La Celulosa y sus aplicaciones industriales

Antes de comenzar a exponer a mi trabajo propuesto entre los cinco que nos citó he de precisar que me he centrado en el primer apartado del mismo que corresponde al papel mientras que los otros dos restantes les he dedicado, por razones de tiempo y espacio, una simple definición a efectos de completar sus apartados propuestos.

La Celulosa

La celulosa, en términos generales se puede definir como un polisacárido constituido por moléculas de D-glucosa unidas por enlaces B(1->4) glucosídicos. Es el compuesto orgánico más difundido en la naturaleza; componente principal de las paredes celulares vegetales (p.Ej en las maderas, en las fibras de algodón) en las cuales se encuentra junto con hemicelulosa, pectina, extensina (que actúan como aglutinante entre las fibras celulósicas) y lignina. La hidrólisis completa de la celulosa con ácidos rinde glucosa, pero la hidrólisis parcial produce el disacárido celobiosa. La nitrocelulosa, el acetato de celulosa, y el xantato de celulosa (rayón) son ésteres de la celulosa que tienen una gran aplicación técnica; la que se obtiene de la madera es la pasta de celulosa.

Biosíntesis y degradación. La celulosa se sintetiza en las plantas a partir de la GDP-glucosa o la UDP-glucosa por acción de la celulosa-sintasa:

NDP-glucosa + (glucosa)n ------------------ NDP + (glucosa)n+1

La mayor parte de mamíferos no poseen enzimas capaces de hidrolizar los enlaces (1->4) de la celulosa por lo que no pueden digerirla. Sin embargo los rumiantes pueden utilizar la celulosa como alimento ya que tienen en el rumen microorganismos productores de enzima celulasa, que hidroliza la celulosa a D-glucosa.

La celulosa es el nombre genérico para definir un amplio rango de productos compuestos por fibras naturales , contenido principalmente en árboles y otras plantas.

Los árboles producen más del 90% de la celulosa a nivel mundial ; el resto de las fibras son aportadas por otras fibras como pastos, bambúes, bagazos, algodones, linos, cáñamos...etc

La celulosa y el hongo T. Reseei

Es un polisacárido cuya fórmula es C6H10O5. Es el principal componente de la membrana celular de la mayor parte de las plantas. Está constituida por moléculas de D-glucosa y es polímero más abundante en la biosfera.

Resiste a la fermentación, no significa que no se puede hidrolizar, pues existen microorganismos celulóticos que poseen enzimas como las celobiohidrolasas y las endoglucanasa que se encargan de su degradación.

El hongo Trichoderma reesei es un microorganismo celulótico que contiene cuatro grandes celulasas (1,4-beta-D-glucan celobiohirolasas CBH I y CBH II, endo-1,4-beta-D-glucanasa EG I y EG II).

Para producir cada una de las enzimas que degrada a la celulosa (celulasas) se hace uso de técnicas biotecnológicas de enzimología que han ganado gran importancia medioambiental y comercial.

Desde el punto de vista genético se han estudiado genes que codifican para las celulasas (cbh1, cbh2, egl1,y egl2), mediante sustitución por el marcador genético amds de Aspergillus nidulans. Estas investigaciones han sugerido que la CBH II Y la EG II son las más importantes en la actividad enzimática de la celulosa porque intervienen en la formación eficiente del inductor de éstas en T ressei y que la eliminación de ambas cadenas celobiohidrolasas (CBH II y EG II) imposibilita a la enzima para desdoblar la celulosa cristalina.

Se ha observado que la celulosa microcristalina (10g/l) es hidrolizada principalmente por dos de estas celulasas (CBH I y EH II) del hongo Trichoderma reesei. En 1998 se realizaron dos tipos de experimentos donde ambas enzimas se agregaron específicamente y de forma equimolecular, analizando la adsorción de las enzimas y la producción de los azúcares solubles por técnicas de FPLC y HPLC, respectivamente.

Los resultados obtenidos por estas investigaciones sugieren que la CBH I produce azúcares más solubles que la EG II, excepto a concentraciones menores del 1%. Además, mediante simulaciones computacionales, se encontró que existe un modelo común de hidrólisis para las enzimas de CBH I y otro modelo claramente discernible para las enzimas del CBH II de muestras de T reesei.

En experimentos posteriores, la clonación del gen beta-glucosidase y su homólogo del hongo celulótico Humicola grisea y del T reesei respectivamente, se ha encontrado que la sacarificación o transformación de los polisacáridos en azúcares fermentables de la celulosa , por celulasas de la T reesei es mejorada por la adición del gen recombinante BGL4H. Grisea.

La endoglucanasa I (EG I) es la celulasa más abundante en el hongo T. Reesei., comprendido entre el 5 y 10% de la suma total de las celulasas producidas por este microorganismo.

Por medio de una sustitución molecular en T. Ressei Y humicola insolens, a una resolución 3.6 A la EG I posee un centro activo abierto para la celulosa como sustrato, presentando diferencias con respecto a enzimas relacionadas en cuanto a su función biológica de degradación de sustratos específicos y pHs de actividad óptima.

La T. Reesei también posee una celobiohidrolasa (CBH II) que forma un sitio activo con cuatro subsitios interiores para las unidades de glucosa en un residuo de triptófano presente en la superficie de dominio .

Se ha encontrado que la mutagénesis de dicho residuo de triptófano inhibe la función de la enzima sobre la celulosa cristalina pero no sobre sustratos solubles o amorfos.

En conclusión, la celulosa puede ser degradada por hidrólisis enzimática utilizando celulasas procedentes del hongo T. Ressei, constituyendo una opción efectiva en el proceso de reciclaje del papel, al disminuir el factor económico y la contaminación ambiental a nivel mundial.

Actualmente a nivel mundial la protección del medio ambiente ha cobrado una gran importancia la protección del medio ambiente creándose así organizaciones no gubernamentales que, preocupados por el deterioro de la naturaleza, han contribuido con investigaciones para solventar este problema; investigaciones que en parte se han centrado en el estudio de la celulosa y el hongo Trichoderma reesei productor de celulosas. Las celulosas aplicadas al reciclaje del papel ayudan reducir el aumento de la salinidad de suelos y agua., por parte de las sustancias utilizadas en el ablandamiento de las fibras de celulosa durante los métodos convencionales de reciclaje de papel.

La manufactura de la celulosa se obtiene a partir de la separación de las fibras naturales , las que son mantenidas unidas en la estructura de las plantas por un material conocido como lignina.

Estas fibras pueden ser separadas mecánicamente o mediante un proceso químico de disolución de la lignina para recuperar las fibras.

Dependiendo del proceso de producción, las celulosas se dividen en:

*Celulosa Química. Se obtiene a partir de un proceso de cocción química de la madera a altas temperaturas y presiones, cuyo objetivo es disolver la lignina contenida en la madera con una disolución alcalina, liberando las fibras. Dependiendo de los aditivos químicos usados en la cocción, existen celulosas químicas kraft y al sulfito, siendo la primera más utilizada a nivel mundial. La celulosa química se caracteriza por tener un rendimiento total relativamente bajo, es decir, sólo entre un 40% y un 60% del material

original ( madera) queda en el producto final (fibras), el resto (lignina), se disuelve en la solución alcalina para ser posteriormente quemada y generar la energía térmica y eléctrica necesaria en los procesos productivos. Estas celulosas son más resistentes, ya que las fibras quedan intactas, son más fáciles de blanquear y menos propensas a perder sus cualidades en el tiempo.

*Celulosa Mecánica. Se obtiene a partir de un proceso por el cual la madera es molida y triturada mecánicamente, siendo sometida a altas temperaturas y presiones. Posteriormente la pasta es clasificada , lavada y eventualmente blanqueada. Este proceso requiere un alto consumo energético. La celulosa mecánica, se caracteriza por tener un alto rendimiento , normalmente entre un 85% y 95% , pero la lignina remanente en el producto puede oxidarse generando el color amarillo que caracteriza a los diarios viejos. Las principales aplicaciones son la fabricación de papel para periódicos y papeles para impresión y escritura de menor calidad. Esta celulosa es menos resistente que la química, no por la presencia de esta lignina sino porque las fibras que en ella están contenidas han sido cortadas en el proceso de fabricación . Para que nos hagamos una idea de la producción a nivel mundial en 1998 (175 millones de toneladas) un 76% correspondieron a celulosas químicas y sólo un 24% a celulosas mecánicas.

Otra forma de clasificar la celulosa es a partir de la materia prima usada para su fabricación. Dependiendo de ella existen celulosas de fibra larga (softwood pulp) y celulosas de fibra corta (hardwood pulp). Difieren principalmente en su resistencia, ya que ésta depende básicamente de las uniones moleculares que se establecen entre las fibras. La celulosa de fibra larga genera en los papeles una red de uniones más resistentes que las de fibra corta . La longitud de las fibras largas fluctúa entre 2,5 y 4,5 mm, contra los 0,7 a 1,8 mm de las fibras cortas.

Dentro de la celulosa blanca de fibra larga, destacan:

Celulosa NBSKP (“Northern Bleached Softwood Kraft Pulp”) producida principalmente en Canadá y los países escandinavos en base a pinos de bosque naturales y de crecimiento lento. Su principal característica es la resistencia, debida a la longitud de las fibras que la constituyen. En el mercado es valorada con un mayor precio.

Celulosa BSKP (“Southern Pine) producida en el sur de Estados Unidos y norte de Argentina usando pinos de crecimiento rápido cuya calidad de resistencia es menor que la KBSKP.

Celulosa BSKP (“Radiata Pine”) producida en Chile y Nueva Zelanda, es calificada en el mercado como un producto intermedio entre las dos anteriores. La materia prima utilizada son las plantaciones de pino radiata de crecimiento rápido.

Dentro de la celulosa blanca de fibra corta, destacan:

Celulosa BEKP (Bleached Eucapyptus Kraft Pulp) producida a partir de plantaciones de crecimiento rápido de eucaliptos. Los principales productores son Brasil, Chile, Península Ibérica, Australia y Nueva Zelanda.

Celulosa Birch producida con abedules del norte de Europa, los principales productores don Finlandia y Suecia.

Celulosa NMHW (Northern Mix Hardwood) producida por una mezcla de varias especies de madera hardwood principalmente en Canadá, Francia, Japón, Corea y este de Europa.

Celulosa MTH (Mix Tropical Hardwood) producida con una mezcla de varias especies tropicales de madera hardwood de Indonesia.

Celulosa SMHW (southern Mix hardwood) producida con una mezcla de varias especies de maderas hardwood en el sur de Estados Unidos. En el mercado es valorada con un mayor precio.

En la industria de alimentos, la celulosa es sometida a modificaciones generando una serie de compuestos que poseen múltiples propiedades funcionales, algunas celulosas modificadas son:

Carboximetil celulosa que se utiliza como espesante.

Celulosa microcristalina que se obtiene por hidrólisis ácida de la celulosa, es un polvo blanco, fino, y es usado como anticompactante y en la industria farmacéutica para elaborar tabletas.

Hemilcelulosa.

Éteres de celulosa que forman geles en caliente y son usados en productos que se verán sometidos a la fritura.

¿Para qué sirve la celulosa?

Es el principal componente en la manufactura de papeles y cartones y también, en pequeñas cantidades, se encuentra en productos como el rayón

, películas fotográficas , celofanes, explosivos...etc

Del proceso de manufactura de la celulosa se extraen, además,otros derivados como la trementina y el “tall oil” que son usados como insumos en la industria química para la producción de aromas, diluyentes, jabones y alimentos.

La celulosa blanca de fibra larga se usa principalmente para agregar resistencia a los papeles y cartulinas, y la celulosa blanca de fibra corta se usa para dar suavidad y como relleno. Dependiendo de la proporción en las mezclas se obtienen papeles para diferentes usos.

Actualmente existen más de 450 variedades de papeles según la clasificación de la International Pulp and Paper Directory.

En los últimos tiempos debido a la preocupación por el medio ambiente ha cobrado mayor importancia a nivel mundial el uso adecuado de los recursos naturales y, en consecuencia, en la industria de los papeles y cartones el reciclaje es cada vez más importante , creciendo la recuperación de cartones y papeles para reciclar de 48 a 134 millones de toneladas entre 1980 y 1998 a nivel mundial, o lo que es lo mismo de un 23% a un 45%.

La degradación de las fibras impone límites a la fracción de papeles que se pueden producir con fibras recicladas, por lo que constantemente se deben agregar fibras vírgenes para su producción. A continuación expongo un diagrama donde se muestra la pirámide de reciclaje de papeles:

Todo esto en cuanto al plano más general de la celulosa que es a grandes rasgos un polímero natural.

Los polímeros han existido desde mucho antes que nosotros, podemos decir que son tan antiguos como la vida misma, ya que toda la vida en la tierra se basa en tres tipos de polímeros: DNA, RNA y proteínas. Nos centraremos en algunos de los polímeros sintéticos, hechos por los seres humanos, especialmente los derivados de la celulosa.

El primer polímero sintético fue de hecho el cuero , un polímero natural modificado, una forma artificialmente reticulada de las proteínas encontradas en las pieles animales. El curtido del cuero fue descubierto hace miles de años, nos centraremos en algunos posteriores fundamentalmente derivados de la celulosa. Ocupan un lugar especial en la historia de los polímeros porque su creación constituyó, en gran medida, el principio de una explosión en la invención de polímeros sintéticos que aún continúa en nuestros días.

Los derivados de la celulosa son formas de celulosa, un polímero que se encuentra en la madera, el algodón y el papel, los cuales han sido modificado químicamente. Los científicos comenzaron a producirlos a mediados del siglo XIX , mucho antes de lo que supiéramos realmente qué era un polímero.

