DESCRIPCIÓN E IMPORTANCIA

* Al referirnos a papel, debe entenderse papel o cartón.

El contenido de humedad es la cantidad de agua que contiene un papel, expresada como porcentaje de su peso.  El papel puede contener humedad entre las fibras o dentro de ellas.

Existe una interacción entre el agua y el papel, debido a que las fibras de celulosa, que componen el papel, son muy higroscópicas (que tienen la propiedad de absorber o liberar la humedad); lo anterior hace que el papel tome o ceda humedad hasta llegar al equilibrio con el ambiente que lo rodea. De acuerdo con lo anterior, el contenido de humedad de una hoja de papel, depende de la humedad relativa de la atmósfera que lo rodea y en igual forma al estar en contacto con el agua, la absorbe.

La cantidad de agua que puede absorber un papel, depende de los tipos de fibras que lo constituyen, el proceso de fabricación y los ingredientes no fibrosos como las cargas y los encolantes.  El agua puede ser absorbida por el papel a nivel físico en dos formas:  una es por efecto capilar, penetrando entre las fibras y fibrillas, en este caso, podría llegar hasta un 25% del peso del papel; la otra sucede al alojarse agua en los huecos o poros grandes que existen entre las fibras, saturando todos los espacios disponibles, en este caso puede llegar a constituír hasta un 300% del peso del papel, en papeles muy absorbentes.  Para regular la absorción de agua del papel, se aplica el encolado en diversos grados dependiendo el uso para el cual se destina.

Es conveniente que el papel contenga un pequeño porcentaje de humedad, para darle flexibilidad, ya que si es muy bajo su contenido de humedad, se vuelve quebradizo e inestable.

Normalmente sale de la máquina con una humedad de alrededor del 5%, base peso seco a la estufa, aunque suele variar dependiendo del tipo de papel y los materiales utilizados en su fabricación.  En papeles para impresión, se recomienda, de acuerdo con el tipo de papel y el proceso de impresión, que el contenido de humedad del papel se mantenga entre el 6 y el 10%. 

En los papeles para Offset, es muy importante tener un control adecuado del contenido de humedad.  Lo ideal es conservar en equilibrio el contendido de humedad del papel con la humedad relativa de la atmósfera en la cual se va a imprimir para evitar problemas durante la impresión.

El contenido de humedad de un papel, afecta sus propiedades, principalmente el peso base, las resistencias, la planicidad, la estabilidad dimensional y la acumulación de electricidad estática.  Debido a esto, se debe mantener un control adecuado para muchos de los procesos de transformación del papel, especialmente:  impresión, recubrimiento e impregnación.

Al absorber agua el papel, las fibras de celulosa se hinchan (a lo ancho unas 15 o 20 veces más que a lo largo), ocasionando los cambios de dimensiones que ocurren en el papel al ambientarse, que son mayores en el sentido transversal que en el sentido de fabricación del papel, y que resultan en diversos problemas durante la impresión, por ejemplo: falta de registro, ondulaciones y arrugas.

Debido a esta característica del papel, cuando va a ser impreso en hojas, se debe cortar con el sentido de fabricación o grano, en el lado largo de la hoja, quedando del lado más corto de la hoja la mayor expansión o encogimiento del papel al tomar o ceder humedad del ambiente.  En esta forma, el papel al ser alimentado a la prensa tiene su dirección más estable paralela al eje del rodillo impresor y las variaciones que sufre el papel en su otro sentido quedan al rededor del rodillo, pudiendo compensarlas el prensista cambiando empaques. 

DETERMINACIÓN

Existen diversos métodos para determinar el contenido de humedad del papel, los más utilizados se mencionan a continuación.

1.- Secado en Estufa.  Es el método más utilizado, consiste en colocar una muestra del papel, pesada previamente, en una estufa a 105°C, hasta peso constante; el peso que perdió el papel durante el secado, es su contenido de humedad, del cual se calcula el porcentaje sobre el peso de la muestra original.

2.- Destilación.   Se coloca una muestra de papel pesada en tolueno que tiene un punto de ebullición más elevado que el agua, además de que no se mezcla con ella; se destila a 105°C, de manera que el agua se transforma en vapor, que inmediatamente se condensa y recoge.  El peso del agua condensada se relaciona con el peso de la muestra original de papel para calcular su contenido de humedad.

3.- Conductividad Eléctrica.   Este método se basa en que a mayor contenido de humedad en el papel, también será mayor su conductividad eléctrica; esto significa que proporciona una medida indirecta del contenido de humedad, ya que se infiere a partir del nivel de conductividad.  Para realizar esta prueba se coloca una muestra de papel entre los dos electrodos de un circuito para la medición de resistencia eléctrica, obteniéndose una lectura rápida de la conductividad que se relaciona con el contenido de agua, para lo cual se deberá hacer una escala para cada tipo y espesor de papel, relacionando la conductividad con el contenido de humedad, cosa que se hace utilizando el método de secado en estufa de muestras con diferentes conductividades.

4.- Radiación Infrarroja.   Este método es parecido al de secado en estufa, pero la evaporación del agua del papel, se realiza por calentamiento con radiación infrarroja en el platillo de la balanza en que se mide la pérdida de peso.  En esta prueba, se coloca la muestra de papel en la balanza y se anota su peso cada minuto hasta que entre un valor y el del siguiente minuto, la diferencia sea inferior al 0.1% del peso de la muestra original.  De los pesos inicial y final de la muestra, se calcula el contenido de humedad en porciento. 

5.- Absorción de Ondas Electromagnéticas.   El grado de absorción de ondas electromagnéticas por parte del papel al recibir una señal, es directamente proporcional a su contenido de agua.  Existen aparatos que permiten su realización sin gran dificultad.

Precauciones generales

Como se mencionó anteriormente, el papel es un material muy higroscópico, por lo que cuando no se encuentra en equilibrio con la atmósfera que lo rodea, toma o pierde humedad hasta llegar al equilibrio.  Debido a esta característica, al tomar una muestra de papel para determinar su contenido de humedad, se debe guardar en bolsas de polietileno inmediatamente y hasta que se va a realizar la prueba, para evitar cambios durante su translado, ya que si no se hace así, los resultados de la prueba de humedad se verán afectados, bajando la precisión de cualquier método.

Al calcular el contenido de humedad, es importante tener en cuenta que se expresa como porcentaje sobre el peso de la muestra original y no sobre el peso de la muestra seca a la estufa.

Cuando un papel contiene materiales volátiles, el secado en estufa o por infrarrojos no es adecuado, debido a que estos materiales afectarán directamente el resultado.

Los métodos de medición por instrumentos, como conductividad eléctrica y ondas electromagnéticas, proporcionan medidas indirectas o relativas del contenido de humedad del papel, ya que éste es inferido a partir del nivel de otra propiedad.  Por lo tanto, los instrumentos de medición de humedad se deben calibrar contra alguno de los de medición absoluta, como el secado en estufa.  Estos métodos tienen la ventaja de ser muy rápidos por lo que resultan muy prácticos para mediciones en planta.

BIBLIOGRAFIA:

Casey J.P.  "Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology". 3ª Ed.  John Wiley & Sons. New York. 1980.

Scott W.E. "Properties of Paper: An Introduction".  TAPPI Press.  Atlanta, GA. 1989.

Casals Ricard. "Características del Papel" Howson Algraphy, S.A.  Barcelona.