1. ADVERTENCIA
* Al referirnos a papel, debe entenderse papel o cartón.
En la presente hoja técnica nos vamos a referir en forma muy superficial a las propiedades y pruebas del papel, debido a que en otras hojas técnicas iremos desarrollando con mayor profundidad cada una de ellas en particular. El plan que nos proponemos con estas publicaciones es dar a las personas que directamente trabajan en los talleres de impresión, algunos conocimientos que les ayuden en la correcta interpretación de los datos obtenidos en las pruebas de laboratorio, pudiendo en esta forma aprovechar el hecho de contar con un laboratorio, para obtener beneficios en su empresa.
2. INTRODUCCION
Los productos de papel deberían caracterizarse y comercializarse sobre la base de nomenclatura y métodos de prueba normalizados, con objeto de estar seguros de que al tratar sobre productos de papel y valores de pruebas, los participantes hablen el mismo lenguaje.
Desafortunadamente, no se emplean las mismas normas universalmente, sin embargo, en la medida en que se especifique la fuente de las normas, las negociaciones se llevarán a cabo y las investigaciones científicas se documentarán con un mínimo de ambigüedad y malentendidos.
En nuestro País, las normas más empleadas para pruebas y definiciones relacionadas con el papel, son las TAPPI, de EUA (Technical Association of the Pulp and Paper Industry), pero no manejan parámetros de calidad.
En México, el organismo encargado de la elaboración de las normas técnicas, es la Dirección General de Normas de la SECOFI, en el caso de las industrias de la celulosa y del papel, existen bastantes normas oficiales de métodos de prueba, pero muy pocas de calidad de papeles, por lo que los fabricantes y los usuarios se ven precisados a elaborar sus propias normas, lo cual no es sencillo y con frecuencia se hacen sin bases técnicas suficientes.
La gran diversidad de tipos de papeles y sus propiedades requiere de un alto número de métodos de prueba. Algunas propiedades son importantes para cualquier tipo de papel, como el peso base y el espesor, y los métodos para su medición son de uso generalizado. Otros métodos se han desarrollado para asegurar el comportamiento adecuado de papeles especiales y tienen una aplicación limitada.
3. ACONDICIONAMIENTO DE LAS MUESTRAS
Las propiedades de un papel en particular, dependen en un alto grado de su contenido de humedad. El papel es un material higroscópico y entra en equilibrio con la humedad del ambiente que lo rodea, variando así su contenido de humedad.
Cuando se quieren obtener resultados reproducibles, las muestras de papel deben acondicionarse en un ambiente acondicionado a 23 +/- 1º C de temperatura y 50 +/- 2% de humedad relativa, de acuerdo con TAPPI. El contenido de humedad de equilibrio, para la mayoría de los papeles, cuando quedan expuestos a un ambiente con estas condiciones, está entre 7 y 9% en peso de humedad real en el papel.
No se puede generalizar sobre los efectos de la humedad relativa en las propiedades del papel, los cambios dependen de la composición fibrosa, el grado de refinación, los aditivos agregados y el tratamiento de la superficie de la hoja, sin embargo, los cambios que se dan, se mantienen dentro de variaciones razonables sobre lo que se podría esperar. Por ejemplo, al aumentar la humedad relativa del ambiente en el que se acondicionan muestras de papel, se observa que aumenta la elasticidad y con ella, las resistencias al rasgado y al doblez, en cambio, disminuyen las resistencias a la explosión y a la tensión.
4. DOBLE CARA DEL PAPEL
El papel fabricado tanto en máquinas fourdrinier (de mesa plana), como en máquinas de formadores (de cilindros), tiene una estructura relativamente áspera en el lado inferior, que queda en contacto con la tela de formación, denominado lado tela y es más liso en el lado superior llamado fieltro.
Esta diferencia está ocasionada por la diferencia en la composición fibrosa entre las dos caras de la hoja, originada durante la formación de la misma, al ser arrastrados los "finos" (fibras pequeñas y cargas) por el agua y el vacío, así como por la marca que deja la tela de la máquina en la superficie inferior de la hoja, cosa que no sucede en la superficie opuesta del papel.
El papel fabricado en máquinas de doble tela no tiene muy marcada esta diferencia entre sus dos caras.
La diferencia entre las dos caras del papel, en ocasiones se puede ver a simple vista, doblando el papel de manera que se puedan observar las dos caras a la vez. Algunas de las pruebas físicas y ópticas se deben realizar por cada una de las dos caras del papel, independientemente. En general las caras tela y fieltro del papel se deben tener en cuenta durante su uso. Por ejemplo, en el caso de formas que serán impresas por un sólo lado, se obtendrán mejores resultados imprimiendo el lado del fieltro (más liso).