Cellulose Nitrate

El primero apareció cuando un científico hizo reaccionar la celulosa, en la forma de algodón, con el ácido nítrico. El resultado fue el nitrato de celulosa.

También este nitrato era llamado pólvora de algodón por ser un poderoso explosivo. Pronto sustituyó la pólvora común como carga explosiva de la munición para los rifles y la artillería.

El nitrato de celulosa es también, un termoplástico, y fue utilizado rápidamente para hacer bolas de billar, con el peligro de que podían estallar únicamente con el golpe de un taco.

El nitrato de celulosa también fue utilizado para elaborar un polímero conteniendo un material compuesto, el vidrio de seguridad. Éste estaba formado por una lámina de celulosa entre dos capas de vidrio . La lámina de nitrato de celulosa mantenía unido el vidrio en caso de que éste se rompiera. Esto fue un gran aporte para los parabrisas de los automóviles: En caso de accidente, el vidrio podría romperse pero los fragmentos permanecerían adheridos a la lámina de nitrato de celulosa, en lugar d proyectarse en incrustarse en los pasajeros.

Cellulose Acetate

Si la celulosa reacciona con el ácido nítrico para dar nitrato de celulosa si la hacemos reaccionar con ácido acético cabe suponer que obtendríamos

acetato de celulosa que se utiliza como fibra usada por ejemplo, en los vestidos de fiesta. Como termoplástico también se utiliza para películas fotográficas . Previamente se había utilizado el nitrato de celulosa , pero la combinación del nitrato inflamable y de los bulbos calientes del proyector de películas acabó causando numerosos incendios. La solución a este problema fue el acetato de celulosa no sólo en este campo sino que también lo sustituyó en la fabricación de vidrios de seguridad.

Rayon

Este nombre ha sido utilizado para denominar a diversos polímeros, pero hoy cuando hablamos de rayon nos referimos al xantato de celulosa. Se utiliza como fibra para hacer las ropas de rayón ( por ej. Camisas hawaianas). El rayón original fue en realidad en nitrato de celulosa, pero éste era inflamable y pronto fue reemplazado en la fibra por acetato y el xantato de celulosa.

La celulosa es modificada para hacer fibras porque los filamentos de celulosa que producen fibras de celulosa tienen una textura rugosa, no hay nada de malo en ello pero por otra parte la seda tiene filamentos lisos, que le confieren a la tela de seda su aspecto brillante . En cuanto se descubrió que las fibras de nitrato de celulosa eran también lisas y se podían utilizar para producir telas con brillo semejante al de la seda, los derivados de la celulosa fueron considerados como posibles reemplazantes económicos.

Fibras sintéticas

La producción de papel con fibras sintéticas se ha desarrollado a partir del arte de la producción japonesa del papel. Las fibras naturales largas de kozo mitsugama, y gampi, con largo de 5 a 10 mm, durante siglos han sido convertidas en papel semejante al no tejido. La unión por látex natural de las fibras largas naturales de la corteza del fique la practicaban los mayas y aztecas. En el s. XX estas antiguas artes de formación a mano del papel se han convertido en un proceso de manufactura a alta velocidad de fibras húmedas depositadas y sin tejer. Los no tejidos pueden producirse mediante proceso en húmedo o en seco.

El Papel

Es un material a base de fibras entrelazadas, utilizado principalmente para la escritura , impresión y embalaje. Se fabrica a partir de una pasta o solución acuosa de la que se elimina el agua por escurrimiento y secado; las fibras generalmente de naturaleza vegetal (celulosa) pueden ser también de origen mineral (estaño, aluminio), animal (lana) o sintético. La pasta se obtiene triturando en agua trapos de hilos o algodón, o diversas materias fibrosas como madera, cáñamo, esparto, paja...etc añadiéndose encolantes para mejorar su consistencia, así como otros aditivos según el tipo de papel que se desee fabricar. Antiguamente la celulosa no se extraía en forma directa de los vegetales, sino que se aprovechaban los trapos e hilos de origen no animal, sobre todo el algodón. Hoy se emplea como materia prima la madera, especialmente la de coníferas (abeto y pino) y frondosas (eucalipto, haya, álamo), así como paja ( de arroz, avena, cebada), esparto, caña, lino, papel viejo, trapos..etc. Aunque no existe un criterio unívoco para separar el papel de la cartulina y el cartón, se puede considerar al papel compuesto por una sola capa , con un gramaje variable entre los 25 y 220 g/m2 ; a la cartulina como superposición de diversas capas de papel de idéntica calidad con un gramaje entre 250 y 450 g/m2 y al cartón como una superposición de diversas capas de papel de distinta calidad con un gramaje superior a 600 g/m2. Aquellos comprendidos entre 450 y 600 g/m2 reciben el nombre de cartoncillo y su calidad es intermedia entre el cartón y la cartulina . Por lo general el papel se clasifica en diversos tipos según su presentación (papel continuo o en bobina, en hojas y en rollo), la materia fibrosa empleada en su fabricación y el uso al que se destina. Aunque a veces se sitúa la invención del papel hacia el 220 o 177 a.C , su inventor parece haber sido Cai Lun, ministro de palacio que en el año 105 de la era cristiana , que impulsó su utilización para toda China. Posteriormente, las guerras e invasiones y el mismo comercio, llevan el secreto de su fabricación hacia occidente de mano de los árabes, hasta llegar a España. El primer molino papelero se inaugura en Xátiva (Valencia) hacia el 1100, luego pasa a Cataliña (1193), Italia, Perpiñán (fines del siglo XIII) y de ahí al resto de Europa. A mediados del siglo XV, el mejor “pergamino de trapos” o papel era fabricado en España (Valencia o Cataluña). Para entonces el nombre más utilizado era el de paper (derivado de papyrus, papiro) de donde proviene el término de papel, muchas expresiones papeleras derivan del árabe como resma (rizmah, paquete atado). Hacia finales del siglo XVII se inventó en Holanda la máquina llamada holandesa para la refinación de la pasta. En 1799, L. Robert construyó la primera máquina de papel continuo de Essone, cerca de París, posteriormente perfeccionada por los ingleses. En 1843, un tejedor sajón, Séller, inventa la pasta mecánica y ya en la segunda mitad del siglo XIX se desarrollan varios sistemas de obtención de celulosa casi pura o pasta química con lo que se perfeccionan los sistemas de elaboración del papel hasta llegar a la actualidad en la que el papel se fabrica en enormes máquinas de casi 10 m de anchura y 100m de longitud que funcionan a velocidades de régimen entre 650 y 800 metros por minuto.

Podemos distinguir los siguientes tipos de papel:

Papel abrasivo. También llamado papel esmeril, papel de lija o papel Kraft de gran resistencia, recubierto por una cara con gránulos abrasivos (carborundo, corindón, esmeril, sílice, vidrio).

Papel absorbente. El poroso, capaz de absorber rápidamente una cantidad notable de líquido. Como ejemplo tenemos el papel secante o el papel de filtro.

Papel aceitado. Se dice del impregnado por aceites secantes que luego se oxidan tornándose viscosos , empleado en envoltorios o embalajes impermeables al agua y grasas.

Papel aislante. El que sirve para impedir o dificultar la transmisión de ciertas formas de energía como el calor, la electricidad, el sonido.

Papel alabastro. Es el que está revestido con un líquido cristalizante por ejemplo el óxido de plomo acético que al secar produce figuras parecidas al muaré. Se utiliza para impresiones especiales.

Papel apergaminado. , Usado para envolver, resistente a la tracción y al reventamiento. Por lo general es de color amarillo intenso.

Papel atrapamoscas. El que posee una mezcla pegajosa de colofonia, aceite de linaza y miel y se emplea para atrapar moscas y otros insectos.

Papel autocopiativo. Aquel que permite transcribir lo que se escribe sobre él., a mano o a máquina a otra hoja, sin empleo de papel carbón, gracias a los agentes químicos que reaccionan con la segunda hoja formando un compuesto colorado idéntico al grafismo realizado en la primera hoja.

Papel autográfico. El que lleva un tratamiento especial que permite escribir y dibujar sobre él con tinta autográfica para luego transportar el trabajo a piedra o planchas litográficas por simple presión.

Papel avión. También llamado papel biblia, papel cebolla, papel de copia o papel de seda. Es muy delgado y transparente , de gramaje entre 25-40 gr/m2 que puede ser satinado por una cara o crespadora. Se usa para imprimir obras muy extensas en las que interesa reducir el volumen al mínimo.

Papel canson. Es el que se emplea para el dibujo o tinta china por ser grueso y de color ligeramente pajizo.

Papel carbón. También llamado papel de calcar o papel de calco. Está recubierto por una cara con una capa pigmentada transferible por presión. El pigmento a base de negro de humo en los papeles de calco negros, lleva colorantes dispersos en un vehículo a base de ceras y aceites.

Papel celulosa. Es el compuesto por celulosa al sulfito cruda.

Papel con madera. El que contiene pasta mecánica o fibras lignificadas. A mayor cantidad de pasta mecánica, menor calidad y más fácil envejecimiento.

Papel continuo. Aquel que se fabrica a máquina, en piezas de gran longitud , arrolladas formando bobinas.

Papel costero. Es el llamado papel quebrado.

Papel cuadriculado. Es el papel milimetrado.

Papel cuché. Es el barnizado y muy satinado que se utiliza en la impresión de páginas con grabados o fotograbados (revistas..etc).

Papel de añafea. Es el llamado papel de estraza. Es el fabricado con toda clase de materias primas, papel de recuperación,, pasta mecánica, semiquímica de nudos, etc . Debe incluir celulosa de fibras largas para conseguir la resistencia conveniente.

Papel de arroz. Hecho de médula de Tetrapanax papyrifer, para pintar con acuarelas. En Extremo Oriente se utiliza también para hacer vestidos.

Papel de celulosa pura. Papel sin madera. El que contiene sólo celulosa química , sin pasta mecánica.

Papel de China. Es el que se emplea en la impresión de obras de lujo y que en la actualidad imita la parte interior de la corteza de la caña o bara de pastas de celulosa. Es muy consistente a pesar de su delgadez.

Papel de desperdicios. Es el llamado papel de recuperación.

Papel de empapelar. Utilizado en decoración para revestir paredes interiores . Los de mejor calidad llevan pigmentos que los protegen de la luz y las bacterias (moho). La mayor parte son lavables.

Papel de esparto. Es el fabricado total o parcialmente con celulosa de esparto , que le confiere una suavidad característica y un buen volumen. Como además tiene una muy buenas características de imprimibilidad, es muy apreciado como papel de imprimir.

Papel de estaño. El compuesto por hojas de estaño o aluminio finísimas (menos de 0.1 mm de grosor) que utiliza para envolver productos que se desee que no estén en contacto con el aire.

Papel de fibra de vidrio. Es el papel común con fibra de vidrio incorporada, lo que aumenta su estabilidad dimensional y resistencia al envejecimiento. Se emplea como papel fotográfico, para mapas y documentos. Se utiliza también por su estabilidad química (contra microorganismos).

Papel de fumar. Muy delgado de 16 a 22 gr/m2 se utiliza para envolver cigarrillos. La pasta está formada por celulosa de buena calidad, generalmente fibras de cáñamo o lino . Para acelerar o frenar su combustibilidad se usa como carga el carbonato de calcio o el magnesio.

Papel de marca. Es el papel de hilo fabricado a mano, de un tamaño uniforme (32x44cm).

Papel de oficio. También es llamado papel sellado, papel timbrado, papel de valores, papel para documentos o papel para registros contables. Es de hilo o de trapo, de excelente calidad, que lleva impreso el sello o emblema del país, muchas veces el precio de cada hoja, casi siempre con filigrana, y que sirve para formalizar documentos jurídicos, para pagos al Estado o para otros usos oficiales, así como para fabricar papel moneda, cheques, títulos de acciones, de seguros,etc.

Papel de paja. Es el fabricado con semipasta amarilla de paja. Se emplea para empaquetar y en la fabricación de cartón ondulado y rígido, tubos de cartón, cajas..etc.

Papel de papelote. Papel de recuperación. El papel de recuperación está elaborado con papeles o cartones usados, o de retales de encuadernaciones y fábricas de cartón.

Papel de plata. Papel de estaño.

Papel de tina. Es fabricado a mano en la tina y secado al aire libre ; sus bordes son irregularmente decrecientes hacia fuera y con distribución irregular de las fibras (costillas).

Papel de trapo. Fabricado exclusiva o preferentemente con pasta de trapos o de materias primas textiles (algodón, lino, cáñamo,). De excelente calidad por estabilidad y tenacidad al envejecimiento. Se usa para papeles de valores , de carta, de fumar y también de imprimir.

Papel higiénico. Usado para el aseo personal. Es absorbente, resistente y blando, generalmente crespado. Por lo general se sirve enrollado alrededor de un núcleo de cartón y perforado a intervalos regulares.

Papel Ingres. Es un papel granulado, para dibujo artístico, especialmente al carbón. Verjurado en forma de cuadrícula grande.

Papel Japón. Hecho a mano en Japón. Tiene una suavidad, resistencia y flexibilidad extraordinarias, a causa del empleo de fibras de longitud excepcional (entre otras de corteza de morera). Los pliegos, a menudo de un sedoso tornasolado, se emplea para dibujo e impresiones artísticas, para ediciones de lujo, documentos y papeles de valores; también para pantallas de lámparas.

Papel Kraft. Tiene una gran resistencia y tenacidad, fabricado exclusiva o preferentemente con celulosa al sulfato cruda procedente de coníferas. Se utiliza especialmente para bolsas y sacos de papel, material de embalaje, papel de hilatura, aislamiento eléctrico..etc. En gramajes bajos se emplea como papel higiénico (25g/m2).

Papel marroquí. Es el papel artístico, de superficie granulada semejante a la del tafilete.

