DESCRIPCIÓN

El papel es un material altamente poroso, como se puede ver por su peso específico bajo, comparado con el de la celulosa, su principal componente.  El peso específico del papel, de 0.5 a 0.8 g/cm³, es bastante menor que el de la celulosa, de 1.5.  La porosidad se puede definir como la relación entre el volumen del espacio ocupado por aire en un papel y su volumen total.

El contenido de aire, en papeles comunes suele ser del 50% y puede llegar hasta un 70%. Este aire se encuentra en el papel, en 3 formas: 1) poros reales que son aberturas que atraviesan la hoja, 2) poros superficiales que sólo están conectados con una de sus superficies y 3) huecos que contienen aire en el interior de la hoja.  Existen estudios en los que se ha determinado que el volumen de poros reales en un papel común es solamente de un 1.6% del total del volumen de aire que contiene, correspondiendo el resto a los poros superficiales, que no atraviesan la hoja y a huecos en su interior.

La porosidad es una propiedad muy importante, sin embargo, se le determina al papel muy pocas veces y sólo en estudios de laboratorio.  La que sí se acostumbra determinar, es la permeabilidad al aire que a pesar de no ser una medida de la porosidad, está relacionada con ella.

La permeabilidad al aire se define como la capacidad del papel para permitir que un flujo de aire bajo presión lo atraviese.  Es una propiedad relacionada con la estructura del papel que depende del número, tamaño, forma y distribución de los poros en una hoja.

La permeabilidad al aire es una propiedad relacionada con la estructura del papel, que a su vez depende del número, tamaño y distribución de los poros en la hoja de papel.  Conviene tener presente que la permeabilidad al aire, no es una medida de la porosidad y no existe una relación constante entre ellas, lo que significa que dos papeles con la misma porosidad, pueden tener diferentes valores de permeabilidad al aire, cuando uno de ellos contiene muchos poros pequeños y el otro menos poros pero grandes.  En la práctica con frecuencia se mide la inversa de la permeabilidad al aire, que es la resistencia del papel al paso del aire, sin embargo en los dos casos se le denomina "porosidad".

La porosidad de un papel depende de su composición y de su estructura, por lo tanto, depende tanto de los materiales empleados como de la forma en que ha sido fabricado.  Entre las operaciones que influyen especialmente se encuentran: refinación, encolado, prensado y calandrado.  Es evidente que un papel al ser recubierto, reducirá considerablemente su porosidad, debido a que el recubrimiento de la superficie, tapa los poros y a que sufre una compresión alta.

IMPORTANCIA

La importancia de la porosidad del papel se puede considerar desde tres puntos de vista que son:

 1. Correlación con otras propiedades del papel:

• Densidad
• Resistencias
• Apariencia

 2. Comportamiento durante la conversión:

• Impresión
• Saturación
• Recubrimiento

 3. Requerimientos del uso final:

• Bolsas y sacos (poroso)
• Absorbente (poroso)
• Papel filtro (porosidad controlada)
• Antigrasa (poco poroso)
• Aislante (muy poco poroso)
• Cigarrillo (porosidad controlada)
• Sanitario y facial (poroso)

La porosidad es importante en papeles de escritura e impresión, debido a que influye en la absorción de las tintas, en la compresibilidad y dureza del papel, además un exceso de porosidad puede ocasionar problemas en la alimentación del papel en hojas a las máquinas, al fallar las ventosas de succión; en papeles base para recubrir, en los que afecta en la absorción del adhesivo; en  papel para sacos de llenado automático, para evitar que se revienten al ser llenados; papel para etiquetas que serán manejadas por medio de succión, en las que si es excesiva la porosidad, la máquina tomará más de una etiqueta a la vez; en diversos tipos de papeles filtro; en los que depende del uso para el que estan destinados, en papel cigarrillo, para regular la velocidad de quemado.

A pesar de ser una propiedad importante, la porosidad puede variar dentro de un rango bastante amplio sin ocasionar problemas durante la impresión.  Cuando se trata de papel couché, es importante que la porosidad sea baja, pues de lo contrario, se pueden producir ampollas superficiales cuando se imprime en rollo y se seca con calor, debido a que el vapor de agua que se genera en su interior no puede salir a través de la capa de recubrimiento sin dañarla.

DETERMINACIÓN

Existen dos sistemas para determinar la permeabilidad al paso del aire o su recíproca, la resistencia del papel al paso del aire.

Uno de ellos es determinar el tiempo en que un volumen de aire dado atraviesa el papel al ser forzado a pasar con una presión controlada y a través de una área determinada; para esta prueba se aplica el método TAPPI T460 om-88, se utiliza el Probador Gurley-Hill S-P-S y es adecuado para papeles que permiten el paso de 100 cm³ de aire en un tiempo comprendido entre 5 y 1800 segundos, bajo las condiciones del aparato. 

El otro sistema, se basa en la medida del flujo de aire que atraviesa el papel cuando es forzado a pasar por una superficie determinada con una presión controlada; para esta medición se aplica el método TAPPI T 547 pm-88 en el que se emplea el aparato Sheffield.  Los resultados se dan en unidades Sheffield.  También se basa en este método el aparato Bendtsen, en el que se aplica el método estándar de SCAN P 60:87.  Se reporta en ml/min. (Scandinavian Pulp, Paper and Board Testing Committee).

Más importante que la descripción de estos equipos, es tener en cuenta algunos detalles, como son en el caso del aparato Gurley-Hill, que el resultado es inversamente proporcional a la resistencia al paso del aire del papel, lo que significa que a un valor más alto corresponderá una menor resistencia al paso del aire, debido a ser un papel más poroso.  En el caso de los aparatos Sheffield y Bendtsen, cuando la velocidad del paso del aire a través de la muestra es mayor, corresponde a un papel más poroso, con más alta permeabilidad al aire.

Es necesario ser muy cuidadosos al comparar resultados de aparatos como Sheffield o Bendtsen con los de Gurley-Hill, ya que los dos primeros miden el flujo del aire, en cambio el último lo que mide es el tiempo, esto hace que los valores altos en el Sheffield, o Bendtsen, correspondan a un papel más poroso, más abierto, pero en el Gurley-Hill, los valores más altos, corresponden a papeles menos porosos, más cerrados y los valores más bajos, corresponderán a papeles más porosos.  Los valores obtenidos en distinto equipo, no pueden compararse entre sí, ya que no son equivalentes.

En caso de que se requiera determinar la porosidad real del papel, que es la relación entre el volumen de aire y el volumen total del papel, se puede efectuar colocando una cantidad determinada de xileno en una probeta graduada (por ejemplo 80 ml).  Por otro lado se corta en pedazos pequeños un volumen determinado de papel (vt), el cual se obtendrá multiplicando el área por su espesor.

Al xileno que se encuentra en la probeta se le agregan los pedazos de papel y se observará en la probeta que el nivel del xileno aumentará (vs), con lo que se puede saber el espacio ocupado por el aire (va) y por el material sólido del papel (vt - va).
 

BIBLIOGRAFÍA:

-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.

-TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry) TAPPI Test Methods 1992-1993.