Tecnico Impresion Offset: Lisura y Porosidad del Papel

Lisura del papel

DESCRIPCION

La lisura es una propiedad que influye tanto en la apariencia como en la funcionalidad del papel. Desde el punto de vista de la impresión del papel, se refiere a la perfección de la superficie de un papel y al grado en que su uniformidad se asemeja a la superficie de un vidrio plano. Se dice que el papel tiene una textura lisa o rugosa, significando que las irregularidades de su superficie son pequeñas o grandes. En la industria del papel, con frecuencia se denomina acabado o satinado a la calidad de la superficie del papel o lisura.

Los papeles son muy distintos en su lisura relativa, debido a que la lisura depende de otras propiedades del papel. Las fibras cortas producen un papel más liso que las fibras largas. La preparación de la pasta y la forma en que se distribuyen las fibras al formarse el papel en la tela de la máquina, tienen gran influencia en la formación y la lisura. Una formación poco uniforme, "aborregada", reduce la lisura, también se reduce al aumentar el peso base. Otros factores que controlan la lisura del papel, son el grado de prensado húmedo, el uso de prensa de lisura, el tipo de fieltros de la máquina de papel, la cantidad de carga y el grado de calandrado. La aplicación de recubrimientos y el supercalandrado aumenta considerablemente la lisura del papel.

El acabado del papel combina todas aquellas características que son abarcadas por los sentidos de la vista y del tacto y a pesar que el término acabado es usual, resulta indefinido desde el punto de vista técnico. Podemos ver que a pesar de que la textura de la superficie es en primer lugar una desviación dimensional de la superficie perfectamente plana, existen otros factores involucrados. Por ejemplo, si se juzga la lisura por el tacto, influyen aspectos mecánicos, un papel se sentirá más áspero cuando las proyecciones de la superficie sean duras, fuertes y agudas. Cuando se le juzga por la vista, influyen en la evaluación los factores ópticos. A pesar de que, en general a un mayor brillo, corresponde una mayor lisura, es posible encontrar hojas con lisuras iguales que tienen diferencias apreciables en brillo.

Una buena lisura requiere la ausencia de huecos entre fibras y cargas, estar libres de: marcas de tela o fieltro, bolas de fibras, materiales extraños y áreas maltratadas en el papel.

Conviene tener en cuenta que son diferentes las dos caras del papel debido a que su composición es diferente y también lo será la lisura de una y otra cara y en consecuencia la impresión que se puede lograr.

Esta diferencia de las dos caras del papel, se debe a una diferencia en su composición a través del espesor del papel cuando se ha fabricado en máquinas tradicionales fourdrinier o de cilindros, en las que la cara del papel que queda en contacto con la tela de formación de la máquina, denominada "lado tela", pierde finos y cargas durante la formación de la hoja, teniendo una menor concentración de los mencionados finos y cargas, que el resto de la hoja, siendo su contenido más alto en la superficie opuesta del papel, llamada "lado fieltro".

De acuerdo con lo anterior, podemos comprender que el lado fieltro será más liso que el lado tela, en el que existen pequeños huecos dejados por los finos y las cargas que fueron arrastrados por el agua durante la formación de la hoja de papel en la máquina. Esta diferencia de la superficie de las dos caras del papel, desaparece o cuando menos disminuye mucho con las máquinas de doble tela.

MÉTODOS PARA MEDIR LA LISURA

Se han utilizado una gran cantidad de instrumentos y métodos para medir la lisura del papel, basados en los siguientes principios:

• Métodos ópticos

• Métodos de fricción

• Mediciones del perfil

• Área de contacto óptico

• Área de contacto de tinta

• Mediciones de flujo de aire

Los más empleados son los basados en la medición del flujo de aire, de los cuales algunos se basan en la medida del tiempo que tarda en escapar un volumen dado de aire entre la superficie del papel y una superficie lisa o entre las superficies de varias hojas superpuestas, bajo condiciones de presión del aire controladas. Entre estos los aparatos más conocidos son el Bekk y el Gurley.

Otro procedimiento consiste en medir la velocidad del flujo del aire al ser obligado a pasar entre la superficie del papel y la de un vidrio liso, bajo condiciones controladas de presión del aire. Entre estos equipos están el Sheffield y el Bendtsen, son muy prácticos debido a que la lectura del valor de la lisura, es instantánea. En realidad estos dos aparatos miden la rugosidad del papel y no la lisura, por lo cual el valor más alto corresponde al papel más rugoso y el más bajo al más liso.