Papel metalizado. Recubierto con una fina capa metálica (por lo general aluminio) para usos decorativos o para envolver productos alimenticios. El metalizado se puede hacer a base de polvos metálicos y adhesivos, mezclando los polvos con barniz y disolvente o depositando en la superficie del papel el metal que luego se evapora por alto vacío.

Papel milimetrado. Opaco o más generalmente transparente , usado para dibujo que lleva impresa una red de líneas verticales y horizontales distantes entre sí un milímetro, y con las líneas correspondientes a los centímetros más destacados.

Papel para aislamiento eléctrico. Está fabricado a base de celulosa de Kraft, eventualmente con pasta de trapo , usado en la industria eléctrica como aislante.

Papel para calcografía. Es de buena calidad, se obtiene para reproducir grabados al cobre. Debe ser de bastante gramaje , muy elástico y absorbente.

Papel para cianografía. Es un papel sensible a la luz que permite reproducir originales escritos o dibujados sobre hojas transparentes.

Papel para diagramas. Es el cuadriculados en los aparatos registradores; además de ser a prueba de corrimiento de tinta, permite que los rasgos de la plumilla queden nítidamente registrados al resistir bien a la abrasión de la plumilla al escribir.

Papel para diazotipia. También llamado papel heliográfico . Está sensibilizado mediante un compuesto diazódico, fotosensible, que permite obtener copias de escritos y dibujos realizados sobre un soporte transparente.

Papel parafinado. Impregnado de parafina, ceras u otras sustancias similares , sirve como material de embalaje hermético e impermeable al agua.

Papel para fototipia. Papel transparente, sin pasta mecánica, muy satinado y bien encolado, empleado para la reproducción mediante impresión fototípica.

Papel para música. Hay dos tipos diferentes para escribir y para escribir. El de imprimir es un papel de calidad no inferior a los 100g/m2 apto para la impresión en offset, tenaz para resistir el frecuente manoseo, rígido para que quede bien extendido en el atril y no debe hacer ruido al volver las hojas.

El papel para escribir llamado también papel pautado, tiene las características de un buen papel de escribir: opacidad, no dejar pasar la tinta a la otra cara, facilidad para borrar, resistencia y rigidez.

Papel pergamino vegetal. Es un papel de celulosa pura, transparente o traslúcido, impermeable a las grasas y resistente a la humedad gracias a un tratamiento con ácido sulfúrico. Su peso varía desde los 30-40g/m2 hasta mas de 300g/m2; por lo general, para gramajes altos se prefiere prensar en húmedo varias hojas. Se utiliza para envolver mantequilla y productos grasos, en la industria de salazones; en gramajes elevados, como imitación del pergamino auténtico, para cubiertas de libros, pantallas, diplomas..etc.

Papel pluma. También llamado papel voluminoso se utiliza para imprimir, de bastante volumen, fabricado con altos porcentajes de celulosa de esparto o de frondosas; es blando y compresible.

Papel prensa. Es un tipo de papel con pasta mecánica de abeto, con agregados de celulosa cruda, aislado de máquina o más generalmente satinado, de 52-56gr/m2 destinado a la impresión tipográfica en rotativas de alta velocidad.

Papel quebrado. Es aquel cuya resistencia se ha aumentado mediante hilos o tiras de metal, de plástico o de materia vegetal.

Papel secante. Papel sin encolar, de estructura fibrosa y porosa hecho de algodón o de celulosas blandas; su criterio de calidad es su mayor o menor capacidad de absorber rápidamente líquidos.

Papel sin cenizas. Es el que, tras ser quemado deja una cantidad de ceniza insignificante; por ejemplo el papel de filtro para análisis cuantitativos.

Papel tela. Es aquel, que mediante el gofrado, semeja una tela de lino. Se usa para papeles de carta finos.

Papel verjurado. Es aquel que al trasluz deja ver unas líneas verticales y horizontales, debidas a la rejilla de alambre propia del bastidor metálico de la “forma” con que se fabricaba antiguamente el papel a mano. A mediados del siglo XVIII se aplicó a la forma un trozo de tela tejida, con lo cual desaparecieron las marcas de la rejilla metálica y se obtuvieron así los papeles velín o vitela. Hoy día se fabrican papel verjurado en máquinas continuas con el mismo sistema utilizado para el papel de filigrana.

Papel fotográfico. Es una superficie de papel o cartón recubierta de material fotosensible, sobre la que se proyecta por transparencia un motivo que formará a su vez la imagen latente en el cuerpo de la emulsión. Generalmente el motivo proyectado presenta una inversión de tonos (negativo) para que, tras el procesado la imagen presente los valores tonales originales. Lo podemos dividir en papel fotográfico en blanco y negro y para color.

Papel fotográfico para blanco y negro. En función del grado de contraste que proporcionan, los papeles se dividen en duros (alto contraste), normales (contraste normal) y suaves (bajo contraste). La gradación de contrastes recibe una numeración ascendente -de menor a mayor- que generalmente va del 0 al 5.En cuanto a la composición de la emulsión existen varios tipos de papel: el papel bromuro, el más corriente, posee una emulsión a base de bromuro de plata, sensible sólo a la luz azul; el papel bromuro pancromático, sensible a todos los colores se utiliza para obtener copias en blanco y negro a partir de negativos en color; el papel clorobromuro con emulsión de cloro y bromuro de plata, proporciona negros cálidos y, con un procesado especial, tonos marrones y sepia; el papel cloruro con emulsión de cloruro de plata, es menos sensible que los anteriores y de tonos azules; el papel contacto o de alto contraste se utiliza para obtener copias por contacto o para reproducción de documentos, mediante una luz muy intensa; su emulsión es normalmente de cloruro de plata de baja sensibilidad y no reproduce los tonos medios; el papel de positivo directo de emulsión de bromuro , proporciona copias positivas a partir de un original también positivo.

Papel fotográfico para color. Tiene una estructura de tres capas de emulsión, sensible cada una de ellas a un color distinto -rojo, verde y azul- sobre una base de papel y un recubrimiento de protección. En cada capa, existe además, un copulante de color que, durante el revelado, se convierte en tinte (cian en la emulsión sensible al rojo, magenta en la sensible al verde y amarillo en la sensible al azul). Durante el procesado , los haluros de plata de las emulsiones se transforman en plata metálica negra, mientras que los subproductos resultantes de dicha reacción reaccionan a su vez con los copulantes, de tal forma que se convierten en tintes allí donde se ha formado la plata. A continuación se disuelve la plata y los productos sobrantes , con lo que se obtienen tres imágenes teñidas -cian, magenta y amarilla- que conforman la imagen de tintes definitiva. Existen tres tipos de papel para color: el papel negativo-positivo que forma una imagen negativa en color a partir del original; si este es a su vez un negativo en color la imagen resultante reconstituirá los colores positivos originales. El papel positivo-positivo proporciona una imagen positiva en color a partir del original . El papel utilizado en el proceso de transferencia de color requiere su asociación a una película de su mismo tamaño que es la que será expuesta. La película se compone de tres capas de emulsión sensibles al rojo, al verde y al azul, de otras tres capas de pigmentos complementarios y contiene, además los agentes reveladores. Tras la exposición, un agente activador desencadena el proceso de revelado; durante este se forma una imagen de plata en cada capa de emulsión. Un agente de oxidación permite que el tinte de cada capa asociado a las zonas expuestas, pase al papel cuya superficie sensible se ha puesto previamente en contacto directo con la película. Estos tintes formarán la imagen en color definitiva. Este proceso, similar al de las películas instantáneas, proporciona tanto positivos a partir de negativos como negativos a partir de positivos.

Papel moneda. Es una forma de pago por medio de papel impreso, cuyo valor garantiza el estado (valor de estado), una entidad bancaria, una institución o una persona particular. Sólo en los billetes del banco emisor canjeables puede estar prevista una cobertura en oro o moneda.

Papel para condensadores. Es un papel utilizado para aislar entre sí el conjunto de finas láminas de aluminio que constituyen un tipo de condensador. El papel debe ser fino, ligero (menos de 6g/m2) y carecer absolutamente de humedad, para lo cual se le impregna de aceite o cera. Hay un tipo de papel al que se le metalizan ambas caras por electrodeposición y que actúa directamente como placa de condensador.

Papel pintado. Revestimiento de papel estampado o con motivos en relieve que se aplica con cola sobre el enlucido de las paredes. Su estampación se realiza a máquina por imprimación sobre papeles naturales, blancos o de color, de una pintura a la cola o tinta, o bien a mano con una técnica muy similar a la del huecograbado. En este caso se utilizan tintas de base acuosa (grasas para los papeles lavables).

Papel reactivo. Tira de papel de filtro impregnada con un producto (p. Ej un indicador ácido-base que, por la acción de la sustancia que se desea ensayar se colorea o cambia su color por otro; p ej El papel de fenolftaleína que en disolución alcalina toma el color rojo y en álcali, azul.

Veamos ahora los procesos de fabricación del papel:

Fabricación manual del papel

El proceso básico de la fabricación de papel no ha cambiado a lo largo de más de 2000 años e implica dos etapas: trocear la materia prima en agua para formar una suspensión de fibras individuales y formar láminas de fibras entrelazadas extendiendo dicha suspensión sobre una superficie porosa adecuada para que pueda filtrar el agua sobrante.

En la fabricación manual de papel, la materia prima (paja, hojas, corteza, trapos u otros materiales fibrosos) se coloca en una tina o batea y se golpea con un mazo pesado para separar las fibras. Durante la primera parte de la operación , el material se lava con agua limpia para eliminar las impurezas , pero cuando las fibras se han troceado lo suficiente se mantienen en suspensión sin cambiar el agua de la tina. En ese momento, el material líquido llamado pasta primaria está listo para fabricar el papel. La principal herramienta del papelero es el molde , una tela metálica reforzada con mallas cuadradas o rectangulares. El dibujo de las mallas puede apreciarse en la hoja de papel terminada si no se le da un acabado especial.

El molde se coloca en un bastidor móvil de madera y el papelero sumerge el molde y el bastidor en una tina llena de esta pasta.. Cuando los saca, la superficie del molde queda cubierta por una delgada película de pasta primaria . El molde se agita en todos los sentidos, lo que produce dos efectos: distribuye de forma uniforme la mezcla sobre su superficie y hace que las fibras adyacentes se entrelacen , lo que proporciona resistencia a la hoja. Mientras se agita el molde , gran parte del agua de la mezcla se filtra a través de la tela mecánica. A continuación se deja secar el molde con la hoja de papel mojado, hasta que ésta tiene suficiente cohesión para poder retirar el bastidor.

Una vez retirado el bastidor del molde, se da la vuelta a este último y se deposita con suavidad la hoja de papel sobre una capa de fieltro. Después se coloca otro fieltro sobre la hoja, se vuelve a poner una hoja encima, y así sucesivamente. Cuando se han colocado unas cuantas hojas de papel alternadas con fieltros , la pila de hojas se sitúa en una prensa hidráulica y se somete a una gran presión, con lo que se expulsa la mayor parte del agua que queda en el papel. A continuación las hojas de papel se separan de los fieltros., se apilan y se prensan. El proceso de prensado se repite varias veces , variando el orden y la posición relativa de las hojas . Este proceso se denomina intercambio y su repetición mejora la superficie del papel terminado . La etapa final de la fabricación del papel es el secado . El papel se cuelga en una cuerda en grupos de cuatro o cinco hojas en un secadero especial hasta que la humedad se evapora casi por completo.

Los papeles que vayan a emplearse para escribir o imprimir exigen un tratamiento adicional después del secado, porque de lo contrario absorberían la tinta, y el texto y las imágenes quedarían borrosas. El tratamiento consiste en conferirle apresto al papel sumergiéndolo en una solución de cola animal, secar el papel aprestado, y prensar las hojas entre láminas de metal o cartón liso. La intensidad del prensado determina la textura de la superficie del papel. Los de textura rugosa se prensan ligeramente durante un período relativamente corto, mientras que las de superficie lisa se prensan con más fuerza y durante más tiempo.

Fabricación mecanizada del papel

Aunque los procesos esenciales de la fabricación mecanizada del papel son los mismos que los de la fabricación manual , el proceso mecánico es bastante más complicado. La primera etapa es la preparación de la materia prima. Los materiales más usados hoy en día son los trapos de algodón o lino y la pulpa de madera. En la actualidad, más del 95% del papel se fabrica con celulosa de madera. Para los papeles más baratos como el papel prensa empleado en los periódicos, se utiliza sólo pulpa de madera triturada; para los productos de más calidad se utiliza pulpa de madera química o una mezcla de pulpa y fibra de trapos, y para los papeles de primera calidad se utiliza sólo fibras de trapos.

Los trapos empleados para la fabricación de papel se limpian mecánicamente para quitarles el polvo y otras materias extrañas. Tras esta limpieza se cuecen en una gran caldera giratoria a presión, donde se hierven con cal durante varias horas. La cal se combina con las grasas y otras impurezas de los trapos para formar jabones insolubles que pueden eliminarse más tarde mediante un aclarado, y al mismo tiempo reduce cualquier tinte de los trapos a compuestos incoloros. A continuación los trapos se transfieren a una máquina denominada pila desfibradora, una cuba larga dividida longitudinalmente de forma que haya un canal continuo alrededor de la misma. En una mitad de la pila hay un cilindro horizontal con cuchillas que gira rápidamente, la base curva de la cuba también está equipada con cuchillas . La mezcla de agua y trapos pasa entre el cilindro y la base y los trapos quedan reducidos a fibras. En la otra mitad de la pila un cilindro hueco de lavado cubierto con una fila tela metálica recoge el agua de la pila y deja atrás los trapos y las fibras. A medida que la mezcla de agua y trapos va fluyendo alrededor de la pila desfibradora , la suciedad se elimina y los trapos se van macerando hasta que acaban separados em fibras individuales. A continuación la pasta primaria se pasa por una o más desfibradoras secundarias para trocear aún más las fibras. En ese momento se añaden los colorantes , las sustancias para aprestarlo como la colofonia o la cola y los materiales de relleno, como sulfato de calcio o caolín que aumentan el peso y la consistencia del papel terminado.

