Clase 6: El papel.

Orígenes

El término papel deriva del latín papyrus, en referencia a la planta egipcia. Cyperus papirus: de hojas largas, tallos blandos y sección triangular. Esta planta fue utilizada por egipcios, griegos y romanos con el objetivo de lograr un material similar al papel aproximadamente a partir del 3000 a.C. Para su fabricación se disponía la médula de la planta en capas estiradas y entre cruzadas transversalmente. Luego se impregnaba de agua y se prensaba dejando secar a la intemperie. Una vez seca se procedía a frotarla con una piedra, generalmente de marfil, para brindarle suavidad y lisura.

Definición del papel

El papel es una delgada hoja constituida por fibras celulósicas entrelazadas, de superficie porosa. Se fabrica a partir de una pasta o solución acuosa de fibras que atraviesan procesos de escurrimiento de agua, secado y tratamientos de compactado y alisado.

Tomada de http://www.impresiondesobres.com


Materia prima: Las fibras

—Madereras: Proceden de especies vegetales que desarrollan un tronco donde se acumulan las fibras. Pueden ser: Cortas (De madera dura, eucalipto, arce) o largas (madera blanda, abeto, pino).

—No madereras: Este tipo de fibras se obtienen de diferentes especies de
arbustos.

»Algodón: Se trata de fibras finas, flexibles, muy elásticas y suaves. Se usan por ejemplo en la fabricación de papel secante.
»Lino: Se utilizan en la fabricación de papel fino, fuerte y resistente.
»Cáñamo: Más resistentes, rígidas y ásperas que las de lino. Se usan para hacer papeles resistentes pero toscos.

—Recuperadas: Las fibras contenidas en papeles y cartones de desecho pueden ser trituradas y recicladas.

Papel de estiércol.

Composición química

Las paredes celulares de la planta de madera es conocido como material ligninocelulósico. Está formado por carbohidratos (celulosas y hemicelulosas) entrelazados mediante la lignina y sobre la cual se deposita una mezcla de compuestos denominados resinas y esencias.

»Carbohidratos: La celulosa otorga estructura y soporte a la planta. Posee buena flexibilidad, amplio rango de dimensiones, hidrófila, resistente a la deformación, facilidad para entrelazarse y absorber aditivos modificantes, químicamente estable y relativamente incolora. La hemicelulosa es un polímero exclusivamente de glucosa que se degrada fácilmente cuando se cuece la madera. Tiene gran importancia en el refinado de la pasta.

Celulosa cruda.

Celulosa blanqueada / química.

»Lignina: Es un componente complejo, amorfo, de color oscuro que une los carbohidratos. Su presencia produce el envejecimiento del papel mediante un característico color amarillento. 

»Resinas y esencias: Se trata de sustancias que se encuentran en las fibras vegetales pero que no son carbohidratos. Denominados aceites esenciales, etéreos o volátiles se eliminan rápidamente en los procesos de extracción de celulosa. Su presencia en el papel ocasiona manchas no deseadas.

Tratamiento de la madera

»Desmoche: Una vez talada la planta se procede a quitar las ramas, hojas y raíces. El objetivo de este proceso es dejar el tronco libre. 

»Descortezado. Consiste en la quita de la corteza. El proceso puede ser realizado de manera manual o industrial. La presencia de produce un efecto debilitador en la pasta o pulpa razón. 

»Lavado. Este tratamiento se realiza mediante aspersión de agua a presión con el objetivo de quitar las partículas adheridas a la madera evitando las impurezas durante el proceso productivo del papel. 

Máquina de lavado de virutas.

»Separación de la lignina: Para fabricar papel es necesario separar las fibras de celulosa y hemicelulosa que están fuertemente unidas por la lignina; reduciendo al mínimo su presencia.


