Características Del Papel

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA HOJA DE PAPEL

Debido a la cantidad de procesos a los que es sometida la fibra de celulosa para la producción del papel, y sobre todo a la gran variedad de tipos de papel encontrados en el mercado, resulta de gran dificultad describir las propiedades características de una hoja de papel.

Gran parte de las propiedades que definen a un producto exitoso en el mercado no poseen valores absolutos, sino más bien subjetivos; otros, dependen del equipo o método utilizado por el fabricante. Propiedades como resistencia a la tensión dependen no solamente de la carga sino de la longitud de la muestra, misma que al ser mayor aumenta la probabilidad de encontrar alguna zona débil dentro del papel. Lo mismo sucede con propiedades como el brillo, color, resistencia al corte, capacidad de doblado, rigidez y permeabilidad.

En este capítulo se definirán las propiedades más significativas para el caso de estudio de esta tesis y se hará referencia de algunos métodos recomendados por la Technical Association of the Pulp & Paper Industry US (TAPPI). Haciendo énfasis en la importancia de tales propiedades con las características y uso del Papel Tissue. Para finalmente proporcionar los valores de las propiedades mencionadas, para la hoja de papel que se utilizará en el estudio de este proyecto de tesis. Estos datos serán verídicos y obtenidos de los laboratorios de una industria papelera.

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2.1 Características Típicas de una Hoja de Papel 2.1.1 Humedad Relativa Una de las principales características de la hoja de papel es el efecto que causa la humedad sobre las propiedades del papel. Es bien sabido que las fibras de celulosa son higroscópicas, es decir, son capaces de absorber la humedad del ambiente que las rodea. Dicha cantidad depende de la humedad relativa y la temperatura del aire en contacto con el papel, así como, de la cantidad de humedad que contenga la hoja de papel, sin embargo, la mayoría de las propiedades del papel cambia como resultado de variación en el contenido de humedad.

El agua tiene el efecto de plastificar las fibras de celulosa y de debilitar los enlaces entre dichas fibras. El papel se vuelve más rígido y menos flexible en condiciones secas. “Propiedades como la resistencia al doblado, resistencia al corte y porcentaje de elongación tienen sus valores máximos a altas humedades (80 – 90% HR) y decrecen cuando se someten a valores bajos de humedad relativa.”1 Las fuerzas de tensión alcanzan su máximo valor en rangos bajos de humedad relativa, pero decrece con contenidos altos de humedad, esto se debe al debilitamiento de los enlaces entre las fibras. La mayoría de estos cambios son reversibles para la mayor parte de los papeles comerciales que actualmente se utilizan, sin embargo, existen algunos que pueden perder dichas características al someterlos a niveles altos de humedad.

El tener una fibra más pura y cristalina de celulosa permite retener menos agua, bajo las mismas condiciones atmosféricas, que lo que obtendríamos en una fibra de baja calidad, con materiales amorfos incrustados entre los enlaces la misma.

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2.1.2 Estabilidad dimensional del papel

Otro importante factor que contribuye a la absorción de agua del papel son los distintos cambios dimensionales que sufre el papel durante su elaboración. Dichos cambios dimensionales se originan por la tensión y contracción de la hoja de papel. “Cambios en el diámetro de las fibras de celulosa de 15% a 20% han sido observados cuando la fibra pasa de un estado seco a su estado de saturación.”1 Resulta imposible calcular dichos cambios debido a que las fibras utilizadas en la elaboración de papel difieren considerablemente en esta propiedad, principalmente porque existen irregularidades entre el área transversal de dichas fibras lo que causa dificultad en definir su diámetro. Aunado a la dificultad para calcular el punto de saturación. “Cambios longitudinales debido a la expansión de las fibras son casi despreciables siendo estimados en no más de 5% durante esfuerzos de tensión.”1

Aunque la elongación de la fibra es causa de la tensión y contracción del papel no hay relación entre los dos fenómenos. Muestras de papel hechas con el mismo tipo de fibras, es decir, con las mismas características de elongación, pueden exhibir cambios despreciables o considerables dependiendo de las condiciones de procesamiento de la hoja. Los siguientes factores son considerados los más importantes en la estabilidad de la hoja de papel:

• Contracción durante el secado. Una hoja de papel a la que se le permite contraerse libremente durante el secado muestra un alto grado de higro-expansibilidad cuando se vuelve a humedecer. Es por eso que, cuando una hoja de papel se restringe su contracción durante su secado, la higro-expansibilidad es reducida, es decir, existe una directa relación entre ambos fenómenos. En una máquina de papel, la fuerza de tensión que se utiliza para mover la hoja a través de los rodillos de formación de la

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misma, es suficiente para restringir la contracción del papel; sin embargo, no existe una fuerza correspondiente en la dirección transversal. “Como resultado el papel se contrae más en la dirección transversal y muestra grados de higro-expansibilidad de 2 a 3 veces, mayores en la dirección transversal que en la dirección de la máquina.”1 Aunado a esto, las fibras tienden a la alienación en la dirección de la máquina lo que contribuye aún más a dicho fenómeno.

Resulta imposible calcular la tensión o contracción a la que se somete el papel debido a la cantidad de factores que contribuyen a está propiedad. “Valores de 0.5% a 1% en la dirección transversal son comúnmente encontrados en papeles cuando las condiciones atmosféricas cambian de muy seco a muy húmedas. Los mismos cambios dentro de la hoja de papel en dirección máquina van desde despreciables hasta 0.5%.”1

• Grado de unión entre las fibras. Es sabido que el papel hecho con fibras altamente fracturadas, o almacenadas durante largo tiempo posee un alto grado de contracción durante el secado, así como un alto grado de higro-expansibilidad. Mientras que, papel hecho de fibras con periodos cortos de almacenamiento muestran menos contracción y mucha mayor estabilidad dimensional. Esto no tiene relación directa con la cantidad de impurezas contenidas en la fibra, pues ésta sólo representa una pequeña variación entre ambas fibras; sino, a la mayor área de unión entre las fibras, la cual es mayor en las altamente fracturadas y en las hechas de pulpas con alto grado de hemicelulosa. En ambas, los cambios dimensionales tienen repercusiones directas sobre la estructura rígida de la hoja.

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En cambio, las fibras en una hoja con uniones ligeras poseen una mayor facilidad

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