La preparación de la madera para la fabricación de papel se efectúa de dos formas diferentes. En el proceso de trituración , los bloques de madera se aprietan contra una muela abrasiva giratoria que va arrancando fibras. Las fibras obtenidas son cortas y sólo se emplean para producir papel prensa barato o para mezclarlas con otro tipo de fibras de madera en la fabricación de papel de alta calidad. En los procesos de tipo químico las astillas de madera se tratan con disolventes que eliminan la materia resinosa y la lignina y dejan fibras puras de celulosa.

El proceso químico más antiguo apareció en 1851 y emplea una solución de sosa cáustica (hidróxido de sodio) como disolvente. La madera se cuece o digiere en esta solución en una caldera a presión. Las fibras producidas por este proceso no son muy resistentes, pero se emplean mezcladas con otras fibras de madera. Un proceso empleado con frecuencia en la actualidad utiliza como disolvente sulfato de sodio o de magnesio.

Hoy la mayoría del papel se fabrica en máquinas Fourdrinier, similares a la primera máquina eficaz para fabricar papel, desarrollada en los primeros años del siglo XIX. El corazón de la máquina Fourdrinier es una cinta sin fin de tela mecánica que se mueve horizontalmente. La pulpa acuosa cae sobre la cinta que va circulando sobre una serie de rodillos. Una pila poco profunda situada bajo la cinta recoge la mayor parte del agua que escurre en esta etapa. Esta agua se vuelve a mezclar con la pulpa para aprovechar la fibra que contiene. La extensión de la hoja de pulpa húmeda sobre la cinta se limita mediante tiras de goma que se mueven por los lados de la cinta. La bombas de succión situadas bajo la cinta aceleran el secado del papel, y la cinta se mueve de un lado a otro para contribuir al entrelazado de las fibras. A medida que el papel avanza, pasa bajo un cilindro giratorio cubierto de tela mecánica o de alambres individuales, llamado cilindro afiligranar, que confiere al papel una textura apropiada. Además, la superficie del cilindro tiene letras o figuras trazadas con alambre que pasan al papel en forma de marcas de agua que identifican al fabricante y la calidad del papel. En los papeles fabricados a mano, las figuras de estas marcas se fijan a la superficie del molde.

Cerca del final de la máquina, la cinta pasa a través de dos rodillos cubiertos de fieltro. Estos rodillos extraen aún más agua de la tira de papel y consolidan las fibras, con lo que dan al papel la suficiente resistencia para continuar pasando por la máquina sin el soporte de la cinta. La función de estos rodillos es la misma que la de los fieltros empleados en la fabricación manual. A continuación el papel se transporta mediante una cinta de tela a través de dos grupos de cilindros de prensado de metal liso. Estos cilindros proporcionan un acabado liso a las dos superficies del papel.

Una vez prensado, el papel está totalmente formado; a continuación se pasa por una serie de rodillos calientes que completan el secado. La siguiente etapa es el satinado un prensado con rodillos lisos fríos que producen el acabado mecánico. Al final de la máquina Fourdrinier, el papel se corta con cuchillas giratorias y se enrolla en bobinas. La fabricación del papel se completa cortándolo en hojas, a no ser que vaya a emplearse en una imprenta continua que utilice papel en rollos.

Los papeles especiales se someten a tratamientos adicionales. El papel supersatinado es sometido a proceso posterior de satinado a alta presión entre rodillos metálicos y otros rodillos cubiertos de papel. El papel estucado, como el empleado para la reproducción fototipográfica de calidad, se apresta con arcilla o cola y se satina.

Tamaños de papel

El papel suele venderse por resmas en hojas de tamaños normalizados. Una resma suele contener 480 hojas aunque las de papel de dibujo o papel o papel fabricado a mano contienen 472. El papel para libros o el papel prensa para imprimir con placa plana se vende en resmas de 500 hojas y en resmas perfectas de 516 hojas. El papel prensa para la impresión en rotativas viene en rollos de distintos tamaños. Un rollo típico de papel prensa puede tener 170cm de ancho y 8000 metros de largo y pesar unos 725kg.

Papel de fibra sintética

Desde 1955 se fabrica papel con fibras de naylon, dacron y orlon y con mezclas de estas fibras y pulpa de madera. Este tipo de papel e produce con las máquinas habituales de fabricación de papel y puede tener una gran variedad de aspectos y característica, desde el papel brillante parecido al normal hasta materiales que parecen tejidos. Las características únicas de los papeles de fibra sintética hace que tengan muchas aplicaciones para las que el papel corriente no resulta adecuado en particular como aislantes eléctricos, filtros para aparatos de aire acondicionado, cintas magnéticas para grabación de sonido, tejidos para calzados o entretelas de prendas de vestir.

Papel reciclado

El aumento de la demanda de papel para la vida cotidiana ha multiplicado la posibilidad de utilizar papel de deshecho y cartón como pasta de papel; con ello se consigue un gran ahorro de energía en el proceso de fabricación de la pasta virgen y la ventaja adicional de no tener que utilizar la madera de los bosques. La técnicas de reciclaje han evolucionado con mucha rapidez desde la II Guerra Mundial, y los dos sistemas principales de recuperación se aplican sobre papel impreso, que incluye el lavatorio de la tinta, y sobre papel de envoltorio y cartón, de mayor rugosidad y porosidad y con ausencia de grabados.

Historia y producción

Ya hemos citado a grandes rasgos algo de la historia del papel, en este apartado profundizaremos más sobre este tema. Dijimos que el propulsor del papel fue Cai Lun también llamado Tsai-Lun, un eunuco de la corte Han oriental del emperador chino Hedi. El material empleado fue probablemente corteza de morera y el papel se fabricó con un molde de tiras de bambú. El papel más antiguo conservado se conservó con trapos alrededor del año 150. Durante unos 500 años el arte de la fabricación de papel estuvo limitado a china, en el año 610 se introdujo en Japón y alrededor del 750 en Asia central. El papel apareció en Egipto alrededor del 800, pero no se fabricó allí hasta el 900.

El empleo de papel fue introducido en Europa por los árabes, y la primera fábrica de papel se instaló en España alrededor del 1150. Durante los siglos siguientes la técnica se extendió a la mayoría de los países europeos. La introducción de la imprenta de tipos móviles a mediados del s Xv abarató enormemente la impresión de libros y supuso un gran estímulo para la fabricación de papel.

El aumento del uso del papel en los siglos XVII y XVIII llevó a una escasez de trapos, la única materia prima satisfactoria que conocían los papeleros europeos. Hubo numerosos intentos de introducir sustitutos, pero ninguno de ellos resultó satisfactorio comercialmente. Al mismo tiempo se trató de reducir el coste de papel mediante el desarrollo de una máquina que reemplazara el proceso de moldeado a mano en la fabricación de papel. La primera fábrica fue construida en 1798 por el inventor francés Nicholas Louis Robert. La máquina de Robert fue mejorada por dos papeleros británicos, los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier, que en 1803 produjeron la primera de las máquinas que lleva su nombre. El problema de la fabricación de papel a partir de una materia prima barata se resolvió con la introducción del proceso de trituración de madera para fabricar pulpa, alrededor de 1840, y del primer proceso químico para producir pulpa, unos 10 años después.

Estados Unidos y Canadá son los mayores productores mundiales de papel, pulpa y productos papeleros. Finlandia, Japón la antigua Unión Soviética y Suecia también producen cantidades significativas de pulpa de madera y papel prensa.

Propiedades del papel

Las propiedades del papel las podemos clasificar en:

-Físicas

-Ópticas

-Químicas

-Eléctricas

-Microscópicas

Las características físicas son las que incluyen las pruebas de resistencia a la tensión , a la explosión, al rasgado y al doblez , así como pruebas como la rigidez, dureza, lisura, densidad, peso y calibre.

Dentro de las ópticas tenemos la transmitancia a la luz, absorción de la luz y la reflexión de la luz que se miden bajo la forma de opacidad, blancura, brillo y color.

La propiedades químicas incluyen características de la fibra, tales como: contenido de celulosa alfa, contenido de pentosana, viscosidad y número de cobre, así como numerosas pruebas relacionadas con los integrantes no fibrosos del papel como el pH, acidez total, contenido de colofonia, contenido de cenizas, almidón y humedad. Las propiedades de resistencia así como las pruebas de encolado y de penetración del aceite, en ocasiones se consideran como pruebas químicas, aun cuando la penetración sea un fenómeno físico.

Las propiedades eléctricas están constituidas por la resistencia dieléctrica, capacidad inductiva específica y la conductividad eléctrica.

Las pruebas microscópicas incluyen: determinación del tipo de fibras utilizadas en el papel, análisis cualitativos de las cargas inorgánicas presentes y la identificación de manchas y puntos.

Los tipos de pruebas que podemos hacer en el papel son :

-Medidas fundamentales. Para obtener una información básica del papel, independientes de las dimensiones, procedimientos o diseño de los instrumentos como por ejemplo la densidad, resistencia dieléctrica, color dureza, absorción de la luz, resistencia a la tensión y calibre.

-Pruebas subjetivas. Son las primeras que realiza el productor de papel. No tienen valores numéricos pese al esfuerzo de diseñar instrumentos para establecer valores numéricos. Algunos ejemplos serían el tacto, carteo, cuerpo y transparencia.

-Pruebas de uso. Están relacionadas con los requerimientos del uso del papel, simulan situaciones reales a las que el papel puede estar sometido durante su empleo. Se basan en la combinación de dos o más propiedades fundamentales: permeabilidad de los líquidos, cohesión superficial, capacidad para ser impresos, tolerancia al doblez..etc

Suministran información acerca de la utilidad del papel aplicado a un fin específico.

-Pruebas empíricas. Dependen del diseño de los instrumentos. Miden propiedades complejas del papel. Se basan en la experimentación.

-Pruebas indirectas. Se trata de medir alguna propiedad relacionada cuya medición es mucho más sencilla para predecir el valor de las propiedades requeridas. Por ejemplo la resistencia eléctrica del papel tiene relación con el contenido de humedad y medida ésta se puede predecir la primera.

-Pruebas en línea. Son pruebas que se realizan en continuo y que se utilizan para controlar el proceso de producción. Muchas de las mediciones en línea son mediciones indirectas.

Como fuentes de los métodos de pruebas tenemos que destacar La Technical association of the Pulp and paper Industry (TAPPI) que ha realizado una tarea importante en la preparación de procedimientos estándar para pruebas.

Antes de realizar cualquier prueba es necesario obtener muestras que sean representativas del material que se probará. Para prueba de control en la fábrica de papel, una partida de papel que represente todo el ancho de la máquina puede tomarse al final de cada rollo. Las pruebas efectuadas en varios puntos en la tira mostrarán las variaciones a lo ancho de la máquina; la prueba de tiras tomadas a intervalos regulares mostrará variaciones en dirección de la máquina. Este tipo de muestreo ofrece un promedio excelente de las pruebas correspondientes al lote de papel que se está produciendo, pero debido a que el rollo sólo puede ser muestreado cuando se le invierte, impide efectuar una comprobación de los cambios rápidos que pueden ocurrir en la mitad del rollo. En las máquinas de movimiento lento un supervisor experto de la misma puede retirar una muestra del reborde de la hoja a medida que ésta se enrolla en el rollo, pero no es posible utilizarlo en las máquinas de alta velocidad. Lo que se ha hecho es crear un dispositivo que retira una muestra de pequeño tamaño circular de la hoja en movimiento.

Una vez que hemos obtenido las muestras representativas debemos protegerlas de cualquier agente externo que pueda dañarlas.

La luz tiene poco efecto sobre el papel, sin embargo, la humedad es un factor que influye notablemente en las propiedades del papel especialmente las físicas y eléctricas. La temperatura tiene un efecto relativamente reducido sobre el papel en las propiedades químicas y ópticas del papel, pero sí afecta a algunas propiedades físicas tales como la humedad.

Para calcular la precisión de los resultados de las pruebas realizados sobre papel se utilizan las desviaciones estándar de pruebas realizadas para determinar el valor numérico de la propiedad. La fórmula para calcular la desviación estándar es la siguiente:

S* = {(X-X)*

N-1

S= Desviación estándar

S= Varianza

X= Cada valor individual

X= Promedio de todos los valores

N= Número de pruebas incluidas en el cálculo

El numerador representa la suma de los cuadrados de las diferencias entre cada valor individual y el promedio.

Estructura del papel

Se considera que el papel y el cartón incluyen todas las estructuras fibrosas fieltreadas procedentes de una suspensión fluida que pasa a una malla, sin limitación en cuanto a la pasta, el líquido para la suspensión, o la naturaleza de la malla. La mayor parte del papel se fabrica con fibra de celulosa suspendida en agua.

El papel es una estructura tridimensional , y cuando se produce en un proceso continuo sus propiedades diferirán en cada una de las tres dimensiones.

El proceso de fieltreado de las fibras para formar una hoja de papel , la amplitud de la mezcla de las fibras en una matriz depende de las dimensiones de dichas fibras, de su forma y flexibilidad. Para obtener resistencia en el papel la operación debe llegar más allá del fieltreado, incluyendo la unión de las fibras en la matriz que se logra mediante un tratamiento mecánico de las fibras de celulosa en presencia del agua, lo que aumenta la flexibilidad de la fibra y permite conexión cuando la hoja ya se secó.

