El Papel (4 Parte)

Ha pasado algún tiempo, miles de cosas, pero enfin, aquí estamos de vuelta. Luego de un agradecido descanso, y de mi viaje a la espectacular Convención de Cusco (de la que ya escribiré muy pronto, apenas tenga las fotos) es tiempo de continuar con este camino. Nos quedamos en algunas de las propiedades estructurales principales del papel, hablamos del gramaje, la formación y el espesor y todavía es necesario mencionar otras que completan el marco estructural de este noble material.

Así, en este capitulo nos haremos cargo de la Direccionalidad, la “Doble Faz”, la Suavidad y la Porosidad, todas afectadas directamente por los procesos productivos utilizados en la fabricación moderna del papel.

Direccionalidad.

Esta es una de las características mas importantes de la fabricación del papel. Debido a que la pulpa se mueve unidireccionalmente en los circuitos de agitado y en las líneas de producción, las fibras tienden a alinearse en una dirección principal (la del flujo), el hecho de que las fibras se encuentren orientadas en un sentido afecta directamente las propiedades mecánicas del papel, tales como la resistencia a la tracción, la recuperación elástica al doblez, la forma y propagación de la rasgadura y, valga la pena decirlo, el doblez, el marcado y el punzado, los que se dan con mayor facilidad en el sentido contrario de las fibras, ya que son las fibras las que poseen el factor elástico de recuperación según su sentido axial. La Dirección de Fibra es tan importante para la formación de cajas, empaques y formas que viene señalada en los paquetes de cartones y papeles que se envían a las fábricas y empresas; en los casos de rollos esta dirección es obvia.

Para determinar la Dirección de Fibra de una hoja de papel el método más sencillo es observar el pandeo natural de la hoja en diferentes direcciones, sosteniendo un extremo de la hoja, aquí un ejemplo con un cuadrado de papel bond de impresión

La Dirección de Fibra (Grain Direction o Main Direction) es la que ofrece menor pandeo, en este caso cercana a la primera imagen, la dirección Cruzada (Cross Direction) es cercana a la segunda.

Otra manera de conocerlo es observar la dirección de la curvatura del papel cuando este es mojado, esto se debe a que las fibras se hinchan en sentido axial mucho más que en el sentido cruzado, tal como puede apreciarse en estos viejos libros afectados por la humedad:

Finalmente, otras pruebas posibles para determinarla son más destructivos e incluyen medir la resistencia a la tensión (mayor en el sentido de la fibra) o de impacto sobre el papel y evaluando las grietas producidas (paradojalmente mayores en el sentido transversal).

Hablaremos más de esto cuando revisemos las propiedades mecánicas del papel, pero a modo de ejemplo, si tomamos una hoja de papel kraft de 90 (g/m2) que, como ya vimos, corresponde a un proceso puramente químico que deja intactas las fibras, si estas se alinean a todo su largo, la hoja presenta un limite de esfuerzo a la tensión de 7.43 (kN/m) en la Dirección de Fibra y de 3.81 (kN/m) en su Dirección Cruzada (fuente TAPPI: Properties of Paper, an Introduction). Diferencias similares se ven en muchas de las propiedades mecánicas del papel, como la doblabilidad, propagación de rasgaduras y otras que ya veremos mas adelante.

Doble Faz

También debido a los procesos productivos del papel, la pulpa es arrastrada en su línea de producción por bandas que poseen superficies metálicas en rejilla, las que influyen en la concentración de elementos en ella, creando una diferencia notoria entre las composiciones del papel en una superficie y en la opuesta, que tiene contacto con los rodillos y poleas. Es así como se puede mostrar una distribución de componentes a lo largo del eje z (vertical) de la hoja de papel, siendo los principales afectados los refinadores y materiales de relleno o densificadores.