En el laboratorio de la UILMAC, se cuenta con el medidor de lisura Sheffield, para la determinación en este equipo se utiliza el método TAPPI T 538 om-88, además del manual propio del equipo. En este aparato, el espécimen se coloca sobre una superficie de vidrio perfectamente liso y la superficie superior de dicho espécimen queda en contacto con una mordaza anular de metal, se hace pasar aire de una compresora, a través de un rotámetro entre el orificio de la mordaza anular y la superficie superior del espécimen de papel. El resultado de la prueba es el flujo de aire indicado por el rotámetro. Este es un método instantáneo y exacto para medir la lisura del papel, el método no mide la lisura absoluta, pero indica el grado de lisura para comparaciones. Debido a que en esta determinación el aire escapa debido a la rugosidad del papel, los valores más altos corresponderán a la menor lisura y viceversa.

A continuación incluimos valores de lisura para algunos papeles, determinados con los medidores Sheffield, Bekk y Gurley, tomados de "Properties of Paper: An Introduction". William E. Scott. TAPPI Press. 1989.

Se puede notar que los valores obtenidos con diferentes aparatos, no pueden compararse entre sí. En los aparatos Gurley y Bekk, al aumentar la lisura, aumenta el valor del resultado, en cambio en el Sheffield y el Bendtsen, disminuye. Para evitar equivocaciones y malentendidos, se debe especificar al reportar los resultados, en qué equipo se realizaron las determinaciones.

IMPORTANCIA DE LA LISURA DEL PAPEL

La lisura es una propiedad muy importante en una gran variedad de papeles. De acuerdo con el uso, hay papeles a los que se les da una superficie muy áspera, intencionalmente, mientras que otros deben tenerla muy lisa y en otros más, debe mantenerse cuidadosamente controlada en valores intermedios. Es conveniente recordar que el grado de lisura y el deslizamiento van de la mano.

La lisura influye tanto en las propiedades de funcionamiento como en las de apariencia del papel, se deben tener en cuenta los requerimientos del uso final de los productos, en general un papel con lisura alta es más atractivo que uno áspero.

A medida que la superficie de un papel se vuelve más lisa, existe un contacto más íntimo entre las hojas o con otras superficies durante la impresión. Esto puede aumentar la tendencia al repinte. El papel para formas debe tener una lisura adecuada para que se logren copias al carbón bien definidas y legibles en varios tantos y para sacar el papel carbón fácilmente.

Se requiere una lisura en un rango especificado en papel para cheques, lectores de caracteres opticos, documentos y copias fotostáticas, también en papeles y cartones para empaque por su relación con el deslizamiento.

La lisura puede pasar a ser una propiedad de importancia secundaria cuando hay propiedades más importantes de las cuales depende, como es el caso de los papeles que se hacen bajo especificaciones de peso base y bulk. El grado de lisura también puede estar dado por demandas de la estética, el acabado superficial o la textura.

Es importante tener en cuenta estas consideraciones cuando se va a seleccionar un papel, para que esta propiedad se defina de acuerdo con los requerimientos de los procesos de transformación a los que será sometido y a las necesidades de uso del producto a fabricarse.

Porosidad del Papel

DESCRIPCIÓN

El papel es un material altamente poroso, como se puede ver por su peso específico bajo, comparado con el de la celulosa, su principal componente. El peso específico del papel, de 0.5 a 0.8 g/cm³, es bastante menor que el de la celulosa, de 1.5. La porosidad se puede definir como la relación entre el volumen del espacio ocupado por aire en un papel y su volumen total.

El contenido de aire, en papeles comunes suele ser del 50% y puede llegar hasta un 70%. Este aire se encuentra en el papel, en 3 formas: 1) poros reales que son aberturas que atraviesan la hoja, 2) poros superficiales que sólo están conectados con una de sus superficies y 3) huecos que contienen aire en el interior de la hoja. Existen estudios en los que se ha determinado que el volumen de poros reales en un papel común es solamente de un 1.6% del total del volumen de aire que contiene, correspondiendo el resto a los poros superficiales, que no atraviesan la hoja y a huecos en su interior.

La porosidad es una propiedad muy importante, sin embargo, se le determina al papel muy pocas veces y sólo en estudios de laboratorio. La que sí se acostumbra determinar, es la permeabilidad al aire que a pesar de no ser una medida de la porosidad, está relacionada con ella.

La permeabilidad al aire se define como la capacidad del papel para permitir que un flujo de aire bajo presión lo atraviese. Es una propiedad relacionada con la estructura del papel que depende del número, tamaño, forma y distribución de los poros en una hoja.

La permeabilidad al aire es una propiedad relacionada con la estructura del papel, que a su vez depende del número, tamaño y distribución de los poros en la hoja de papel. Conviene tener presente que la permeabilidad al aire, no es una medida de la porosidad y no existe una relación constante entre ellas, lo que significa que dos papeles con la misma porosidad, pueden tener diferentes valores de permeabilidad al aire, cuando uno de ellos contiene muchos poros pequeños y el otro menos poros pero grandes. En la práctica con frecuencia se mide la inversa de la permeabilidad al aire, que es la resistencia del papel al paso del aire, sin embargo en los dos casos se le denomina "porosidad".