5. SENTIDOS DEL PAPEL
El papel tiene dos sentidos, debido a la mayor orientación que sufren las fibras en la dirección en que corre la máquina y también al esfuerzo de tensión que se aplica al papel durante el prensado y el secado. Se denominan sentido de fabricación o de máquina (SF o SM) y sentido transversal (ST).
Cuando el papel ha sido hecho en máquina de formadores, esta diferencia es más marcada que cuando ha sido hecho en máquina fourdrinier, debido a que en esta última, la distribución de las fibras es más aleatoria y en las de formadores mayor cantidad de fibras quedan orientadas en SF. La relación de las propiedades del papel de SF a ST, si nos fijamos en la resistencia a la tensión, es de 1.5 a 2 veces si proviene de máquinas fourdrinier, en cambio si fué fabricado en máquinas de formadores, puede ser de 5 veces o más. Lo anterior deberá tenerse en cuenta según el uso, por ejemplo: al imprimir las cartulinas plegadizas para hacer cajas, en las que la rigidez es muy importante y varía mucho según el sentido del papel, especialmente si son de máquinas de cilindros.
Al sentido de fabricación también se le llama hilo o grano. Cuando el papel está cortado en hojas con el sentido de fabricación paralelo al lado más largo de la hoja, se denomina de grano largo y en el caso de que el sentido de fabricación sea paralelo al lado corto de la hoja, será de grano corto.
Los sentidos del papel se deben tener en cuenta al realizar las determinaciones de algunas de sus propiedades físicas.
Por ejemplo, para las pruebas de resistencia a la tensión, al rasgado y al doblez, se deben cortar especímenes en ambas direcciones del papel. En algunas otras pruebas también es necesario cortar los especímenes en los dos sentidos del papel, sin embargo esto se mencionará en la hoja técnica correspondiente a cada una de las determinaciones.
En las determinaciones de tensión y doblez la dirección de la máquina o transversal, se refieren a la dirección en la que se aplica la fuerza y no a la dirección en que se produce la ruptura, que en estas pruebas es en ángulo recto a la fuerza aplicada y los resultados son mayores en el sentido de fabricación. En cambio, en la determinación del rasgado, la fuerza que se aplica y la ruptura son en la misma dirección y el resultado es mayor en el sentido transversal.
Al imprimir el papel por el proceso offset es importante que el sentido de fabricación o hilo del papel sea paralelo al lado más largo de la hoja, de manera que quede paralelo al eje de los cilindros de la prensa, para evitar problemas de registro debidos a falta de estabilidad dimensional, acentuada al existir humedicimiento del papel en el proceso. El papel se expande menos en sentido de fabricación que en sentido transversal y el crecimiento de la hoja se puede compensar cambiando el diámetro de la máquina, cuando el papel viene cortado como se indicó, cosa que de lo contrario es imposible.
6. PRUEBAS FISICAS
Estas pruebas son las que nos proporcionan mayor información sobre la calidad del papel y nos dan base para estimar cómo será su comportamiento durante la transformación y el uso para el cual está destinado.
Es conveniente dividir las pruebas físicas del papel en cuatro grupos para su mejor entendimiento, estos son:
a) Propiedades mecánicas y resistencia, entre las más importantes están:
- Peso base o gramaje
- Espesor o calibre
- Densidad aparente
- Bulk (Volumen específico aparente)
- Resistencias a: tensión, rasgado, explosión, doblez, elongación, rigidez y estabilidad dimensional.
b) Propiedades de la superficie, como son:
- Porosidad
- Lisura o rugosidad
- Resistencia de la superficie al levantamiento (Dennison)
c) Propiedades ópticas:
- Blancura
- Opacidad
- Brillo
- Color
d) Permeabilidad a los fluídos (agua y aceite) y a los gases (aire).
Entre estos tenemos:
- Encolado: penetración de agua o tinta, absorción de agua
- Penetración de aceite
- Porosidad o resistencia al paso del aire
Existen muchas otras determinaciones para probar el papel, sin embargo, estas son las más importantes para uso general.
En el caso de las Artes Gráficas, las propiedades a tener en cuenta son las que contribuyen a lograr obtener un buen trabajo y que se han reunido en dos grandes grupos, uno se refire a la facilidad para ser impreso, denominado imprimibilidad (printability) y el otro a la facilidad para pasar por la máquina (runnability).
Entre las del primer grupo son importantes: lisura, receptividad de la tinta, blancura, opacidad, brillo, formación, resistencia de la superficie al levantamiento, limpieza principlamente. Para el segundo grupo podemos mencionar: resistencias, uniformidad, rigidez, peso base, espesor, densidad, estabilidad dimensional, porosidad y lisura, entre otras.
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