RESUMEN

En la presente hoja técnica, vamos a describir la propiedad del papel conocida como brillo. El brillo es una propiedad difícil de describir en sí misma, se relaciona con el lustre, que es la reflexión repentina de la luz y con el deslumbramiento, que es la reflexión incómoda de una luz excesivamente brillante. En sentido psicológico, el brillo y el lustre producen un efecto placentero, mientras que el deslumbramiento tiene un efecto desagradable de enceguecimiento.

A veces sucede, al estar leyendo una revista, que algunas páginas parecen atraer especialmente nuestros ojos, esto generalmente sucede con las páginas más brillantes. Una hoja brillante, refleja la mayor parte de la luz que incide en ella, esto es muy deseable para la impresión de anuncios en las revistas. Por otra parte, cuando se está leyendo un libro impreso en papel brillante, resulta cansado y podría ocasionar dolor de cabeza, provocado por el brillo del papel. Por lo anterior podemos ver que el grado de brillo que conviene escoger en un papel, depende mucho del uso final del producto que se quiere elaborar. Existe una tendencia a utilizar papeles cubiertos brillantes cuando se trata de dar viveza y relieve a la imagen impresa, en cambio para libros y textos en general se suelen emplear papeles menos brillantes.

En esta hoja nos referiremos a la importancia del brillo del papel, su impacto en los impresos, sus fundamentos y la forma en que se mide en el laboratorio.

INTRODUCCIÓN

Las principales propiedades ópticas o de apariencia del papel, cartulina o cartón son: blancura, brillo, color y opacidad. El brillo es la propiedad por la cual una superficie es capaz de reflejar los rayos paralelos de una fuente de luz que inciden en ella, igualmente paralelos y en un ángulo de reflexión igual al de incidencia, de manera semejante a como sucede en un espejo. Cuando la luz es reflejada por un papel en esta forma, se llama reflexión especular y a ella se debe su apariencia brillante o lustrosa. En el caso contrario, un papel mate, refleja la luz en todas direcciones y a esta forma se le llama reflexión difusa. La mayor parte de los papeles, tienen una superficie que no es perfectamente brillante ni perfectamente mate, sino que se puede situar en diferentes grados de brillo.

El brillo en el papel se puede describir como una característica que hace que su superficie refleje mayor cantidad de luz en la forma que lo hace un espejo, que la luz que refleja difusamente en el mismo ángulo, es decir que la superficie del papel tenga mayor reflexión especular que reflexión difusa. El brillo se aprecia más en unos ángulos de observación que en otros. Por el contrario una superficie mate, refleja un rayo de luz incidente en todas direcciones y la superficie se verá igual desde todos los ángulos.

Las fuentes de iluminación que tienen interés para las propiedades ópticas, son las que emiten luz visible, forman parte del espectro de energía electromagnética, en el que ocupan una banda muy angosta de longitudes de onda que va de 380 a 720 nm (nanómetros). Inmediatamente hacia abajo de 380 nm está la región de luz ultravioleta del espectro y hacia arriba de 720 nm, la región de rayos infrarrojos.

Cuando se quiere tener un alto valor de brillo en el papel, al papel terminado, se le da un tratamiento en supercalandria, este método de acabado del papel se puede aplicar a papeles tanto sin recubrir como recubiertos, sin embargo, los brillos más altos se consiguen en los papeles recubiertos.

IMPORTANCIA

Las propiedades ópticas del papel, son muy importantes debido a que al ver un papel, inmediatamente nos causan una impresión que puede ser favorable o desfavorable y hacemos un juicio sobre su apariencia. En los papeles para impresión, estas propiedades contribuyen a la apariencia de la reproducción impresa, en el caso del brillo es una cuestión de opinión personal el seleccionar un papel con mayor o menor brillo, ya que se pueden obtener impresos muy atractivos y con alta calidad, tanto en papeles brillantes como en mates. Para seleccionar el papel que resulte mejor para un impreso, es muy importante tener en cuenta el producto que se desea imprimir y el impacto que se desea tener en el observador. Es necesario considerar que el brillo de un impreso no solo depende del brillo y la lisura del papel, sino del conjunto con el brillo de la tinta y las interacciones entre la tinta y el papel.

Es importante que el brillo de un papel sea uniforme, debido a que puede afectar el color de un impreso por su influencia en la forma en que la luz se refleja a través de la tinta y en caso de que no se mantenga uniforme el brillo de un papel, la impresión de los colores también tendrá variaciones. Al imprimir en papeles brillantes, se pueden obtener negros más profundos y colores más saturados.

