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:

¿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:

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:

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?

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:

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 .