El Papel (3a Parte y contando...)

Es curioso cómo se va dando la investigación de un tema. Uno va leyendo fuentes y obteniendo cierta información y de pronto un libro cae en tus manos y resulta que va refutando datos que uno consideraba seguros, claros y concretos. Esto es lo que me paso con “Properties of Paper: An Introduction”, publicado por TAPPI (Asociación Tecnológica para la Industria de la pulpa y el Papel, por sus siglas en ingles), de los autores William E. Scott, James C. Abbott y Stanley Trosset; un libro fantástico, aun cuando se orienta a la producción industrial del papel en los Estados Unidos, con lo que deja de lado ciertos usos artísticos y artesanales del papel.

Tanta nueva información, lugares incompletos, que me veo forzado a hablar más acerca de la naturaleza del papel y su fabricación.

Ya hemos dicho que la principal fuente de materia prima para la obtención industrial de celulosa es la madera de árbol. También vimos que junto con la celulosa otros elementos coexisten en las células de las plantas, como la Hemilcelulosa y la Lignina. Sin embargo, leyendo este libro me he enterado que la función de la Lignina en la planta es la de enlazante entre las fibras y que su concentración crece en las capas exteriores de las celdas de una planta, contrariamente a lo que dijimos en la entrada pasada. Justamente es necesario remover la Lignina para poder liberar las fibras de celulosa en una solución homogénea, ya que se aglomera en las paredes exteriores de las fibras y las aíslan respecto de las otras, estorbando la formación de puntos de contacto entre las fibras puras de celulosa (que son los que generan el “bond“ o densidad del papel). La lignina es una estructura compleja y variable, es insoluble en agua pero puede hacerse soluble en ciertas soluciones acidas.

Como dato práctico para quienes deseen cocinar su propia pulpa, un agente que disuelve la lignina (no demasiado eficientemente pero sirve) es la popular soda cáustica en agua. Su eficiencia mejora en presencia de temperaturas elevadas y vapor a alta presión (¡pero hacer una olla a presión para una solución caustica puede ser muy peligroso!). No se preocupen por la celulosa, esta resiste casi todos los químicos conocidos excepto algunos ácidos muy fuertes.

El otro componente, la Hemilcelulosa, es un polímero similar a la celulosa pero con composiciones moleculares ligeramente diferentes, es importante en el papel ya que estimula la formación de contactos fibra-fibra y en su capacidad de absorción de agua, sin embargo, no resiste el proceso de eliminación de la lignina.

Entonces, si me preguntan, yo les diría que si desean hacer papel en casa, olvídense de la madera de árbol y busquen una planta con bajas concentraciones de Lignina y fibras no demasiado largas (esto deja fuera al algodón) pues si no el papel les resultara demasiado resistente (como tela) y de difícil doblado (no olvidar que la marca de un doblez está dada por la fractura de las fibras).

Esto también por el hecho de que la producción de papel se ha vuelto un proceso extremadamente contaminante solo por el uso de químicos en la extracción de la lignina, y esto ha sido así para utilizar materiales baratos y abundantes como la madera de los arboles. Es responsabilidad de todos reducir al mínimo el uso de papel obtenido por estos medios.

Dentro de los métodos para generar pulpa existen los puramente mecánicos (como los de molinos de bolas o los refinadores de discos), que equivalen a un 10 a 15% de la producción mundial, sus desventajas son la dificultad para lograr una pulpa uniforme y homogénea, la rotura y daño excesivo de las fibras y su rápido envejecimiento, por lo que se destinan a la manufactura de papel de periódico, catálogos, publicaciones ligeras y temporales.

La lignina otorga al papel y a la pulpa un color café característico del papel roneo o el papel de periódico. Se debe entender también que no es posible eliminar toda la lignina de la madera, así que todas las pulpas de ese origen tienen un característico color café; el papel conocido como papel kraft, de ese color, en realidad corresponde a un proceso químico puro (proceso que de hecho tiene ese nombre), sólo que no ha pasado por la etapa de blanqueado.