Propiedades funcionales

Son las que dependen del hecho de que su constitución básica sea de fibra de celulosa. Por ejemplo, la celulosa absorbe fácilmente el agua, luego el papel también lo hará. La celulosa es blanca, luego el papel también será blanco a menos q haya alguna impureza o apliquemos un tinte. La celulosa es hidroscópica luego el papel será hidroscópico, captará y soltará líquido con cambios en la humedad relativa. Una fibra de celulosa se contrae y se expande al cambiar el contenido de humedad, luego el papel también lo hará. Una fibra de celulosa puede formar uniones de hidrógeno., por ello las fibras pueden unirse en el papel sin requerir la utilización de adhesivos. Una fibra de celulosa tiene una resistencia alta por ello, utilizándola se puede conseguir papel de gran resistencia. Una fibra de celulosa es flexible, luego el papel también presentará esta propiedad. La celulosa arde por ello el papel también arde.

Los procesos de producción de pukoa y de fabricación del papel se diseñan para tratar las fibras de celulosa de tal manera que se aprovechen al máximo las propiedades deseables de la celulosa, reduciendo al mínimo las indeseables. El encolado con colofonia sirve para reducir al mínimo la absorción del agua, los rellenadores se agregan para aumentar la opacidad, la absorción de la tinta para imprimir y la lisura; los tintes para obtener los colores deseados, las resinas de resistencia húmeda se agregan para superar la pérdida de unión que ocurre con la humedad y los revestimientos se agregan para dar al papel mejores cualidades en cuanto a la impresión.

El tipo de fibra utilizado, la amplitud de la cocción y el blanqueado, y el grado de unión entre las fibras, determinan en gran parte las propiedades físicas y ópticas del papel.

Lados de la tela y del fieltro en el papel

Cuando el papel se manufactura en una máquina de papel convencional fourdrinier, el lado próximo a la tela formadora se denomina “lado de la tela” y el lado opuesto se conoce como “lado del fieltro o lado superior”. Con la introducción de las máquinas con dos telas la definición anterior se ha hecho inadecuada, ya que estos papeles tienen dos lados de la tela. Sin embargo, la mayoría de las veces se sigue utilizando las máquinas fourdrinier.

¿Cómo podemos identificar el lado de la tela?

El lado de la tela es más burdo que el lado del fieltro, debido al diseño ocasionado por las marcas de la tela. El papel es abierto y poroso por el lado de la tela y cerrado o con textura fina en el lado del fieltro, debido al lavado de los finos del lado de la tela en el proceso de manufactura.

Generalmente la diferencia entre el lado de tela y del fieltro se ve a simple vista cuando el papel se dobla. Cuando no es visible previamente debemos sumergir el papel en agua o en una disolución de hidróxido de sodio diluida durante segundos.

Cuando el papel contiene rellenador, el lado más oscuro corresponde al del fieltro ya que contiene mas rellenador.

Ciertas pruebas físicas u ópticas se realizan en ambos lados y de no ser así se especifica cual es. En el caso de formas que tengan que imprimirse sólo por un lado se obtienen mejores resultado en el lado del fieltro.

Diferencia entre las caras

El papel nunca va a tener iguales las dos caras de la hoja, por ello se dice que tiene una “doble cara”. Esta doble cara puede ser estructural, ocasionada por una mayo concentración de encolado, de pigmentos o de finos en un lado de la hoja, o puede ser una diferencia óptica por una diferencia en el acabado o en la reflactancia entre los dos lados de la hoja.

La doble cara puede deberse a uno o varios de los siguientes factores:

Pérdida de fibras finas a través de la tela ante de que se acomode el tejido de fibras más largas.

Un asentamiento más lento de las fibras finas , debido a su peso específico reducido y su resistencia hidrodinámica, lo que dará como consecuencia un porcentaje más elevado de finos depositados en la parte superior de las hojas.

Eliminación de las fibras finas del lado bajo de la hoja húmeda después de la formación , como consecuencia de la acción de los rodillos de mesa y de las cajas de succión

La composición de la pulpa original es un factor en la cantidad de doble cara de la fibra. El papel hecho con pulpa con largo uniforme de fibras muestra menos doble cara que aquel papel que se hace con una pulpa con una amplia variación en el largo de las fibras.

La doble cara de color existe cuando hay mayor profundidad de color en un lado de la hoja que en el otro

En general la doble cara es indeseable aunque a veces se realiza por razones económicas o para mejorar el producto.

Direcciones de máquina y transversal en el papel

El papel tiene un grado definido ocasionado por dos factores:

La más alta orientación de fibra en la dirección de viaje en la máquina de papel

La mayor fuerza de orientación, que parcialmente es una consecuencia de una mayor alineación de las fibras, y en parte por la tensión mayor que se aplica al papel en dicha dirección durante el secado.

Esta dirección del grano se conoce como dirección de la máquina.

La dirección transversal es la dirección, en el papel, en ángulo recto con la dirección de la máquina. El grano de papel debe tenerse en cuenta al medir todas sus propiedades físicas.

¿Cómo podemos determinar la dirección de la máquina y la transversal en una muestra e papel?

Por observación visual, ya que en la mayoría de los papeles es posible observar mayor cantidad de fibras alineadas en dirección de la máquina.

Humedeciendo una superficie de la muestra en un cuadrado reducido, y anotando el eje de ondulación que siempre es paralelo a la dirección de la máquina.

Cortando dos tiras angostas (6x1/2 pulgadas) en ambas direcciones de la hoja y observando la rigidez de las dos direcciones. La dirección de la máquina se pone más rígida en mayor medida que la dirección cruzada.

Anotando la manera en que la hoja “salta” cuando se mide la resistencia a la explosión, ya que el papel tiene menos estiramiento en la dirección de la máquina .

Midiendo la resistencia a la tensión en ambas direcciones ya que las tiras cortadas paralelamente a la dirección de la máquina mostrarán una resistencia a la tensión mayor.

Grado de orientación de la fibra

Podemos medirlo mediante pruebas de tensión de separación cero en ángulos a lo largo de una línea de la hoja, éste método es bastante impreciso, una indicación más precisa se obtiene a veces dividiendo la resistencia a la tensión transversal entre el mismo valor en dirección de la máquina.

Formación

La formación del papel es la uniformidad con que se distribuyen las fibras en el papel. Se dice que el papel tiene formación uniforme o cerrada si el tejido es análogo al del cristal esmerilado cuando se le observa a la luz transmitida. Se dice que la formación es mala o dispareja si las fibras están distribuidas desigualmente, lo que deja a la hoja ante la luz transmitida un aspecto moteado o turbio.

La formación se determina por dos factores:

La intensidad o densidad de las zonas turbias o moteadas.

Su espaciado.

Los resultados se comparan con papel estándar de formación aceptable.

La formación puede medirse también mediante un instrumento consistente en una celda fotoeléctrica que analiza el lado bajo del papel, en tanto que un pequeño haz de luz de intensidad controlada se proyecta sobre la superficie superior del papel.

La formación es muy importante porque afecta a la apariencia del papel e influye en sus propiedades físicas y ópticas .

Propiedades Físicas del papel

La mayoría de las propiedades importantes del papel son físicas.

Gramaje (peso base)

Es una de la especificaciones más comunes relativas al papel, el peso del papel se expresa por unidad de área. Se expresa como gramos por metros cuadrados y se denomina gramaje. En el sistema inglés se denomina peso base y se expresa en libras por resma, libras por mil hojas, o libras por mil pies cuadrados.

El contenido de humedad del papel depende de la humedad relativa del aire con el que se está en contacto. Debido a que el gramaje se expresa como el peso total del papel, incluyendo la humedad debe determinarse el peso en condiciones estándar. La condición utilizada en Estados Unidos es de una unidad relativa al 50 por ciento con una temperatura de 23ºC. La variación en peso por los cambios de humedad varían de un papel a otro dependiendo del tipo de fibra utilizado, la cantidad del batido, la cantidad presente de carga y otros factores. A grandes rasgos podemos concluir que grandes variaciones de humedad se traducen en cambio considerables del peso.

La importancia del gramaje radica en que el peso afecta a todas las propiedades físicas y muchas de las ópticas y eléctricas del papel.

Factores que afectan al gramaje

Variaciones sobre áreas relativamente grandes, de un metro cuadrado o más

Bandas pesadas y ligeras presentes en el papel

Variaciones sobre distancias relativamente cortas, ocasionadas por remolinos y corrientes en la caja de entrada

Diferencias entre manchas muy cercanas, lo que se considera variaciones en la formación.

Calibre

Se mide con un micrómetro y es la distancia perpendicular entre dos superficies paralelas, planas y circulares, con diámetro aproximado de 16 mm. Normalmente el calibre medido es mayor que el real.

Importancia del calibre

Afecta a casi todas las propiedades físicas, ópticas y eléctricas del papel. Por ejemplo, el calibre uniforme es muy importante en los papeles para imprimir

Densidad

Es la propiedad del papel más importante ya que tiene relación con la porosidad, rigidez, dureza, y la resistencia del papel; además influye en todas las propiedades ópticas y físicas .

La densidad se expresa en gramos por centímetro cúbico y se calcula dividiendo el peso en gramos por metro cuadrado entre el calibre en micras. En ocasiones se la denomina densidad aparente por el error cometido en la medición del calibre y su valor real.

Factores que afectan a la densidad

Está afectada por muchos factores que se dividen en tres grupos:

Factores que afectan la cantidad de unión

Presencia de materiales que llenan el hueco de la hoja

El calandrado

Porosidad

El papel es muy poroso como lo indica su bajo peso específico (0.5 a 0.8) comparado con el de la celulosa (1.5)

Los papeles comerciales contienen 70 por ciento de aire debido a:

poros reales, cuyas aberturas no se extienden por entero a través de la hoja

recesos, aberturas conectadas a una sola superficie

huecos, espacios de aire que no están conectados con ninguna de las dos superficies.

Medida de la porosidad:

El volumen de aire del papel puede calcularse a partir de la ecuación:

Peso específico del papel

V. del aire= 1 - ----------------------------------------

Peso específico de la celulosa

Una indicación de la porosidad podrá lograrse si se mide la resistencia del papel, de dimensiones dadas, al paso del aire en condiciones estandarizadas de presión, temperatura y humedad relativa.

El flujo de aire través del papel es directamente proporcional a la diferencia de presión ( en el caso de pequeñas diferencias), al tiempo del flujo, y al área efectiva de la muestra y es inversamente proporcional al calibre de la muestra.

Por lo general la resistencia del papel al aire se mide con el densómetro Gurley.

La porosidad es un factor muy importante que influye en la absorción de las tintas y adhesivos. Al estar relacionada con la resistencia al aire constituye una propiedad importante en los papeles a prueba de grasa y los resistentes al aceite. Es muy importante también en los papeles para bolsa, ya que deben tener cierta porosidad para que no exploten al llenarlas.

La porosidad en los papeles para cigarrillos debe controlarse mediante el empleo de carga (carbonato de calcio) para regular la velocidad de combustión. Los papeles para envolver no manchables deben tener una porosidad tan baja como sea posible; por el contrario es deseable una elevada porosidad en el cartón recubierto por caolín.

La porosidad es extraordinariamente importante en los papeles para filtro utilizados con aceites, fluidos acuosos y gases y también en los papeles aislantes hechas con fibras de madera o con fibras de lana mineral.

Lisura

Se refiere al contorno superficial del papel, está relacionada con el brillo, ya que tanto éste como la lisura resultan afectados por el calandrado, pero no son la misma cosa.

Medición. A partir de un microscopio equipado con un ajuste micrométrico del enfoque. Otro método implica la determinación de las irregularidades superficiales utilizando un analizador de la superficie, de manera que se obtenga un perfil de la superficie del papel.

Otros métodos para medir la lisura son:

evaluación fotográfica

medida de la zona de contacto óptico

métodos de cobertura o transferencia de la tinta o el aceite

Medidas con flujo de aire lateral

Factores que afectan a la lisura

El aumento en el batido de la pasta aumenta la lisura del papel. El traqueteo de las máquinas fourdrinier es otro factor que influye en la lisura, también , el tipo de tela y de tejido, los fieltros utilizados en la máquina. Un aumento en el prensado en seco y en el calandrado mejoran la lisura. Las cargas mejoran la lisura sobre todo después del calandrado. El encolado superficial también mejora la lisura, también influye en ella el tipo de pulpa, por lo general las pulpas de maderas molidas finas producen papeles lisos; cuanto más cortas sean las fibras y más delgadas producen papeles más lisos.

Importancia de la lisura

Esta relacionada con la apariencia del papel ya que el papel áspero es poco atractivo. También tiene importancia en los papeles para escribir ya que afecta a la facilidad de recorrido de la pluma sobre el papel. También es importante cuando se desea evitar el deslizamiento para lo que se requerirá paredes ásperas.

Suavidad dureza y comprimibilidad

Suavidad. Es la ausencia de aspereza cuando se arruga el papel en la mano. Se utiliza también como oposición a la dureza, evaluada mediante la comprimibilidad.

Un método empírico para determinar la suavidades de los papeles tissue se basa en la medición del volumen ocupado por determinada cantidad de papel tissue en un cilindro cuando se aplasta bajo una carga determinada.

La suavidad constituye una propiedad importante en el papel sanitario.

Para fabricar papel de alta suavidad se utiliza una pulpa suave que desarrolla una resistencia elevada con una cantidad mínima de unión entre las fibras.

Por lo general las pulpas al sulfito se consideran como superiores a las pulpas al sulfato para producir papel con alta suavidad, pero a tal fin se han utilizado pulpas al sulfato aceptables. Con frecuencia también se utilizan suavizadores que se dividen en grupos:

humectantes

materias que reducen la unión entre las fibras

Dureza y comprimibilidad

La dureza es la propiedad del papel que hace que pueda resistir marcas ocasionadas por otro material; también en relación con las pulpas indica su grado de deslignificación.