                             Producción de la pulpa

»Proceso mecánico: 

Aquí es donde se obtienen partículas de madera muy pequeños. Los componentes químicos del material fibroso se mantienen inalterados, excepto por la eliminación que se produce de aquellos que son solubles en agua. Los troncos se introducen de manera longitudinal y perpendicular a un disco giratorio o muela y son presionados contra él provocando una acción abrasiva. La muela se encuentra parcialmente sumergida en agua para disipar el calor que ocasiona el rozamiento de la madera y la piedra. Las fibras atraviesan las ranuras situadas junto a la muela para dirigirse a un pozo con agua. La pulpa es transportada a unas cribas.

»Proceso químico: Los troncos descortezados ingresan a la chipera o astilladora con agua donde son molidos. Las astillas (chips) son trasportados mediante una cinta hasta el digestor. En el digestor se mezclan las astillas de madera pre-vaporizadas con el químico mezcla conocida como licor blanco. Se calienta el digestor hasta la temperatura de cocción, utilizando una inyección de vapor. Cuando el proceso de digestión finaliza, el vapor residual es enviado a un acumulador para ser aprovechado. La mezcla de astillas y licor gastado se descarga del digestor. El licor gastado, denominado licor negro, se separa de la pulpa a través de los orificios existentes en el recipiente que las contiene. 

Refinado y blanqueado

»Refinado: Se realiza con el fin de desfibrar y cortar las fibras adaptándolas según grado de resistencia al doblado, reventado y rasgado. El tratamiento consiste en introducir la pasta de papel con agua en un refinador o pulper donde se cortan las fibras de celulosa por acción de diversas cuchillas que se mueven circularmente. Existen dos tipos de refinamiento: 

Papel de cigarrillos.

—Graso: Deja las fibras muy hidratadas otorgando al papel resistencia, rigidez y cierta transparencia, pero le quita flexibilidad y lo hace quebradizo, con dificultad para el plegado. Por ejemplo papel vegetal, de cigarrillos, etc. 

—Magro: Deja las fibras enteras o truncadas, brindándole flexibilidad, facilidad para el plegado, grosor, blandura y opacidad. Por ejemplo papeles para Offset, absorbentes, etc. Durante el refinado, se agregan ciertos sustancias denominadas cargas, pigmentos y aditivos que producen resultados específicos 

—Cargas: Productos que contribuyen a darle cuerpo al papel, y contribuyen en la obtención de características tales como disminuir el brillo, aumentar la resistencia mecánica, aumentar el poder de relleno, crear la microporosidad adecuada para su transpirabilidad (capacidad de que el vapor de agua lo atraviese), etc. Los más utilizadas son: carbonato de calcio, caolín, mica, talco, sílice, yeso, sulfato de bario, entre otros. 

Papel absorbente.

—Pigmentos: Se refiere a los colorantes ya sean minerales u orgánicos. 

—Aditivos: Diversidad de agentes que pueden agregarse para otorgarle características propias como por ejemplo: colas cuyo objetivo es dar al papel resistencia a la penetración de fluidos; adhesivos de resistencia en seco que ayudan a incrementar la resistencia del papel a la tracción y al desprendimiento; resinas de resistencia a la humedad; microbicidas que evitan la formación de hongos y bacterias, etc. 

»Blanqueado: Este proceso se realiza con el objetivo de producir celulosa blanca pura eliminando la lignina residual luego de la cocción, materias no fibrosas que puedan generar olor y color. Los productos utilizado son: cloro, oxígeno, dióxido de cloro, hipoclorito sódico, agua oxigenada, entre otros. El uso de agentes blanqueadores ha generado problemas de contaminación y de salud en trabajadores y consumidores. En la actualidad, se tiende al uso de productos menos contaminantes denominados: blanqueo con ozono y blanqueo con enzimas.


Máquina continua o Fourdinier


Su principio básico consiste en suspender la pulpa de papel en agua con un movimiento continuo. Las vibraciones de lado a lado provocan que las fibras se intercalaran unas con otras. 

Pueden distinguirse las siguientes secciones: 

—Cabeza de máquina: La pulpa se extrae de una caja inicial. En el extremo inferior posee una abertura o vertedero por donde sale la pasta. El dispositivo Manifold mantiene la presión y el caudal constante de la pasta en todo su ancho para obtener la regularidad de gramaje a lo largo de la hoja durante la producción. Al caer las fibras tienden a colocarse en posición paralela al movimiento de la tela. El sentido de máquina recibe el nombre de dirección de fibra. El sentido transversal se denomina contra fibra.