Y ya que hablamos de contaminación, todo el proceso de producción de la pulpa es extremadamente consumidor de agua fresca y, si bien grandes avances se han desarrollado en la reutilización de esta y de los químicos cáusticos, está muy lejos de ser razonable para el estado actual de la naturaleza, todo lo que nos lleva a tratar de minimizar el uso del papel en nuestra vida cotidiana y a respetar y querer el papel que tenemos en las manos, por el costo y el sacrificio que ha significado producirlo.





Propiedades del Papel

Bueno, por fin siento que podemos entrar en el terreno de las diferencias físicas y estructurales entre los distintos tipos de papel. Las principales propiedades del papel se dividen en estructurales y mecánicas. En las próximas entradas hablaremos sobre cada una de ellas.

Las propiedades estructurales son:

Gramaje
Formación
Espesor
Direccionalidad
Doble Faz
Suavidad
Porosidad

Gramaje

En términos industriales, el peso del papel se mide por paquetes de cierta cantidad y ciertos tamaños estándares pero diferentes, lo que hace muy engorroso y difícil cualquier análisis comparativo de sus características; por esto el Sistema Internacional de Medidas estableció la cantidad de masa contenida en una hoja de superficie fija, el gramaje o valor de gramos por metro cuadrado (g/m2), como índice caracterizador para el papel.

Típicos valores para diferentes clases de papel son:

Formación

La formación del papel se refiere a la uniformidad en la distribución de las fibras y otros componentes a lo largo y ancho de una hoja de papel; es en la etapa de decantación y creación de la hoja de pulpa donde se controla la distribución del material y su uniformidad.

Espesor

El espesor (o Caliper) es un parámetro vital pero un tanto menospreciado tanto por diseñadores como plegadores, quienes generalmente buscan el papel más delgado posible para sus complejas figuras, especialmente a la hora de utilizar el box-pleating como técnica de diseño. Existe la tendencia a creer que el espesor de un papel es despreciable y no afectará la geometría y simetría de una figura, nada más equivocado, sobre todo cuando se trata de doblar muchas capas juntas.

Es evidente que el número posible de capas a ser dobladas conjuntamente está relacionado con el espesor del papel utilizado. Sin embargo, existe un límite físico que nos enseña a dimensionar la real importancia del espesor del papel a la hora de doblar una simple hoja. Para ilustrarlo exageremos el espesor de un papel y veremos cómo múltiples capas de papel generan largas circunferencias concéntricas alrededor del doblez, mientras mayor es el número, mayor es su diámetro y mayor el papel que restan a la hoja.

El cálculo de estos diámetros fue hecho por una estudiante de matématicas en Estados Unidos (ahora profesora), llamada Britney Gallivan en Diciembre del 2001, obteniendo una serie numérica y una fórmula para calcular el largo L necesario para que una hoja de papel de espesor t pueda ser doblada consecutivamente un número de n veces:

Por ejemplo, el espesor regular de un papel bond para impresora es de 0.1 mm, supongamos que queremos doblar esta hoja 10 veces sobre sí misma, perderíamos exactamente 55,036036 ¡metros! de papel sólo en los dobleces…

Ella logró establecer en 2005 un récord mundial al doblar una hoja sobre sí misma un número de 12 veces (para los curiosos, nuestra hoja tendría que medir 880 metros, casi un kilómetro de largo)

Valores regulares de espesor para diferentes papeles están dados en la siguiente tabla:

Un parámetro importante resulta de dividir el gramaje por el espesor del papel utilizado, llamado densidad aparente, papeles muy delgados pero alto gramaje pueden ser más resistentes a las rasgaduras que otros, generalmente es en la etapa de compresión en la fabricación del papel cuando se logran estas diferencias. Cuando veamos las propiedades mecánicas del papel hablaré más al respecto.