La comprimibilidad se define como el recíproco del módulo de masa. Puede medirse bajo carga estática , determinando el cambio del calibre (volumen) de la hoja bajo diferentes presiones, expresando los resultados como función de la presión aplicada.

Propiedades de resistencia del papel

Es una propiedad muy importante porque a menudo el papel tiene que soportar tensiones considerables.

Las pruebas más comunes que se realizan al papel son : resistencia a la explosión, al rasgado, a la tensión, a la doblez y a la rigidez. Ninguna de ellas es una medida fundamental sino más bien una combinación de factores tales como la flexibilidad , resistencia de unión y resistencia de las fibras. Estos factores, a su vez, dependen del tipo de fibra, el largo y grueso de éstas, sus imperfecciones, la flexibilidad de las fibras individuales, el diseño de la red que forman las fibras..etc

Resistencia a la tensión

Es un componente de las resistencias más complejas de explosión, doblez y rasgado. No es una resistencia a la tensión verdadera ya que mide la carga de ruptura por unidad de ancho, en lugar de hacerlo por unidad de área. Su medida se puede realizar con una gran variedad de instrumentos. Al determinar resistencias a la tensión el tiempo durante el aplica la carga es un valor fundamental ya que el papel se rompe si está sometida a una carga ligera si ésta es larga en el tiempo. Por el contrario la resistencia aparente aumentará si el papel se rompe rápidamente. Esto se debe al flujo en el papel y al elemento tiempo implícito en la separación de las fibras justo antes de la ruptura. Los probadores de resistencia a la tensión impulsados por motor son preferidos a los modelos manuales, debido a que con ellos se obtiene un ritmo de carga más uniforme. Existen dos tipos básicos de probadores de tensión.

El más antiguo utiliza un péndulo con peso para aplicar el esfuerzo con un ritmo constante de carga.

El de más reciente creación utiliza un indicador de tensión para medir la que se aplica con un ritmo constante de elongación.

La resistencia a la tensión se da en:

libras por pulgada de ancho en el sistema inglés.

Kilogramos por metro en el sistema métrico

Newtons por metro o kilonewtons por metro en el SI

La resistencia a la tensión es aproximadamente proporcional al gramaje del papel. El largo de ruptura es una cifra útil para llevar a cabo comparaciones de la resistencia a la tensión básica de muestras con distintos gramajes. Representa el largo calculado de una tira que fuera lo suficientemente pesada para romperse bajo su propio peso. El largo de ruptura puede calcularse así:

Resistencia a la tensión en kg/m

Largo de ruptura en km

Gramaje

El Índice de tensión, que es también otro factor útil se calcula así:

Resistencia a la tensión en neutrones/m

Índice de tensión

Gramaje

Factores que afectan la resistencia a la tensión.

La resistencia a la tensión es siempre mayor en la dirección de la máquina que en la dirección transversal debido al mayor alineamiento de fibras en la dirección de la máquina. La relación entre ambas tensiones indica la exactitud de la hoja.

Al aumentar el contenido en humedad aumenta la resistencia a la tensión hasta un punto en que el papel está en equilibrio con aproximadamente 30% de humedad relativa. Si seguimos aumentando la humedad se ocasionará una reducción en la resistencia a la tensión

La cantidad y calidad de unión de las fibras es el factor más importante entre los que afectan la resistencia a la tensión: Un aumento en la unión ya sea por un batido más prolongado o por un aumento en el prensado húmedo, aumentará la resistencia a la tensión, pero ésta será siempre mucho menor que la resistencia a la tensión de una fibra cuando ambas se expresan en función del área transversal.

La resistencia a la tensión tiende a mostrar una leve caída si se bate excesivamente la pulpa (por la destrucción de la estructura de las fibras), pero no hay disminución en la resistencia a la tensión cuando la hoja aumenta en densidad mediante el prensado húmedo.

En general y abreviando podemos concluir que la resistencia es proporcional a la raiz cuadrada del largo promedio de las fibras por peso.

Importancia de la resistencia a la tensión.

Es importante en los periódicos y en otros papeles impresos en imprentas continuas ya que ayuda a evitar la rotura. También es importante en las bolsas y en los papeles para envolver, el papel engomado, retorcido, la cuerda para paquetes y los papeles para forrar cables.

Como caso particular de la tensión tendremos que citar la tensión en dirección z ya que el papel al ser una estructura tridimensional tiene una resistencia normal a la hoja que es lo que se llama tensión en dirección z.

Resistencia a la explosión

Se define como la presión hidrostática requerida para romper el papel cuando se le deforma en una esfera aproximada de 30.5 mm de diámetro y a una velocidad controlada de carga.

Algunos de los instrumentos para medir la resistencia a la explosión son por ejemplo el Cady o el Mullen (que es con el que se realizan la mayoría de las mediciones). Difieren en el tamaño del área de prueba lo que afecta la presión para la explosión.

Los resultados obtenidos en el probador de resistencia a la explosión depende de la velocidad con que se aplica la presión, por lo tanto es mejor utilizar métodos impulsados por motor, tambien afectan a los resultados de la prueba, la presión de agarre, la presencia de aire en el sistema hidráulico, el calibrado del medidor de presión, la agudeza de las orillas del orificio, y también la temperatura de la atmósfera y la humedad en el momento que se realiza la prueba.

Factores que afectan la resistencia a la explosión.

Sap y Gillespie demostraron que durante el secado de los papeles comerciales es posible que éstos pierdan resistencia a la explosión aunque gana resistencia a la tensión si el porcentaje de elongación disminuye suficientemente mediante tensión en la hoja húmeda.

Hay dos factores causantes de la resistencia a la explosión:

El largo de la fibra

La unión entre fibras

Un largo superior representa un aumento en la resistencia a la explosión.

Pero lo que más influye en la resistencia a la explosión es la unión entre fibras. El batido aumenta la resistencia a la explosión a todos los rangos pero un batido excesivo produce una disminución debido a la desintegración de la fibra.

La resistencia a la explosión es una propiedad interna de la hoja.

El encolado superficial con cola producirá un aumento en la resistencia de explosión.

Es proporcional al gramaje.

Esta prueba de resistencia a la explosión es una de las más antiguas, aún se utiliza mucho para el control de la fábrica en forma rutinaria y para pruebas acerca de las especificaciones debido a su sencillez.

Resistencia al rasgado

Hay tres tipos de pruebas de resistencia al rasgado:

resistencia interna al rasgado (Elmendorf)

rasgado de la orilla (Finch)

rasgado en el plano

De la resistencia interna al rasgado que involucran los tres tipos en mayor o menor medida podemos decir que se mide con un instrumento tipo péndulo que mide la cantidad de trabajo realizado para rasgar el papel a una distancia fija después de que se inició el rasgado por medio de un cortador unido al instrumento.

Efectos que afectan la resistencia al rasgado

Depende de tres propiedades:

Número total de fibras que participan en la rotura de la hoja

Largo de las fibras

Número y fuerza de las uniones de fibra a fibra.

El número de fibras que participan en la ruptura de la hoja se determina por el gramaje del papel y por la flexibilidad de la hoja. La resistencia al rasgado aumenta al aumentar el largo de las fibras debido a que dicho aumento significa un aumento en el trabajo de tiro friccional por fibra. De igual modo la resistencia al rasgado es más elevada en el papel no estirado que en el papel estirado , debido al trabajo extra requerido para ordenar las fibras en el papel no estirado. La resistencia al rasgado del papel crepada es más elevada que el papel sin crepar debido al trabajo extra implícito en el rasgado de un largo de papel mayor. Con el contenido de humedad la resistencia al rasgado aumenta.

Resistencia al doblez:

Es una prueba empírica que mide la cantidad de dobleces que el papel soportará antes de que su resistencia a la tensión caiga por debajo de un valor estándar.

Para medir la resistencia al doblez se utilizan mayoritariamente el Schopper (instrumento alemán) y el “MIT” (creado por el Massachussets Institute of Technology.

En general, la resistencia al doblez se ha manifestado dando el número de dobleces dobles; un doblez doble está representado por cada ciclo completo de la hoja ranurada o de la cabeza dobladora. El método ISO indica que la resistencia al doblez debe informarse como el logaritmo de base 10 del número de dobleces dobles.

Factores que influyen en la prueba de doblez.

La resistencia al doblez en dirección transversal es, en ocasiones, superior a la resistencia al doblez en dirección de la máquina, esto hace suponer que influyen factores como la flexibilidad o el flujo.

En cierto sentido, la resistencia al doblez es una determinación modificada de la resistencia a la tensión.

Una de las características de la prueba del doblez es que sus resultados varían mucho; la desviación es mayor cuando los valores de doblez son altos que cuando son bajos; por ello muchos han considerado la prueba de resistencia a la doblez como un procedimiento inútil.

Rigidez

La rigidez del papel se puede determinar mediante la aplicación de métodos utilizados con los metales, la madera, y otros materiales estructurales. La rigidez tiene relación con las propiedades de flujo, debido a que depende de la capacidad de la placa situada en la curva exterior del material para extenderse y la capacidad de la capa interior de la curva para soportar la compresión.

Se han utilizado muchos métodos para medir la rigidez, según sea el calibre del papel y su uso. En el caso de cartones pesados que son lo suficientemente rígidos como para actuar como una tabla se ha utilizadola flexión estática para determinar la rigidez, el módulo de ruptura y el módulo de elasticidad.

El módulo de Young (o también llamado módulo de elasticidad) es una propiedad fundamental , independiente de las dimensiones. Se expresa en dinas por centímetro cuadrado, o libras por pulgada cuadrada y se define como:

Esfuerzo de tensión

Módulo de young =

Deformación por la tensión

Fuerza/área

=

cambio en la longitud/longitud inicial

Fuerza x largo original

=

área x cambio de longitud

Cuanto más elevado sea el módulo de young, más elevada será la rigidez; como el módulo de Young es numéricamente igual a la relación esfuerzo/tensión por unidad de área, se obtiene un aumento de la rigidez y se reduce la tensión para determinada carga.

Los instrumentos para medir la rigidez se basan en uno de estos tres principios:

Una medición de la fuerza requerida para doblar una tira de papel a través de un ángulo determinado

Una medida del ángulo a través del cual se dobla una tira de papel al someterlo a determinada fuerza.

Una medida del ángulo a través del cual se dobla una tira de papel bajo su propio peso, cuando se le sostiene en una posición fija y horizontal

El largo de una tira que esté en resonancia con determinada frecuencia de vibración.

Teóricamente la rigidez del papel aumenta según el cubo del calibre; el calibre es el factor más importante entre los que controlan la rigidez. La rigidez también está relacionada con su fragilidad, con el ruido que produce al agitarse y con otras cualidades menos definibles del papel. Los papeles hechos con pasta sumamente batida (los papeles bond y los glassine) tienen una rigidez mayor que otros papeles hechos con pulpas poco batidas (papeles para toallas y papeles filtro). Los papeles hechos con alto contenido de celulosa son más rígidos que los papeles hechos con contenido bajo de hemicelulosa (por ejemplo pulpas alfa). Los papeles hechos con pulpas de fibras cortas son, normalmente, más rígidas que los hechos con fibras largas.

En general, los papeles hechos con pulpas químicas de madera tienen una alta rigidez. La adición de almidón o de silicato de sodio en el acabado aumenta la rigidez.

La humedad afecta también en gran medida a la rigidez, la rigidez máxima se obtiene en el margen del 33 al 50 por ciento de la humedad relativa.

Resistencia al impacto

Es una prueba que cada vez está siendo más importante sobre todo en la evaluación de cartones fibra para fines de la construcción. La resistencia al impacto es una indicación directa de la robustez del cartón para construir que se esté utilizando, y tiene relación con la capacidad del cartón para resistir dobleces en las puntas o rupturas durante su manejo. La resistencia al impacto de los cartones fibrosos puede mejorar notablemente mediante la presencia de fibras largas y resistentes en el cartón. Se requiere una alta resistencia al impacto en los papeles para formar laminados de papel impregnados con resina.

Otras de las propiedades de resistencia que merece la pena citar aunque sea una mera definición son:

La resistencia interna de la unión : La unión de las fibras afecta al papel en cuanto al uso final.

La resistencia superficial de la unión: Está relacionado con el desprendimiento dentro de la hoja.

Polveo: Presencia de materiales poco sujetos , es decir, fibras, trozos de fibras, carga o encolado, liberados de la superficie del papel a consecuencia del roce, doblez o sacudimiento.

Todas estas propiedades deben ser medidas mediante pruebas como en el resto de las propiedades de resistencia y obtener con qué otras propiedades se encuentran íntimamente ligadas.

Propiedades del papel

La apariencia del papel depende de las propiedades ópticas. Las más importantes son: Color, brillantez, opacidad y luminosidad.

Los factores importantes para determinar las propiedades ópticas del papel son:

El tipo de pulpa utilizada

La cantidad de blanqueo

La presencia de cargas o recubrimientos superficiales

Presencia de tintes o pigmentos de color

El método aplicado en la preparación de pasta y en la formación de la hoja.

La presencia de ingredientes menores, tales como la colofonia y el almidón.

Las operaciones de acabado que alteran la superficie de la hoja.

Brillo del papel

Se refiere a la calidad de brillantez, lustre o habilidad de la superficie para reflejar una imagen. Es una cualidad cualitativa que no puede expresarse en términos fundamentales.

El brillo puede describirse como aquella característica de la superficie del papel que hace a éste reflejar la luz con un ángulo determinado de reflexión más allá de la reflexión difusa correspondiente a dicho ángulo. El brillo es el grado en que la superficie simula un espejo perfecto en su capacidad para reflejar la luz incidente.

Existen diversos tipos de brillo como por ejemplo el brillo especular, viso, brillo contrastante, brillo sin florescencia, brillo con nitidez de imagen y brillo uniforme superficial.