El brillo del papel también influye en el brillo de la tinta impresa. Además el brillo combinado con el rechazo a la tinta, influye en la densidad del color del impreso. Las variaciones en estas dos propiedades pueden ocasionar diferencias en la intensidad del color y en el brillo de la tinta impresa, así como en el contraste e impacto del impreso. En muchos impresos de calidad es muy apreciado un papel con brillo alto, como es el caso de los papeles cubiertos con acabado brillante, debido a que estos papeles realzan la impresión, sin embargo, para lograr una buena impresión con este tipo de papeles, es importante tener en cuenta otros factores como la absorbencia del papel y las características de la tinta.

En resumen la importancia del brillo del papel está en su contribución a la apariencia de los impresos y del aspecto final de una gran cantidad de productos, por ejemplo envases finos, portadas de libros, calendarios, carteles y anuncios, entre otros, por lo mismo se debe seleccionar el grado de brillo del papel de acuerdo con el producto que se quiere obtener y su diseño.

FUNDAMENTOS

Las propiedades ópticas se basan en la interacción de la luz con el papel. En la figura 1, se muestran diferentes formas de esta interacción. Cuando la luz incide en la superficie de un papel, se observa que parte de la luz, inmediatamente se refleja saliendo de dicha superficie en el mismo ángulo con que incidió, esta reflexión se define como especular. El brillo es un atributo que se relaciona con la luz reflejada especularmente y la medida de esta reflexión se utiliza para su determinación.

Reflexión especular     Transmisión      Dispersión      Absorción

Figura 1. Interacción de la luz con el papel.

Parte de la luz que incide en la superficie del papel, penetra hasta cierta distancia y se refleja de una a otra de las superficies de las partículas interiores del papel, compuestas por las fibras, los finos o partículas de fibras y las cargas. Debido a que hay un número enorme de partículas que reflejan la luz en el interior del papel, una gran cantidad de reflexiones de la luz se producen dentro de la hoja. Como resultado de estas reflexiones múltiples, los rayos que se reflejan y los que se transmiten y salen por la otra cara del papel, no son paralelos, sino que viajan en todas direcciones. Esta forma de reflejar y de transmitir la luz, en todas direcciones, se llama reflexión difusa, o transmisión difusa.

La reflexión difusa se relaciona con las propiedades de blancura y color. Esta reflexión se utiliza para medir estas propiedades, en cuyo caso se elimina tanto como sea posible, la luz reflejada especularmente que proviene del brillo.

Parte de la luz incidente es absorbida por el papel, esto significa que se pierde como luz visible y se libera como calor. La absorción depende de la longitud de onda de la luz y de la naturaleza de las partículas integrantes de la hoja. En una hoja de color resulta una absorción selectiva de la luz, por ejemplo, al incidir un rayo de luz blanca que contiene todos los colores mezclados en un papel rojo, el color del papel absorbe la luz en el extremo azul del espectro y la refleja en la parte roja.

El que un papel sea más o menos brillante depende de la proporción en que la luz que incide en él sea reflejada especularmente, este comportamiento se ve afectado por las irregularidades que existen en la superficie del papel. El grado de brillo de un papel, depende de lo ópticamente plana que sea su superficie.

El decir que una superficie es ópticamente plana, significa que las irregularidades en dicha superficie no deben exceder de alrededor de un dieciseisavo de la longitud de onda de la luz incidente. Conviene recordar que las longitudes de onda del espectro visible van desde 400 hasta 700 nanometros y que un nanometro equivale a 10-9 metros, esto equivale a un milimicrón, lo que quiere decir que hablamos de irregularidades exageradamente pequeñas.

Cuando la superficie del papel no es ópticamente plana, los rayos paralelos de luz al chocar con dicha superficie tendrán diferentes ángulos de incidencia y por lo tanto, los rayos de luz reflejados no serán paralelos, sino que se reflejarán en muchas direcciones.

La superficie de un papel es muy irregular, cuando se ve con aumento es parecida a una serie de crestas y valles y la luz que llega a una superficie así, se refleja en todas direcciones. Si a este papel se le da un acabado con calandria, las partes altas de muchas de las crestas se nivelarán dando áreas planas que quedan al mismo nivel; en esta forma los rayos paralelos de luz que inciden en dichas áreas planas tendrán el mismo ángulo de incidencia y se reflejarán como rayos paralelos de luz, o sea en forma especular. La cantidad de luz reflejada en esta forma dependerá del porcentaje del área total representado por las partes altas de las crestas niveladas. Si se da un grado mayor de calandrado al papel, habrá un número mayor de estas áreas planas y su brillo aumentará.

Al recubrir el papel con pigmentos que rellenan los valles, se obtendrá una superficie plana, sin embargo, el simple rellenado de los valles con un recubrimiento no dará un papel brillante; para lograr un brillo alto, es necesario darle un acabado ópticamente plano, que se puede dar por medio del secado contra una superficie muy pulida, o bien, por un proceso de supercalandrado.

