papel

Técnica en Envases Papel

PAPEL

Empresas

1- Introducción1.1- Definición1.2- Operaciones unitarias en la industria del papel

2- Fabricación del papel2.1- Materias Primas2.2- Obtención de pulpas o pastas

2.2.1- Descortezado2.2.2- Separación de fibras:2.2.3- Procesos mecánicos2.2.4- Procesos químicos2.2.5- Procesos semiquímicos o mecanoquímicos2.2.6- Consideraciones generales:

3- Preparación de pastas3.1- Recetas3.2- Refinación 3.3- Pasta preparada

3.3.1- Pastas químicas:3.3.1.1- Proceso Kraft3.3.1.2- Proceso Sulfito

3.3.1.2.1- Sulfito ácido pH: 1-23.3.1.2.1- Pastas semiquímicas al sulfito neutro de sodio. pH: 6-9

3.4- Principales propiedades de las pastas3.5- Control de Calidad de las pastas.

3.5.1- Pastas de alto rendimiento3.5.2- Pastas químicas.

3.6- Blanqueo de las pastas.3.6.1- Objetivos3.6.2- Parámetros

3.6.2.1- Reflactancia3.6.2.2- Opacidad.3.6.2.3- Reversión

3.7- Métodos de blanqueo3.7.1- Métodos conservativos3.7.2- Remoción de lignina

4- Máquinas de Papel4.1- Tipos de máquinas.4.2- Máquina plana de fourdrinier4.3- Máquina redonda o a tambor 4.4- Máquina combinada.

5- Definiciones y Clasificaciones de:5.1- Papel 5.2- Cartón 5.3- Cartulina5.4- Clasificación según las definiciones.5.5- Clasificación de cartones y cartulinas según las capas que lo constituyen:

Area de Capacitación B.A. Operación Empaques PAG. 1


5.5.1- Por numero de capas.5.5.2- Por materiales simples5.5.3- Por materiales multicapas.

5.5.3.1- Materiales multicapas combinados5.5.3.2- Materiales multicapas empastados

5.5.4- Comparación entre materiales simples y multicapas5.5.5- Clasificación de los materiales según su tratamiento superficial

5.5.5.1- Materiales encolados superficialmente 5.5.52- Materiales encapados superficialmente.

6- Características que definen la calidad6.1- Características relativas a la presentación o aspecto:

6.1.1- Bancales6.1.2- Corte de los pliegos6.1.3- Polvillo superficial6.1.4- Limpieza superficial6.1.5- Otros defectos.

6.2- Características relativas a la impresión :6.2.1- Cohesión superficial e interna6.2.2- Absorción de aceite6.2.3- Absorción de agua6.2.4- Ph superficial.6.2.5- Contenido de Humedad6.2.6- Estabilidad dimensional6.2.7- Lisura6.2.8- Color ,Blancura, Brillo

6.3- Características relativas a la construcción del envase:6.3.1- Gramaje6.3.2- Espesor6.3.3- Densidad.6.3.4- Formato6.3.5- Dirección de fibra6.3.6- Rigidez.6.3.7- Comportamiento en el troquelado6.3.8- Resistencias mecánicas

7- Ventajas y atributos de los envases de cartulina.7.1- Envases de cartulina

7.1.1- Impresión 7.1.2- Troquelado7.1.3- Sacabocado:

Cortantes o Cuchillas (para cortar)Hendedores o Trazadores (para doblar)

7.1.4- Matriz o contraparte7.2- Control de calidad del estuche

8- Terminología Básica.8.1- Pasta mecánica8.2- Pasta virgen8.3- Encolado8.4- Encolado superficial8.5- Fluorescencia8.6- Filigrana

PAG. 2 Operación Empaques Area de Capacitación B.A


8.7- Calandra8.8- Lisa8.9- Supercalandra8.10- Papel sulfito8.11- Papel térmico8.12- Papel químico8.13- Papel pergamino8.14- Papel de arroz8.15- Papel/Cartulina manila.8.16- Papel Kraft8.17- Papel Tissue8.18- Cartón gris8.19- Cartulina forrada8.20- Cartulina duplex8.21- Cartulina triplex.