La porosidad de un papel depende de su composición y de su estructura, por lo tanto, depende tanto de los materiales empleados como de la forma en que ha sido fabricado. Entre las operaciones que influyen especialmente se encuentran: refinación, encolado, prensado y calandrado. Es evidente que un papel al ser recubierto, reducirá considerablemente su porosidad, debido a que el recubrimiento de la superficie, tapa los poros y a que sufre una compresión alta.

IMPORTANCIA

La importancia de la porosidad del papel se puede considerar desde tres puntos de vista que son:

1. Correlación con otras propiedades del papel:

Densidad
Resistencias
Apariencia

2. Comportamiento durante la conversión:

Impresión
Saturación
Recubrimiento

3. Requerimientos del uso final:

Bolsas y sacos (poroso)
Absorbente (poroso)
Papel filtro (porosidad controlada)
Antigrasa (poco poroso)
Aislante (muy poco poroso)
Cigarrillo (porosidad controlada)
Sanitario y facial (poroso)

La porosidad es importante en papeles de escritura e impresión, debido a que influye en la absorción de las tintas, en la compresibilidad y dureza del papel, además un exceso de porosidad puede ocasionar problemas en la alimentación del papel en hojas a las máquinas, al fallar las ventosas de succión; en papeles base para recubrir, en los que afecta en la absorción del adhesivo; en papel para sacos de llenado automático, para evitar que se revienten al ser llenados; papel para etiquetas que serán manejadas por medio de succión, en las que si es excesiva la porosidad, la máquina tomará más de una etiqueta a la vez; en diversos tipos de papeles filtro; en los que depende del uso para el que estan destinados, en papel cigarrillo, para regular la velocidad de quemado.

A pesar de ser una propiedad importante, la porosidad puede variar dentro de un rango bastante amplio sin ocasionar problemas durante la impresión. Cuando se trata de papel couché, es importante que la porosidad sea baja, pues de lo contrario, se pueden producir ampollas superficiales cuando se imprime en rollo y se seca con calor, debido a que el vapor de agua que se genera en su interior no puede salir a través de la capa de recubrimiento sin dañarla.

DETERMINACIÓN

Existen dos sistemas para determinar la permeabilidad al paso del aire o su recíproca, la resistencia del papel al paso del aire.

Uno de ellos es determinar el tiempo en que un volumen de aire dado atraviesa el papel al ser forzado a pasar con una presión controlada y a través de una área determinada; para esta prueba se aplica el método TAPPI T460 om-88, se utiliza el Probador Gurley-Hill S-P-S y es adecuado para papeles que permiten el paso de 100 cm³ de aire en un tiempo comprendido entre 5 y 1800 segundos, bajo las condiciones del aparato.

El otro sistema, se basa en la medida del flujo de aire que atraviesa el papel cuando es forzado a pasar por una superficie determinada con una presión controlada; para esta medición se aplica el método TAPPI T 547 pm-88 en el que se emplea el aparato Sheffield. Los resultados se dan en unidades Sheffield. También se basa en este método el aparato Bendtsen, en el que se aplica el método estándar de SCAN P 60:87. Se reporta en ml/min. (Scandinavian Pulp, Paper and Board Testing Committee).

Más importante que la descripción de estos equipos, es tener en cuenta algunos detalles, como son en el caso del aparato Gurley-Hill, que el resultado es inversamente proporcional a la resistencia al paso del aire del papel, lo que significa que a un valor más alto corresponderá una menor resistencia al paso del aire, debido a ser un papel más poroso. En el caso de los aparatos Sheffield y Bendtsen, cuando la velocidad del paso del aire a través de la muestra es mayor, corresponde a un papel más poroso, con más alta permeabilidad al aire.

Es necesario ser muy cuidadosos al comparar resultados de aparatos como Sheffield o Bendtsen con los de Gurley-Hill, ya que los dos primeros miden el flujo del aire, en cambio el último lo que mide es el tiempo, esto hace que los valores altos en el Sheffield, o Bendtsen, correspondan a un papel más poroso, más abierto, pero en el Gurley-Hill, los valores más altos, corresponden a papeles menos porosos, más cerrados y los valores más bajos, corresponderán a papeles más porosos. Los valores obtenidos en distinto equipo, no pueden compararse entre sí, ya que no son equivalentes.

En caso de que se requiera determinar la porosidad real del papel, que es la relación entre el volumen de aire y el volumen total del papel, se puede efectuar colocando una cantidad determinada de xileno en una probeta graduada (por ejemplo 80 ml). Por otro lado se corta en pedazos pequeños un volumen determinado de papel (vt), el cual se obtendrá multiplicando el área por su espesor.

Al xileno que se encuentra en la probeta se le agregan los pedazos de papel y se observará en la probeta que el nivel del xileno aumentará (vs), con lo que se puede saber el espacio ocupado por el aire (va) y por el material sólido del papel (vt - va).