—Malla: Es una tela muy fina donde se coloca la pasta de papel y comienza el desagote y secado. La primera parte del secado es por gravedad, el agua cae atravesando la tela y las fibras quedan retenidas en la parte superior. 

—Cilindro bailarín Dandy: Se trata de un gran rodillo hueco recubierto por una malla exterior. Se ubica en la parte superior de la tela en contacto directo con el papel. Mediante presión (algunos casos bombas de vacío), exprime el agua. Puede disponer de una serie de dibujos en relieve, filigramas, que al presionar genera áreas de claros y sombras debidos a la densidad del papel. Estas marcas de agua se usan para identificar los papeles de marca o para sistemas de seguridad.

—Cilindros prensadores y secadores: Con el objetivo de que el papel adquiera consistencia, se debe eliminar toda la humedad posible. Para ello se utiliza presión y calor. La presión se realiza a través de pares de rodillos recubiertos de goma. Entre los rodillos y la hoja de papel corre una cinta de fieltro que absorbe el agua escurrida por la presión que ejerce el rodillo. La banda de papel prensada se hace pasar por una serie de rodillos huecos por los que circula vapor a altas temperaturas. Una manta de fieltro evita que la hoja se aparte del cilindro ayudando al secado y guiando la hoja por ellos. 

—Pre estucado: Consiste en aplicar una capa de adhesivos y pigmentos que forman una película de barniz denominada estuco que otorga al papel finura y uniformidad. 

—Calandras: Se trata de un conjunto de rodillos metálicos, colocados unos sobre otros, algunos calentados a vapor. Cuando el papel pasa por las líneas de contacto entre los rodillos, bajo una presión cada vez mayor, se comprime y se logra una superficie más suave y lisa. Al calentar algunos de los rodillos con agua caliente, vapor o aceite muy caliente, se logra un acabado superficial mejor. 

—Pope: Finalmente, el papel se enrolla para su posterior uso en grandes bobinas que pueden pesar 50 toneladas o más. Fuera de máquina puede pasar a la sección de estucado y acabados.

Finalmente, un vídeo donde se explica todo el proceso, tanto químico como mecánico.

Procesos fuera de máquina

»Estucado: 

O couché, es un papel que en su fabricación ha recibido una capa externa de un compuesto inorgánico para mejorar su acabado dándole mayor suavidad y blancura. Su textura y terminación puede ser brillante, satinada o mate.

Su principal ventaja es que su acabado liso y menos absorbente que el de los papeles no estucados, permite mejor definición de los detalles y un rango cromático más amplio. Además, los acabados estucados suelen proteger los papeles y dibujos de las radiación ultravioleta y proporcionarle mayor resistencia al desgaste.

»Gofrado:

Es un proceso que consiste en producir un relieve en el papel por el efecto de la presión. La palabra procede del verbo francés goufrer, repujar, y en su origen consistió en estampar en seco sobre papel (o las cubiertas de un libro) motivos en relieve o en hueco. También se le ha denominado troquel; también el cuño (troquel con el que se sellan monedas y medallas) está relacionado con esta forma de hacer, aunque estos dos últimos términos son más propios del ámbito de la impresión industrial.

Formatos

—Bobina:

La máquina continúa o Fourdinier entrega una hoja continua de ancho fijo y con defectos. Durante el proceso de rebobinado se eliminan los defectos y se corta la hoja por el largo.

—Pliego:

Para el uso de papel en máquinas de alimentación por pliegos, las bobinas son cortadas mediante equipos de bobina a pliego.

—Resma: 

Para su comercialización en resmas, las bobinas pasan a una máquina cortadora y empaquetadora.

Propiedades físicas del papel

—Gramaje:

Peso por unidad de superficie.

a) Papel, hasta 120 g/m2 

b) Cartulinas entre 120 y 300 g/m2 

c) Cartones entre 300 y 600 g/m2

—Porosidad: 

Se trata de orificios que resultan imperceptibles por el ojo humano. La porosidad es uno de los factores que determinan el grado de absorción de tintas, barnices, ceras, gomas o adhesivos.