Medición del brillo.

Existen en el mercado diversos instrumentos para medir el brillo especular. Todos ellos incluyen una fuente de luz, una ranura para limitar el haz paralelo , un método para dirigir este haz contra un papel, formando un ángulo fijo de incidencia y un método para medir la cantidad de luz reflejada por el papel, con un ángulo de reflexión igual al ángulo de incidencia. Por lo general éste está formada por una segunda ranura destinada a eliminar todo lo que no sean haces paralelos de luz y un fotómetro para medir la cantidad de luz que está siendo reflejada.

Para medir el brillo, la reflactancia del papel se compara con un objeto de reflactancia conocida. En general se utiliza un trozo de vidrio negro pulido, como estándar de trabajo.

Con frecuencia el brillo se mide en forma visual comparando dos hojas, una junto a la otra, en las mismas condiciones de iluminación.

Importancia del brillo

El brillo está asociado con una elevada lisura óptica pero no siempre va unida a la lisura física ya que es posible tener una superficie brillante que sea áspera.

El elevado brillo también está asociado a la mala calidad para leer, que puede reducirse si se recubre el papel con pigmentos muy opacos, con tal de que la superficie recubierta con pigmento no esté muy acabada.

Dependiendo del tipo de papel, éste presentará distinto brillo.

Acabado

Describe las características superficiales que afectan a la apariencia y el tacto de papel, es un término que se utiliza fundamentalmente en la industria. Es una propiedad compuesta que incluye lisura, suavidad, brillo y otra serie de propiedades menos definibles. Es una propiedad que no puede medirse o expresarse con un solo valor. Existen diversos tipos de acabado que enumeramos a continuación:

Acabado a máquina

Acabado inglés

Acabado vidriado

Acabado vidriado a máquina

Acabado liso

Acabado antiguo

Blancura del papel

Es la reflectividad general o claridad del papel; es una función de la reflactancia espectacular general del papel, la distribución de energía del iluminante, la distribución de energía del iluminante, las condiciones de observación y las características del que observa.

Existen varios métodos para medir la blancura según el producto de papel, y todas miden la reflectividad a 457 nm. Sin embargo, difieren en la geometría del instrumento y en el método utilizado para medir la reflectividad. El instrumento más utilizado es el que se conoce como “blancura TAPPI”, se denomina también blancura direccional. El instrumento direccional estándar TAPPI utiliza rayos esencialmente paralelos de luz blanca para iluminar el papel con ángulo de 45º.

Importancia de la blancura

Es una prueba para medir la efectividad del blanqueo, al eliminar lo amarillento de las pulpas, objetivo para el que está admirablemente adaptada.

En ocasiones la blancura se utiliza como una medida del tono( combinación de la reflectancia a todas las longitudes de onda), porque, en general, el ojo percibe el papel con una elevada blancura, como blanco porque no es amarillo. Sin embargo, un papel azul, manufacturado con pulpa de elevada blancura puede tener una blancura más elevada que un papel blanco manufacturado con pulpa de blancura más baja.

Color del papel

Cuando la luz entra en una hoja de papel una parte es absorbida, otra es transmitida y otra se refleja de forma difusa. Si un cuerpo absorbe todas las longitudes de la onda en la misma medida , será gris; si absorbe preferentemente uno o más de los márgenes de longitud de onda tendrá color. En la práctica cualquier papel que refleje más del cincuenta por ciento de la luz , a todas las longitudes de onda, se considerará blanco.

Para dar color al papel se utilizan normalmente los colorantes convencionales que no son fluorescentes y que reducen siempre la reflectancia de la luz visible, cuanto más fuerte sea el color, mayor será el efecto de pérdida de brillantez.

Transparencia del papel

Es importante para calcar, reproducir, empaquetar y para hacer pantallas para lámparas. Un material perfectamente transparente es aquel que no refleja,, dispersa, o absorbe ninguna parte de la luz que choca sobre el material sino que transmite toda la luz sin dispersarla.

El rango de transparencia, que es una medida real de la misma, es la relación entre la transmitancia paralela y la total. El papel más transparente que se produce es el papel cristal.

Opacidad del papel

Un papel perfectamente opaco es aquel que resulta totalmente impenetrable al paso de la luz visible. Por ejemplo el papel negro utilizado para envolver película fotográfica, también la mayoría de los cartones.

Para medir la opacidad se determina la cantidad de luz transmitida por el papel. Si se transmite toda la luz la opacidad será igual a cero, por el contrario, si toda la luz se refleja o absorbe la opacidad será del 100%. También puede determinarse mediante la cantidad de luz transmitida, normalmente mediante la relación de contraste.

Propiedades químicas del papel

Derivan del tipo de madera utilizada, el método y amplitud del proceso de producción de pulpa , del proceso del blanqueo y del tipo y cantidad de integrantes no fibrosos agregados. Estas propiedades también influyen en las demás.

Algunos tipos de papel requieren propiedades químicas especiales como los papeles de proceso directo, papeles antimancha y papeles de seguridad.

Historia

La fabricación del papel ha evolucionado a lo largo de la historia.

Hasta el siglo XVII, la fabricación de papel fue una labor artesana e individualizada, que no alteraba en ningún caso a la estabilidad y la salud ecológica de los ecosistemas naturales , debido a su escaso volumen e implantación.

A partir del año 1660, la industria de la fabricación del papel se desarrolló enormemente, por los descubrimientos de la ciencia y los avances técnicos, así como el desarrollo y expansión de la cultura. Esto trajo consigo el consumo generalizado y masivo de papel de fibra vegetal y con ello el abuso y desgaste de los bosques del planeta.

A partir de 1950, hubo una transformación revolucionaria del proceso de fabricación. Se abandonaron los métodos y productos tradicionales para incorporar:

las pastas semiquímicas

Productos auxiliares para dar resistencia, color, para impermeabilizar..etc

Nuevos procedimientos en la disposición de fibras y acabado de superficies.

Automatización de controles y proceso de fabricación.

Todo esto agudizó el consumo excesivo de madera y creó un nuevo problema: los vertidos contaminantes a la atmósfera y a los ríos.

Actualmente el papel reciclado fabricado con métodos correctos es la solución a la deforestación.

Fibras artificiales

Las fibras de polímeros sintéticos se obtienen cuando se hace pasar polímero en estado fundido o disuelto a través de orificios o hileras de pequeño diámetro. De esta forma se consiguen filamentos que suelen someterse a un proceso de estirado para formar el empaquetamiento y orientación de las macromolécula, lo que se traduce en una mejora de las propiedades mecánicas. Las fibras sintéticas de mayor producción son las derivadas del poliéster PET, de poliamidas (nylon), de poliolefinas y acrílicas. La aplicaciones textiles de estos materiales son sobradamente conocidas.

En 1927 la empresa DuPont puso en marcha un programa experimental “sin objetivos comerciales” para el estudio de polímeros y encargó la dirección del mismo a Wallace H. Carothers. En poco tiempo se optimizó la preparación de poliamidas y fibras de nylon, haciéndose éstas tan populares que durante la guerra tuvieron que ser racionadas para la preparación de paracaídas. Los beneficios económicos del programa de investigación básica de DuPont fueron y siguen siendo incalculables.

La investigación de nuevos materiales dio lugar a una nueva generación de fibras de altas prestaciones que pueden sustituir en muchos casos a metales o cerámicas. Las fibras Kevlar fueron quizás el ejemplo más ilustrativo.

En 1965, Stephanie Kwolek, notable química de DuPont preparó una poliamida rígida aromática o aramida experimental que sólo podía procesarse a partir de disoluciones turbias en ácido sulfúrico concentrado. Aunque el departamento encargado del procesado considerable inviable el hilado de estas disoluciones, el empecinamiento e intuición de Kwolek se impuso, y el resultado fue una fibra altamente orientada sin necesidad de estirado y con excelentes propiedades mecánicas, de elevada estabilidad térmica y química. La turbidez de la disolución ( a priori un problema) fue la clave del éxito debido a que la disolución estaba en fase cristal líquido lo que facilitaba su procesado y condicionaba la orientación resultante. La fabricación de guantes de protección mecánica y térmica, chalecos antibalas, cuerdas o cables de gran resistencia, materiales compuestos para aeronáutica, automoción o para la industria del deporte son algunos ejemplos de sus aplicaciones.

El desarrollo del Kevlar marcó un hito y ha dado lugar a la investigación y preparación de nuevas fibras de altas prestaciones . Una fibra de aramida similar, el Nomex, se utiliza en la fabricación de trajes ignífugos de bomberos o pilotos de fórmula 1. La investigación militar americana ha desarrollado polímeros heterocíclicos cristales líquidos (PBZO, PBZT) que dan lugar a las fibras más resistentes conocidas. Obviamente, son materiales muy caros, pero existen aplicaciones, principalmente aeroespaciales donde sus prestaciones los hacen necesarios.

El desarrollo de nuevas fibras sintéticas de altas prestaciones pasa no sólo por optimizar la estructura química sino también por nuevos procesos tecnológicos de hilado. Además se están desarrollando nuevas aplicaciones como por ejemplo, en biotecnología (cirugía, tejidos artificiales...).

Sin duda, los polímeros han contribuido enormemente al avance de nuestra sociedad y es difícil vislumbrar los límites de sus posibilidades. La industria aeroespacial lidera la búsqueda de nuevas fibras más ligeras, fuertes, rígidas, duraderas, tenaces, procesables e incluso invisibles a los radares para aviones y naves espaciales. Sin embargo, quedan numerosos problemas por resolver, y la consecución de nuevos logros requerirá el diseño de nuevas moléculas y procesos que permitan superar las limitaciones actuales. Igualmente, cuando se encuentra la fibra ideal para una aplicación , la reducción de los costes de producción y manufactura pasa a ser el punto crítico. Esto lleva incluso a la necesidad de desarrollar nuevas fibras más baratas.

Desde tiempos remotos el hombre ha utilizado fibras de polímeros naturales como el algodón, la lana, el lino o la seda. A finales del s XiX Hilaire de Chardonnet obtuvo la primera fibra a partir de un polímero semisintético o polímero natural modificado, el nitrato de celulosa. La fibras basadas en polímeros totalmente sintéticos, es decir, preparados por el hombre a partir de moléculas reactivas sencillas o monómeros, aparecieron poco antes de la II Guerra Mundial. En 1920 Hermann Staudinger consideró por primera vez la existencia de macromoléculas o pilímeros.

Lacas y barnices

Comenzaremos ahora el estudio de las lacas y barnices comenzando por este último:

Un barniz en líneas generales lo podemos definir como toda preparación líquida destinada a proteger la superficie de un objeto o a proporcionarle un mayor acabado. En general, los barnices son disoluciones, suspensiones o emulsiones de una sustancia filmógena en disolventes y diluyentes adecuados; al secarse, forman una película lisa, continua insoluble en agua, relativamente dura, mas o menos transparente o traslúcida, que puede ser brillante, mate o satinada. Admiten colorantes solubles en el medio y sustancias plastificantes que evitan la rotura de la capa, una vez seca. Según su composición se clasifican en : barnices grasos, cuyo agente filmógeno es un aceite secante (p. Ej aceite de linaza) o una mezcla de este y resinas naturales o sintéticas (especialmente resinas alquídicas); barnices celulósicos, compuestos por nitrocelulosa disuelta en una mezcla de disolventes , a la que se añade un plastificante; barnices bituminosos, formados por disoluciones de asfalto, brea o betún en disolventes orgánicos; barnices de gomas o resinas, constituidos por soluciones de gomas o resinas naturales (goma laca, copal, colofonia, damar..etc) o sintéticas ( novolacas, aminoplastos, siliconas..etc) en alcohol (barnices de alcohol), aguarrás, acetona.etc; barnices líquidos sin disolvente compuestos por resinas sintéticas líquidas principalmente resinas epoxi o poliuretano que forman la auténtica resina después del barnizado, bien por reacción quíimica con un agente filmógeno (endurecedor) añadido en el momento de su empleo (barnices de dos componentes) o como en el caso de las resinas fenólicas por calentamiento (barnices de secado al horno). Destacamos los siguientes tipos:

Barniz aislante: Es un barniz de secado al fuego que se utiliza para aislar conductores eléctricos; es un aislador flexible y duro.

Barniz de pulimento: Es un barniz constituido por alcohol y copal. Una vez seco adquiere tal dureza que se puede pulir con piedra pómez. En la actualidad se elabora generalmente con materias plásticas.

Barniz zapón: Es un barniz duro, transparente y brillante, elaborado en su mayor parte con nitrocelulosa disuelta en acetato de butilamilo o en alcohol amílico. Se emplea principalmente como revestimiento para metal.

Materias primas para lacas y barnices

Se entiende por resinas naturales aquellas secreciones endurecidas procedentes de árboles vivos, extraídas de la savia, bien por exudación natural o provocadas artificialmente por incisión en su corteza. Pueden tener también origen fósil, como el ámbar, o animal como la goma laca. Son insolubles en agua pero se disuelven total o parcialmente en disolventes orgánicos como los hidrocarburos, cetonas, ésteres y alcoholes, dependiendo de la solubilidad de del origen de la resina. Las resinas varían mucho en propiedades como el olor, la forma de solidificación, la dureza, la solubilidad, el color y estabilidad. Se valora para su empleo de barnices, su transparencia y bajo contenido en impurezas. Su uso en pintura se remonta a antiguas dinastías egipcias y, en forma de lacas, a más de 1000 años antes de Cristo en China. Nosotros suministramos las variedades más selectas y genuinas.

Tipos.

Resina dammar selecta. Calidad superior, recolectada a mano en Sumatra.

