formación donde el tiempo de drenado va a aumentar, lo que trae consigo el tener que realizar ajus-
te en el formador y la velocidad de la máquina de papel. Los clones integrados, es decir, los ciclones 
descargan dentro del deaereador alado (Flying Wing).
4. Proceso de limpieza centrífuga.
 El material fibroso utilizado para la elaboración del cartón es normal que venga acompañado 
de impurezas. En la fibra virgen, las impurezas más frecuentes son las arenas, pequeñas astillas, 
pedazos de hierro procedentes del flejado de las pacas; en las fibras para reciclar estas impurezas 
son mayores en cantidad, tamaño y naturaleza, pues pueden encontrarse maderas, rocas, hierros, 
plásticos etc. Por ello, cualquiera que sea la clase de materia prima fibrosa utilizada, es necesario 
limpiarla, sobre todo si se trata de papel para reciclar.
 Cuando se trabaja con materia prima fibrosa virgen, la limpieza se efectúa con el fin de elimi-
nar aquellos materiales que pueden dañar equipos como el refinador. En este caso, se utilizan ciclo-
nes de mediana y alta consistencia. Las pequeñas impurezas como arenas, astillas, serán elimina-
dos en una etapa posterior de limpieza a baja consistencia (0. 5 a 1 %).
 Por el contrario, cuando se consume fibra para reciclar, la limpieza y depuración iniciales, 
serán más drásticos. La eliminación de impurezas y material no pulpeable se inicia desde el proceso 
de desfibrado, donde el pulper está provisto de aditamentos especiales para este fin. Los procesos 
siguientes, es decir, la limpieza a mediana y alta consistencia, y la depuración, forman unas etapas 
de limpieza de la materia prima fibrosa tan importantes y necesarias en este caso.
Figura No. 41, Sistemas de preparación de pastas para fibra virgen. Figura No. 42, Sistema de pre-
paración de pastas para fibra secundaria.
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Figura No. 41, Sistema de preparación de pastas para pulpa virgen
Figura No. 42, Sistema de preparación de pastas para pulpa secundaria
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 La limpieza centrífuga podría definirse como: “ El proceso mediante el cual se separan mate-
riales por diferencia de densidad, utilizando como elemento fundamental la fuerza centrífuga”.
 En este proceso se separan todos aquellos materiales cuya densidad es diferente a la densi-
dad de la fibra, y este no debe confundirse con el proceso de depuración, en el cual se separan los 
mate- riales por diferencia de tamaño, aunque con frecuencia estos procesos se toman como sinóni-
mos; el fin que persiguen son diferentes, así los dos promuevan la limpieza de la suspensión fibrosa.
(5)
 No todos los papeles requieren de un mismo grado