1-Introducción

1.1- Definición de Papel

Definir cierta cosa es importante, primero para fijar el concepto y segundo para no pedir a esa cosa propiedades que no posee.

Una de las definiciones de papel aceptable puede ser:

No es un tejido, ni una lámina; es un fieltro de fibras "autoportante" dispuestas en forma desordenada; además, compactado y alisado.

La industria papelera mundial investiga y desarrolla nuevos métodos y sistemas para disimular y disminuir estas imperfecciones, que notamos y destacamos en la definición.

Entre los mayores impulsos está el papel encapado o llamado también papel Coated. Es decir, al papel de nuestra definición se le agregan una o varias capas de un tipo de pintura especial que le confiere al conjunto propiedades específicas.

Todos los productos papeleros están formados a partir de fibras, las cuales, primero, deben ser removidas de las materias primas que están siendo utilizadas y separadas en fibras individuales. Este proceso es simplemente denominado mezcla y puede ir desde una simple mezcla hasta complejas operaciones de pulpado. Una vez que las fibras han sido separadas, las mismas son obligadas a formar un manto mediante el drenaje de la mezcla fibra-agua sobre una tela filtrante. Dicho manto es luego presionado y secado para completar la transformación en papel.

1.2- Operaciones unitarias en la industria papelera

Pulpado

- Selección de materias primas.

- Liberación de fibras

Preparación de la mezcla- Modificación de la fibra.- Empaste o receta.

Fabricación del papel



- Consideraciones preformación.- Elementos formadores.- Consolidación de la hoja.- Secado

Tratamiento del papel

- Modificación superficial.- Modificaciones físicas.

Conversión- Rebobinado- Corte- Impresión- Confección del estuche.

2- Fabricación del papel

2.1- Materias primas

El papel se fabrica esencialmente con fibras celulósicas, que son las pequeñas células de forma ahusada que conforman los tejidos de las plantas. Aunque muchas son las plantas que brindan fibras que por su tamaño, forma y otros atributos son apropiados para la fabricación de papel (pajas de cereales, caña de azúcar, algodón, lino, cáñamo, yute, etc.), el árbol constituye la fuente más importante de obtención de materia prima para la elaboración de papel.

En los procesos involucrados en la fabricación de pastas y papel la mayor parte de las mejoras que se introducen son el resultado de varios cambios en el proceso, más que de uno solo. Y la suma de pequeñas mejoras puede producir una mejora principal. Pero es imprescindible la confiabilidad de los ensayos de detección, ya que es peor una prueba pobre o inadecuadamente realizada, que la no existencia de la misma. Porque el conocimiento de datos incorrectos como punto de partida, lleva a tomar decisiones incorrectas.

Las materias primas se ensayan para determinar si las entregas son de la calidad especificada en el Orden de Compra, o de no existir especificaciones, para determinar si son satisfactorias para el uso, o si hay que introducir algún cambio en el proceso para lograr una mejor utilización de las mismas.



De lo anterior se desprende que el número de variables crece en rápida progresión, más aún en el amplio campo como es el que pretendemos enfocar: "Papeles con destino a envases y embalajes".

2.2- Obtención de pulpas o pastas celulósicas

2.2.1- Descortezado

Es importante destacar que la madera utilizada en la obtención de pulpas es la correspondiente al tronco del árbol. El descortezado se realiza, según la especie del árbol, directamente en el bosque mediante las llamadas "peladoras". En la fábrica en cambio el descortezado se lleva a cabo en los tambores descortezadores, una especie de gran jaula cilíndrica dispuesta horizontalmente, semisumergida en un lecho de agua y que gira lentamente.

2.2.2- Separación o desincrustado de las fibras

Luego del descortezado, y como paso intermedio para llegar al papel, es necesario separar o desincrustar las fibras que conforman la madera. Tal es el objetivo que se persigue en la obtención de las llamadas pulpas o pastas celulósicas.