No existe una relación clara entre la lisura y el brillo del papel, aunque en igualdad de condiciones, una mayor lisura produce un incremento en el brillo. Por otra parte, el color y la blancura, no afectan al brillo debido a que es un fenómeno de la superficie, que depende del índice de refracción del papel, de la longitud de onda de la luz y del ángulo de incidencia de dicha luz sobre el papel.

DETERMINACIÓN DEL BRILLO DEL PAPEL

Al determinar las propiedades ópticas de un papel, no podemos esperar que los resultados que se obtengan en algún aparato, nos vayan a indicar cómo se verá un producto hecho con ese papel. Cuando una hoja de papel da una lectura en un instrumento óptico, no está midiendo necesariamente lo que vemos, ya que al ver, se generan procesos en el ojo y en el cerebro que nos pueden hacer creer que vemos cosas que no están, o bien, que no veamos cosas que sí están. Nuestro sentido de la vista dice sólo cómo se ve o lo que parece ser una cosa y no necesariamente lo que es en términos de medidas físicas. Es necesario tener en cuenta las diferencias que existen entre las propiedades físicas y las sensaciones fisiológicas y psicológicas que intervienen en el proceso de ver cuando se trata de interpretar los resultados de las pruebas ópticas.

Existen varios instrumentos para medir el brillo especular, todos cuentan con una fuente de luz, una lente colimadora que sirve para producir un haz de rayos de luz paralelos, una ranura para limitar este haz de luz, un método para dirigir la luz hacia la muestra de papel con un ángulo de incidencia fijo y un método para medir la luz reflejada por el papel con un ángulo de reflexión igual al de incidencia. Este método de medición, en general consta de una segunda ranura para eliminar lo más que sea posible los rayos de luz que no sean paralelos y de un fotómetro para medir la luz reflejada.

Para medir el brillo de un papel, se han utilizado diferentes ángulos de incidencia de la luz, aunque no se ha llegado a un acuerdo universal sobre el ángulo que debería utilizarse para medir el brillo, aparentemente el ángulo de 75° con respecto a la normal, esto es a 90° de la superficie del papel, es el mejor para la mayoría de los papeles, aunque no es satisfactorio para papeles con alto brillo, con los que conviene más un ángulo menor.

Algunos instrumentos toman la medida a 45° y otros a 60°, pero la mayoría de las determinaciones se realizan con el ángulo de 75° respecto a la normal, esto es a 90°, en relación con la muestra de papel y que corresponde a un ángulo de 15° con respecto al plano de dicha muestra de papel. Este ángulo es el que se maneja en el aparato Photovolt, con el que cuenta el Laboratorio de la UILM, A.C. y cuyo procedimiento describe el método de prueba TAPPI T 480. En el método de prueba TAPPI T 653, que se recomienda para papeles con alto grado de brillo, se mide con un ángulo de 20° con respecto a la normal, lo que significa a 70° de la superficie del papel.

En estos aparatos, la reflectancia del papel se compara con un objeto de reflectancia conocida, en general se utiliza un estándar de vidrio negro pulido para ajustar el instrumento a 100. Después se coloca la muestra en lugar del estándar y se obtiene una lectura en el aparato correspondiente al brillo del papel.

Como se dijo antes, el color no afecta al brillo, por lo que debería ser igual ajustar el instru-mento a 100 con un vidrio blanco pulido, sin embargo, la luz que choca contra el fotómetro en un medidor de brillo es una combinación de la parte de la luz que se refleja especularmente desde la superficie ópticamente plana y la parte de la luz que se refleja difusamente y que está paralela a la luz reflejada especularmente. Si se utiliza un vidrio negro como estándar, no habrá luz difusa reflejada, porque el color negro absorbe toda la luz que entra en el vidrio y sólo refleja la luz especularmente, que es la que mide el fotómetro, a diferencia de lo que sucede con un vidrio blanco que no absorbe la luz que penetra en él y refleja toda la luz, sumándose la luz reflejada difusamente a la luz reflejada especularmente.

Se debe evitar que las muestras que se vayan a utilizar para esta determinación presenten defectos como arrugas, manchas, dobleces, o de algún otro tipo, que pudieran alterar la superficie y por lo tanto, los resultados. A continuación presentamos algunos ejemplos de los valores normales de brillo para algunos tipos de papeles, que nos pueden dar una idea del significado de los resultados del análisis de una muestra de cualquier papel. Se determinaron contra un estándar de vidrio negro pulido al que se le da el valor de 100:

Cubiertos y laqueados - 96
Portada de revistas - 70
Cubierto en máquina para libros - 51
Supercalandrado para libros - 30
Acabado inglés para libros - 12
Bond para máquina de escribir - 6
Mimeógrafo - 4

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