—Lisura-Rugosidad:

La estructura y rugosidad superficiales determinan la cantidad de tinta necesaria para una buena impresión, repercutiendo sobre el brillo de las tintas.

—Estabilidad dimensional:

Se refiere a las modificaciones en tamaño de una hoja de papel dependiendo de las condiciones de humedad en el ambiente. Esto quiere decir que dependiendo de la humedad, el papel tenderá a variar su tamaño en dirección de las fibras. 

—Volumen o espesor: 

Describe el grosor (calibre) del papel. Para conseguir volumen, no siempre es necesario incrementar el peso de la resma (sustancia).

—Resistencia mecánica: 

La resistencia es la capacidad de un elemento, en este caso el papel, a soportar esfuerzos a los que se ve sometido durante su transformación y uso que también determinan su durabilidad. Distinguimos los siguientes: 

»Longitud de rotura: Cantidad de papel, expresada en miles de metros, necesaria para romper una tira de papel por su propio peso.

»Desgarro: Es la capacidad de un papel, expresada en gramos, para resistir a la ruptura cuando se somete a un tirón. Para medir la resistencia al desgarro antes de la prueba se le hace un pequeño corte que lo hace más vulnerable al recibir un tirón. Se lleva a cabo en ambos sentidos del papel y los resultados suelen ser más altos en el dirección transversal. 

»Estallido: Resistencia que ofrece el papel a la rotura por presión en una de sus caras. 

»Rigidez: Es la resistencia que opone un papel a flexionarse, cuando se le aplica una fuerza por una de sus caras.

»Dobles pliegues: Mide la cantidad de dobleces que resistirá un papel antes de romperse. Esta resistencia está relacionada con la estructura del papel. Ante una refinación impropia, una mala formación o un secado excesivo la resistencia al dobles disminuye considerablemente

»Planeidad: El papel debe ser plano, sobre todo en la impresión por pliegos, para un buen funcionamiento de la máquina impresora.

Propiedades ópticas del papel

—Opacidad: 

Existen papeles en los que se produce transparencia, o sea, se puede ver lo impreso del otro lado de la hoja. La herramienta de medición de la opacidad es el opacímetro.

—Color: 

Los fabricantes de papel ofrecen sus fondos de color (pigmentos) estándar con sus propios códigos o nombres. Siempre debe especificarse el color de fondo. Algunos papeles son metaméricos, es decir, que muestran distintos fondos en función de las condiciones de luz.

—Blancura:

Es la reflexión homogénea de luz en los tres componentes básicos medida en coordenadas Lab o en porcentaje de blancura en comparación con un patrón de blanco.

Clases de papel

»Papel sin ácido:

Los papeles sin ácido, tienen entonces un pH 7 (neutro) o un mayor grado de alcalinidad (capacidad para neutralizar un ácido). Esto se traduce en papeles cuya duración es más prolongada ya que ante la presencia de ácido, amarillean y se deterioran con el tiempo.

»Papel prensa:

Principalmente obtenido a partir de pasta mecánica o fibras recicladas, se utiliza para la impresión de periódicos. A raíz de la presencia de lignina, se amarillea rápidamente y se vuelve quebradizo cuando es expuesto a la luz.

»Papeles mecánicos: 

Principalmente obtenidos a partir de pasta mecánica y añadidura de pasta química para otorgarles mayor resistencia. Este papel se puede producir con una superficie lisa por medio de un calandrado o satinado. Para la impresión offset se les aplica cola en el momento de fabricación confiriéndole una mejor superficie de impresión.

»Sin pasta mecánica: 

Se producen por medio del proceso químico más que con el mecánico. Se obtiene un papel fuerte y blanco.

»Papel cartucho: 

El término se aplica a los papeles gruesos, de superficie rugosa, como por ejemplo los papeles utilizados para dibujo y pintura.