El lado de la grilla se llama comúnmente “Lado del Cable” (Wire Side) y el que esta en contacto con poleas y rodillos “Lado del Fieltro” (Felt Side). El primer gráfico muestra la concentración de ceniza a lo largo del eje z de la hoja de papel, que es utilizada como material de relleno, el segundo muestra la resistencia a la filtración, la cual es mayor en la medida de que el papel posee refinadores; es decir, el papel absorbe menos en el Lado del Fieltro que en el lado del Cable, lo que hace que elementos como los tintes sean mas concentrados en el Lado del Cable que en el del Fieltro.

Para identificar un lado del otro es útil saber que existen diferencias superficiales, la rejilla deja marcas en cuadriculado o diamante, visibles en la hoja a 45 grados en contra de la luz, esto se puede hacer mas notorio pasando un ligero lápiz de carbón sobre la superficie; además de que generalmente el Lado del Fieltro tiene una formación más cerrada y es más suave que el Lado del Cable.

Otro método consiste en provocar una rasgadura manteniendo un lado sobre una superficie rígida, como un cristal, la rasgadura se hace en el sentido de la fibra y luego se curva hacia el sentido cruzado, cuando el Lado de Cable se encuentra hacia arriba, es decir es el lado libre, la rasgadura, especialmente en la curva, muestra mayor desfibrilacion (plumillas); finalmente, si el papel contiene un material de relleno abrasivo, marcando una línea con una moneda de plata dejará una marca más oscura en el Lado del Fieltro que en el opuesto.

La diferencia de ambas caras influye directamente en el tipo de doblez y en la resistencia que estos soportan, el Lado del Fieltro es mas denso y por lo tanto se resiste mas a los dobleces en valle, que son de comprensión, que a los de monte (expansión), entre otras características

Suavidad

La suavidad es una propiedad superficial del papel y en general tiene consecuencias sobre los usos mecánicos, de escritura y manipulación del papel más que en su respuesta al doblado y al trabajo de origami, sin embargo, efectos estéticos de superficies mas rugosas que otras son importantes y el uso de capas superficiales para cambiar la suavidad de una cara del papel puede influir en las propiedades del doblado. Existen diversos métodos para medir la suavidad, los que van desde el análisis óptico a la luz, el uso de microscopios con micrómetros, pasando por la medición del paso de aire entre el papel y el cristal, la fricción del mismo contra metal u otro papel hasta la impresión de tinta por rodillo.

Porosidad

La Porosidad es un factor vital en la composición del papel, debe considerarse que el papel normal es en un 50% aire, algo del cual esta dentro de las propias fibras, pero una gran mayoría está en los poros formados entre los materiales que lo componen. La razón entre el volumen de los poros versus el volumen total se llama la porosidad del material. La porosidad solo se mide en laboratorios de manera esporádica y experimental, el parámetro que se mide normalmente es uno relacionado: la permeabilidad del aire, que es básicamente el flujo de aire que pasa a presión a través de una hoja de papel, o bien su inverso, la resistencia del papel al paso del aire. Estos parámetros son cercanos pero no comparables, papeles de igual porosidad pero uno con poros pequeños y distribuidos uniformemente pueden tener permeabilidades muy diferentes a papeles de grandes poros distribuidos de manera no uniforme.

La porosidad es importante por diversas razones, ya sea por afectar a propiedades mecánicas como la resistencia a la tensión o superficiales como la apariencia, o su influencia en tratamientos como la capacidad de impresión, saturación o aplicación de revstimientos superficiales, así como para el uso que se le dé al papel (servilletas, toallas, cigarrillos, papel absorbente, filtro o aislante y a prueba de grasa).

Es importante notar que también influye en la capacidad de doblaje del papel, su resistencia a la tensión disminuye con la porosidad y también el numero de dobleces y la manipulación del papel para modelos complejos de origami, además de que los dobleces no se marcan por ausencia de material para definir los quiebres de las fibras (intenten un Komatsu en una servilleta), sin embargo una porosidad muy baja, es decir, un papel muy denso, puede hacer que éste sea difícil de manejar.