Resina dammar, en polvo. El dammar es la resina terpénica menos ácida que se conoce y, por tanto la más estable, la que menos amarillea dentro de las resinas naturales. Los barnices de dammar poseen características muy similares a los de almáciga y ha sido una de las resinas más utilizadas en pintura y restauración. Tiene buena solubilidad en disolventes orgánicos, bencina del punto de ebullición, hidrocarburos aromáticos y esencia de trementina. La adición de alcohol provoca la precipitación de un residuo ceroso. Para la preparación de barniz se recomienda envolver 100 gramos de cristales de dammar en una gasa y suspenderlos con un cordel en 200 ml de bencina del punto de ebullición o esencia de trementina, durante unos dos días, removiendo de ven en cuando.

Mástic de Grecia, lágrimas, calidad superior. El mástic o almáciga es la más flexible de las resinas triterpénicas. Es translúcida, de color amarillento y ligeramente aromática. Es soluble en hidrocarburos aromáticos, esencia de trementina , bencina del punto de ebullición y alcohol. Se suele emplear para preparación de aglutinantes (mezclada con cera o aceite ) y barnices, sumergiendo una gasa con 100 g de perlas en 300 ml de esencia de trementina o bencina del punro de ebullición, igual que en el caso del dammar. Proporciona un barniz dúctil y elástico, de gran duración.

Resina sandáraca genuina de Marruecos, resina de enebro.

La sandáraca es una resina dura, en forma de lágrimas de color amarillo claro a menudo cubiertas de un polvo blanquecino; es fácilmente soluble en acetona y alcohol. Era el barniz más común en los siglos XVI y XVII , mezclado con aceite de linaza.

Resina copal de Manila, soluble en alcohol.

Resina copal- , en polvo, soluble en alcohol. Copal es una resina diterpénica dura y el término designa una serie de variedades de origen y procedencia diversa , siendo las más duras los fósiles; suelen formar barnices oleosos y duros mediante un proceso de cocción un tanto complicado que las hace solubles en aceites y trementina. En la Edad Media se confundía el Copal con el ámbar.

Ámbar genuino, piezas. El ámbar es una resina diterpénica procedente de especies fósiles de coníferas que se encuentran en depósitos que datan del Cretáceo y Pleistoceno. Utilizada antiguamente para la fabricación de barnices es, igual que el copal, de difícil solubilidad y poco dúctil y la más dura de las resinas naturales.

Benzoína de Tailandia

Mirra, en tamaño de guisante

Incienso, gomarresina

Colofonia, resina de bálsamo, es llamada también resina de violinista, es una resina diterpénica dura, ácida que se extrae del pino, de color amarillo rojizo, desde las variedades más claras a las más oscuras, marronáceas. Se suministra en fragmentos frágiles y vidriosos solubles en alcoholes, ésteres, cetonas, hidrocarburos aromáticos y clorados y aceites.

Ácido abiético, agente humectante. Es el componente más importante de la colofonia; polvo resinoso amarillo, soluble en alcohol, éter, cloroformo y benceno, insoluble en agua. Se emplea para fabricar resinatos de metales pesados como secantes de barnices, y desde hace pocos años, en la elaboración de los llamados jabones o geles para la eliminación de barnices de resinas naturales diseñados por Richard Wolbers para procesos de restauración.

Colofonia, molido finamente.

Resina de pino de Borgña. Parcialmente refinado y solidificado, resina procedente del pino.

Gomma amoníaco, Irán. La goma laca es una resina natural que se extrae del árbol Antea frondosa como secreción del insecto Coccus laca (cochinilla) que se posa y vive en él, pudiendo considerarse la única resina de origen animal y no exactamente vegetal. Proviene de la India en gran variedad de formas: con contenido de ceras o deserradas, en escamas, polvo y pellas y en una amplia gama de tonos desde el amarillo pálido al rojo rubí. Es soluble en alcohol y forma una película brillante y adhesiva y resistente a cargas mecánicas ya la abrasión, aunque sensible al agua y a la humedad

Goma laca lemon, de India. De escamas contiene cera , color ambarino oscuro.

Goma laca naranjado de India. Con escamas, contiene cera, más oscura que la Lemon.

Laca en trozos, pura.

Goma laca descerada, en escamas, tono miel claro.

Goma laca descerada, en escamas, blanqueda, muy clara.

Barniz de goma lacada, incoloro.

Goma laca en polvo, con bórax, soluble en agua.

Goma laca rojo rubí, en escamas, deserrada, tono rojizo

Laca de granete

Laca de botón

Cera de goma laca, blanquedado.

Barnices y lacas

La laca es un producto que ha sorprendido al mundo con sus diseños elaborados sobre madera y bules. El procedimiento es antiquísimo, se elaboraban pinturas a partir de la combinación de tierras blancas y de color se consiguen las tonalidades para pintar baúles de madera, portarretratos, mesas, etc Así como también diseño de productos de juguetería y adornos de piezas decorativas llamadas bules. Estas piezas se cosechan y dejan secar para plasmar en ellas la creatividad del artesano.

Partiendo de la celulosa como materia prima se obtienen distintos tipos de ésteres: la nitrocelulosa y el acetobutirato de celulosa. Con estos ésteres se formulan las lacas que se emplean como protección final del acabado contra el rayado, el desgaste, la abrasión.. Son productos filmógenos, forman películas más o menos duras, más o menos brillantes y con buena resistencia al frote. Se aplican principalmente como capa final de un acabado y por ello influyen de forma determinante sobre el aspecto y tacto del acabado de una piel. Este tipo de producto sólo se puede adherir sobre cueros que tienen un fondo ya aplicado. Normalmente las lacas contienen diversos tipos de nitrocelulosa, aunque también pueden estar formados a base de acetobutirato de celulosa, de puliuretanos y de resinas acrílicas. Los aprestos están formados a base de proteínas.

Se pueden dividir en lacas en emulsión y lacas en solución. Las lacas en forma de emulsión acuosa, que son las que se tiende a usar hoy en día pueden diluirse con agua y se utilizan principalmente como capas intermedias entre los fondos y las lacas orgánicas para aumentar su rendimiento y proteger los fondos de los disolventes; también facilitan la operación del planchado.

La lacas en forma de disolución con disolvente orgánico, deben diluirse con solventes, lo cual resulta más caro y además tiene el inconveniente de que son muy inflamables, siendo la causa de numerosos incendios en la sección de acabados. Su principal ventaja es que proporcionan capas cuya solidez al frote húmedo es muy buena.

Uno de los tipos más importantes es la laca de poliuretano.

Son esmaltes especiales para lacar a pincel, rodillo o pistola.

Están indicadas para la protección y alta decoración de acabados nobles de madera con aspecto sedoso y uniforme de gran dureza superficial y resistencia al rayado en interiores: puertas, armarios, mesas, sillas, arrimaderos, barandillas..etc

Presentan un secado muy rápido y acabados satinados de gran suavidad al tacto. Al ser lavables y resistentes a los roces y manchas de grasa también se suelen utilizar en comercios, oficinas, escuelas, etc pudiendo sustituir a las lacas nitrocelulósicas.

Son barnices todos aquellos líquidos que extendidos en capas delgadas sobre un cuerpo (madera, vidrio, metal,) se solidifican constituyéndose en una superficie lisa, brillante e impermeable.

Los barnices según los materiales que los componen se clasifican en barnices de aceite y barnices de resma o laca. Los primeros son aceites secantes y los segundos son soluciones de resinas y otras sustancias que de acuerdo con la naturaleza de los solventes se dividen en:

Lacas volátiles: cuando el solvente es un aceite volátil o un alcohol.

Lacas grasas: Cuando el solvente es un aceite secante. Los aceites secantes más conocidos son: de lino, de nueces, de cáñamo, de ricino..etc.

El aceite de lino es el que por sus propiedades químicas y físicas es actualmente el más utilizado como material para fabricar barnices. Un aceite no secante, expuesto a la acción del aire aun durante mucho tiempo, sólo se espesa y se pone rancio pero nunca deja de ser fluido; en cambio un aceite al aire se resinifica y solidifica completamente.

Es esta la propiedad que permite utilizarlos para la fabricación de barnices.

Son muchas y diversas las definiciones del término barniz. También se le ha denominado como el producto constituido solamente por ligantes (resinas y aceites) y disolventes, mientras que la pintura consta de ligantes, disolventes y pigmentos. El término esmaltes se puede aplicar a las pinturas de acabado, es decir (la última capa o estrato visible ) que poseen una pigmentación fina y un color determinado, al efecto de conferir un aspecto decorativo, de señalización..etc, se tiende a que la pigmentación sea lo más fina posible para conseguir un acabado liso y brillante. Por tanto, las consideraciones siguientes, sobre ligantes y disolventes, se aplican a los barnices; pero conviene recordar que para que un barniz se convierta en pintura sólo es necesario añadirle un pigmento.

Según las normas ASTM la pintura es una composición líquida pigmentada, que se convierte en película sólida y opaca después de su aplicación en capa fina. Realmente debemos de hablar de películas “relativamente” opacas ya que normalmente éstas son algo traslúcidas. La pinturas son sustancias naturales o artificiales generalmente orgánicas adecuadas para formar sobre la superficie de un objeto una película continua y adherente que le confiere un poder protector decorativo, aislante a determinadas radiaciones...etc. En la industria automovilística se han utilizado para dotar a las carrocerías y demás elementos de cierta protección además de ser un elemento decorativo.

En relación con los componentes fundamentales de la pintura hay que señalar que el ligante es el elemento no volátil constituido por una resina y aceites naturales y sintéticos mientras que el pigmento es la materia pulverulenta insolble, que confiere color, poder cubriente y de relleno, y los disolventes y diluyentes, (orgánicos y volátiles) constituyen el vehículo que facilita la formación y aplicación de la película de pintura. El ligante y los pigmentos representan la parte seca y constituyen la capa definitiva (que permanece tras la evaporación de diluyentes y disolventes) y por tanto la parte activa y útil de las pinturas. El ligante protege los pigmentos de los ataques de los agentes externos mientras que éstos detienen la penetración de la luz e impiden su acción superficial sobre el estrato superficial. Los disolventes y diluyentes tienen la función de hacer más fluida la pintura, para poder aplicarla convenientemente, no obstante, en algunos casos, como en las pinturas al aceite, no son necesarios. Las pinturas en polvo, más modernas constituyen un caso similar.

Las pinturas se pueden dividir en tres grandes grupos:

Antioxidantes: dota al objeto pintado de un poder anticorrosivo.

De fondo o imprimación: dota a la superficie del objeto de una película lo más lisa posible para lograr el máximo rendimiento del esmalte que se aplique después, muchas veces también realizan una función anticorrosiva.

En el primer caso la pintura aplicada sobre el objeto se endurece por la simple evaporación de disolventes y diluyentes, sin que el ligante sufra modificaciones de carácter químico. En el segundo el endurecimiento es debido a reacciones químicas, favorecidas por el calor y los catalizadores. En este tipo de reacciones pueden intervenir el oxígeno contenido en el aire: es el caso de las pinturas grasas o al aceite, que contienen como ligante un aceite secante, el cual reacciona con el oxígeno y resulta endurecido. Cuando no intervienen agentes externos y las diversas partes del ligante reaccionan entre si y se produce la polimerización del ligante favorecida normalmente por un aporte calórico, por medio de calor o de otras fuentes de energía como los infrarrojos, radiaciones ultravioletas, beta..etc De todo esto se deduce que el componente más importante es el ligante.

Según las resinas o componentes que contienen se dividen en:

1) Pinturas grasas: compuestas por aceites secantes de origen vegetal, que cuando se extienden en capas delgadas expuestas al aire, forman películas secas sin pérdida de sustancias volátiles. Esto se debe a reacciones de oxidación por el oxígeno del aire y sucesivas polimeraciones del aceite, que como consecuencia se endurece. Para facilitar y agilizar el endurecimiento los aceites se someten a tratamientos preliminares como por ejemplo calentamiento en reactores, lo que les confieren una cierta reactividad; se obtienen así aceites cocidos, soplados, estandoils.. El aceite puro solo nunca da una película lo suficientemente dura y resistente por lo que suele mezclarse con resinas naturales que confieren dureza,brillo..etc Un defecto de estas pinturas es la poca resistencia al envejecimiento debido al amarilleo producido por la luz y la fragilidad que presentan las película al paso del tiempo. Como los ligantes de este tipo requieren tiempos de secado muy largos para completar la película continua, el empleo de pinturas grasas fue abandonado para las aplicaciones industriales.

2) Pinturas celulósicas: El ligante está constituido en su mayor parte por nitrato de celulosa, el cual se mezclaba con resinas que le conferían plasticidad. Al principio se utilizaban resinas naturales que se fueron sustituyendo por plastificantes adecuados, obteniendo pinturas celulósicas más perfeccionadas. Aportaron notables ventajas de aplicación industrial. Respecto a las pinturas de aceite es importante resaltar la resistencia a la humedad, a los aceites lubricantes, así como su dureza y su resistencia a la abrasión y una mayor posibilidad de pulido y abrillantado. Pero también presentan defectos, con la formación de la película es de naturaleza fija con evaporación de los disolventes mientras el ligante aparece inmutable, tratando éste nuevamente con su disolvente, se redisuelve para originar la pintura original; además la película celulósica tiende a absorber el agua, lo que causa una defectuosa adherencia al soporte, y puede descomponerse por efecto de los rayos ultravioletas. Otros inconvenientes dependen de su aplicación pues los esmaltes de acabado celulósico no dan directamente películas brillantes, sino que requiere un pulido final, lo cual incrementa los costes, asimismo la pintura celulósica requiere una considerable proporción de disolventes, (volátiles) para adecuarlos a su aplicación,; por tanto para obtener una película seca de espesor deseado serían necesarias varias capas de pintura, costosas y cuya recuperación no podría compensar los gastos de la instalación necesaria.

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