»Antiguo: 

Refiere a un papel voluminoso con acabado rugoso denominado vitela (del francés antiguo Vélin que significa cuero de novillo). Es un tipo de pergamino que se utiliza principalmente para la producción de libros.

»Antiguo verjurado: 

Posee características superficiales particulares en tanto muestra una filigrana de rayas horizontales y otras más espaciadas que las cortan perpendicularmente. 

»Papeles estucados: 

Podemos distinguir las siguientes variantes: 

—Estucado brillante: Se estucan ambas caras con caolín o tiza y calandrado para darle un aspecto liso y brillante. 

—Estucado mate: Si bien se estuca como en el caso anterior con caolín o tiza durante el calandrado simplemente se consolida la superficie sin llegar a obtener brillo, obteniendo una apariencia mate. 

—Papel cromado: Estucado en una sola cara. 

—Estucado de alto brillo: Característicos por su excepcional brillo. 

»Papeles plásticos: 

Realizado totalmente de plástico o con base de papel y revestidos por una capa de plástico o látex. Son resistentes al agua, es más se pueden lavar. Requieren el uso de tintas especiales durante la impresión.

»Papeles autocopiativos: 

Se producen a partir de microcápsulas que se rompen bajo la presión de un bolígrafo o máquina de escribir, soltando una solución de tinte incoloro. Éste se transfiere sobre la superficie reactiva de la hoja de abajo, donde el tinte toma color y forma.

»Papeles para impresión digital: 

Actualmente las prensas digitales requieren de papeles especiales adecuados a la característica del sistema. En general utilizan toner en lugar de tintas offset convencionales que reaccionan con el calor cuando la imagen es fusionada al papel. Los papeles estucados pueden actuar como aislantes y causar inconvenientes.

»Papeles técnicos: 

Se producen a partir de la incorporación de aditivos en la pasta o bien mediante procesos de acabado. 

»Papeles metalizados: 

Son aquellos que llevan una capa de aluminio sobre la capa de estuco. 

»Papeles térmicos: 

Son aquellos papeles en los que la impresión se realiza por calor. Poseen una capa transmisora y otra reactiva. Ésta se activa por medio de un cabezal térmico que licúa las dos capas y en estado líquido reaccionan entre si. Una vez que la fuente de calor se detiene, las capas vuelven a su estado sólido.

Cartón 

Pueden ser sólidos o multicapas cuando se fabrican a partir de una sucesión de capas de papel superpuestas. Admiten los procesos de estucado y blanqueado. Respecto de las características técnicas, podemos definir: 

»Gramaje: Peso del cartón expresado en g/m2 

»Grosor: Distancia entre las dos superficies de la lámina de cartón. Se mide en milésimas de milímetro. 

»Densidad: Grado de compactación del material expresado en kg/m3 

»Número: Expresa la superficie de cartón en metros cuadrados por cada 10 kg de peso. A mayor menor numeración, mayor es el grosor del cartón.

Cartón corrugado

Se trata de una estructura formada por un nervio central de papel ondulado denominado papel onda, reforzado externamente por dos capas de papel conocidos como papeles liners o tapas, pegadas con adhesivo en las crestas de la onda. Es un material liviano, cuya resistencia se basa en el trabajo conjunto y vertical de estas tres láminas de papel. 

Según la cantidad de elementos ondulados (papel onda) que lo compongan podemos distinguir: 

»Cartón sencillo: un elemento ondulado pegado a un elemento plano. 

»Cartón simple: un elemento ondulado pegado en ambos lados a elementos planos. 

»Cartón doble: tres elementos planos pegados a dos elementos ondulados intercalados.

»Cartón triple: cuatro elementos planos pegados a tres elementos ondulados intercalados.

»Cartón cuádruple: cinco elementos planos pegados a cuatro elementos ondulados intercalados.

El cartón corrugado se le denomina según su tipo o grado que surge de combinar: 

»El tipo de onda del cartón. 

»La resistencia a la compresión vertical. 

»El color del papel exterior.

Papel artesanal

He aquí un vídeo donde se enseña a hacer papel artesanal, con cualquier papel reciclado que se nos ocurra.