En modo general existen dos métodos para transformar la madera en pulpa: los mecánicos y los químicos. Según se emplee uno u otro método, el producto que se obtiene recibe el nombre de pulpa o pasta mecánica y pulpa o pasta química, respectivamente.

2.2.3- Procesos mecánicos

Los procesos mecánicos consisten en someter los troncos a la acción abrasiva de una gran piedra amoladora que los va desintegrando. En los equipos usados a este fin, que se denominan molinos o desfibradores, la piedra gira dentro de una robusta carcasa, que tiene una o más aberturas por la que se alimentan los troncos, orientados transversalmente. Los troncos son oprimidos con gran fuerza contra la piedra por potentes prensas, y para evitar que el intenso roce queme la madera y al mismo tiempo arrastrar las partículas disgregadas, se agrega agua dentro del molino.

2.2.4- Procesos químicos

Cuando la obtención de pasta se realiza por métodos químicos. los troncos se subdividen previamente en pequeños trozos o astillas que se denominan "chips" (palabra inglesa). Para ello se emplean las astilladoras o "chisperas", consistentes en un pesado volante provisto de cuchillas radiales, que gira dentro de una cámara. Los troncos, que se introducen de uno por vez a través de un conducto o tobogán, se presentan de punta contra el frente del volante, donde el impacto repetido de las cuchillas los desmenuza.

Una vez obtenidos los chips, son introducidos en grandes recipientes cilíndricos, junto con reactivos químicos disueltos en agua. En estos recipientes, conocidos con el nombre de digestores, una vez cerrados herméticamente, se realiza la cocción o digestión de la madera a elevada temperatura y presión. Luego de varias horas de cocción, al descargar los digestores, no aparecerán ya los chips en su estado original, sino que los mismos se habrán disgregado totalmente en sus fibras componentes, y la solución acuosa de reactivos químicos agregada en un principio, que era de un color claro (se llama licor blanco), se presentará de un color oscuro, recibiendo entonces el nombre de licor negro.



Este licor toma dicho color por tener disuelta la lignina, sustancia que cementaba o unía las fibras de la madera cocinada. Separado por filtración el licor negro, lo que se obtiene es la pasta química.

Como las sustancias químicas que pueden utilizarse para cocinar la madera son varias, las pastas que se obtienen reciben en cada caso nombres que tienen relación con aquellas; así se tienen pastas químicas a la soda, al sulfato (también llamadas Kraft), al sulfito, etc..

2.2.5- Procesos semiquímicos o mecanoquímicos

Las conocidas como pastas semiquímicas o mecanoquímicas son, como su denominación ya lo indica, productos obtenidos mediante la aplicación de métodos químicos y mecánicos; el tratamiento químico previo ablanda la lignina que une las fibras de la madera y el posterior tratamiento mecánico, en este caso llevado a cabo en desfibradores, da término a la tarea desintegrando los chips en sus fibras componentes.

2.2.6- Consideraciones generales

Luego de su elaboración, las pulpas (mecánicas, químicas o semiquímicas) se encuentran siempre en suspensión en agua, formando una pasta, y tanto pueden almacenarse en depósitos llamados piletas, listas para ser usadas en la fabricación de papel, como pueden ser secadas y convertidas en gruesas hojas que se embalan en forma de rollos o fardos. Este último criterio se adopta cuando la fábrica de papel no está anexada a la de pulpa y por consiguiente se debe transportar esta última a lugares distantes por camión, tren, barco, etc.. Para convertir la pulpa en hojas se emplean máquinas de características similares a las de fabricar papel, que veremos más adelante.

La descripción dada de los distintos procesos de transformación de la madera en pulpa ha sido general, y deben mencionarse además la depuración (separación de nudos, astillas no desfibradas y otras impurezas que ensucian la pulpa), el lavado (enjuague de la pulpa con agua limpia para quitarle los restos del licor negro que la tiñe), y el blanqueo, que se efectúa especialmente sobre las pastas destinadas a la fabricación de papeles de escritura e impresión, dado que su estado natural aquellas son siempre de tonalidades que oscilan entre amarillento y marrón. Para blanquear las pastas se las trata generalmente con las mismas sustancias que con fines parecidos se suelen emplear en los hogares: cloro, hipoclorito de sodio (lavandina), agua oxigenada, etc..

Teniendo en cuenta que la madera de que se parte puede corresponder a diferentes especies de árbol (pino, abetos, araucarias, sauces, álamos, eucaliptos, etc.), que los procesos de obtención de pulpa difieren bastante en sus principios y que a todo ello se suma la alternativa del blanqueo, resulta fácil comprender que cada pasta tenga propiedades muy particulares y que por lo tanto se apropie en mayor o menor grado para producir un determinado tipo de papel.



3- Preparación de las pastas

3.1-Receta

Para elaborar cada tipo de papel se parte de una receta diferente. Los ingredientes que toman parte son fundamentalmente las pastas, que intervienen en combinaciones diversas según el caso (por ejemplo, en un papel de diario típico se suele utilizar un 75% de pasta mecánica y un 25% de pasta química); pero además pueden adicionarse otras sustancias, tales como anilinas, cargas (talco, caolín, etc..), colas, etc., según qué cualidades se desea otorgar al producto terminado.

Todos estos componentes, disueltos o suspendidos en agua, deben ser íntimamente mezclados, para lo cual se emplean las llamadas piletas de mezcla, grandes cámaras con agitación. En estas piletas se reúnen todos los elementos de la receta, que son exactamente dosificados por medio de equipos automáticos denominados proporcionadores.

3.2- Refinación

Las pulpas, antes de llegar a la pileta de mezcla, reciben un tratamiento especial llamado refinación, consistente en hacer pasar la suspensión fibrosa a través de una batería de aparatos denominados refinadores, especie de molinos provistos de cuchillas que al rozarse entre sí provocan en las fibras, que tienen que pasar entre ellas, una acción de deshilachado o desgarrado.

La refinación es factor decisivo en muchas propiedades del papel resultante, especialmente en su resistencia, que se mejora debido precisamente a que ese deshilachado de las fibras favorece la vinculación o anclado entre ellas, cuando posteriormente constituyen una hoja de papel.

Cuando las pulpas están en suspensión acuosa, tal como se encuentran en las piletas de almacenado, al final de su obtención, se refinan directamente, pero si se las tiene en hojas (rollos, fardos), previamente se las debe desfibrar, o sea redispersar en agua. Para ello se hace uso de equipos conocidos con el nombre de pulperas (también hydrapulpers), grandes recipientes cilíndricos abiertos en su parte superior, que en su fondo poseen un potente rotor con paletas (una verdadera licuadora industrial).

La acción del rotor hace que las hojas de pulpa se desmenucen en el agua, hasta formar una pasta apta para ser refinada.

3.3- Pasta preparada

De la pileta de mezcla, la pasta ya preparada es enviada a una última pileta, donde se halla lista para ingresar a la máquina de papel.

Antes de seguir adelante, mencionaremos algunos procesos a los que se someten las pastas celulósicas.

3.3.1- Pastas químicas

De todos los procesos existentes para producir pastas químicas, sólo el proceso "Kraft" y el sulfito tienen gran significación.



El más importante por el volumen de pastas que provee al mercado es el "Kraft", o también llamado al sulfato.

3.3.1.1- Proceso Kraft

El proceso Kraft puede dar pastas resistentes de prácticamente cualquier recurso fibroso; otros procesos son muy sensitivos a las especies utilizadas.

Los reactivos utilizados en el pulpado son relativamente baratos y fáciles de recuperar comparados con otros procesos.

Se utiliza una mezcla de hidróxido de sodio y sulfuro de sodio (Na Oh) + (SNa2). El SNa2 acelera y además es selectivo de la lignina.

En una planta de pastas Kraft, las etapas son las siguientes:

a- Remoción de corteza en descortezador a tambor, chispeado y almacenamiento de chips en pilas.b- El proceso de cocción se realiza en digestor continuo; esto implica que el digestor se alimenta con

chips a flujo constante, con una cantidad específica de licor blanco y que al mismo tiempo por la parte inferior la pasta pasa en forma continua al tanque de soplado.

c- Tamizado de impurezas y lavado de la pasta cruda. d- Concentrado de pasta cruda y blanqueo con O2 lavado, y remoción total de lignina.e- Secado por desagote y prensado llegando a una pasta con 8 a 10 % de humedad.f- Recuperación de productos químicos y generación de vapor y electricidad.

El rendimiento de este proceso es de 50%, todos los productos orgánicos disueltos en el reactor, luego de eliminar el agua son quemados en la caldera, generando así vapor por las turbinas y el fundido contiene los productos químicos que vamos a retornar al proceso.

Contiene SNa2, sulfato de Na y CO2Na2 (carbonato de sodio).

El carbonato de sodio va a reaccionar con la cal apagada (Ca(OH)2) para regenerar el NaOH inicial.

El objetivo en el proceso Kraft es el de finalizar la reacción con un contenido de lignina constante en la pasta.

Pueden realizarse también las reacciones en digestores discontinuos, permitiendo éstos poder trabajar con diferentes calidades de materias primas.

Propiedades de las pastas Kraft

* Muy altas resistencias mecánicas, particularmente al desgarro.* Alta densidad.* Opacidad mediana.* Requiere mucho trabajo de refinación.* Sin blanquear es muy oscura, por lo que su uso como tal se reduce a papeles industriales.* Tienen bajo rendimiento por lo que su costo es relativamente alto con respecto a las pastas

mecánicas y semiquímicas.



* Variando el rendimiento de digestión se obtienen calidades de pastas diferentes que pueden ser utilizadas como: para grado corrugado, grado liner y grado papel para bolsas.

Respecto a las características del proceso se puede decir:

* Utilización de una gran gama de fibras.* Sistema de recuperación de reactivos eficiente y económico.* Sistema eficiente de recuperación de calor.* No produce contaminación de los cursos de agua.* Requiere elevada inversión inicial y hay módulos mínimas de plantas superiores a los otros

procesos.

3.3.1.2- Proceso al sulfito

Las maderas aptas para este proceso deben tener un bajo contenido de resinas.

Genéricamente el proceso al sulfito se clasifica según el pH de trabajo de los reactivos químicos que van desde muy ácidos hasta alcalinos. Los más utilizados son:

3.3.1.2.1- Sulfito ácido pH :1-2

En el sulfito ácido el licor de cocción contiene alto porcentaje de SO2 libre y la base que se utiliza es Ca o Mg. La principal ventaja de este proceso es que se obtienen pastas sin blanquear muy claras y además son fácilmente blanqueadas. Es un proceso que no tiene recuperación de reactivos.

Estas pastas se utilizan para:

* Pastas para disolver (celofán, rayón, derivados de celulosa). Rendimiento 45%.* Papeles para embalaje resistente a grasas (papel glassine).Rendimiento 52%.

Tienen las siguientes propiedades:

* Mediana resistencia comparada con pastas Kraft.* Fácil refinación.* Alta adhesividad entre fibras y baja porosidad.* Baja rigidez.

El sulfito ácido es un proceso que está perdiendo vigencia.

3.3.1.2.2- Pastas semiquímicas al sulfito neutro de sodio. pH 6-9.

Ventajas del proceso

* Produce pastas de mediano costo.* Las pastas obtenidas tienen muy buenas propiedades de rigidez, aceptables propiedades

mecánicas y facilidad de blanqueo.* Se utilizan sólo maderas de fibras cortas.



Desventajas

* Alto costo de tratamiento de efluentes, si no está integrada a una planta de pasta química.

Proceso:

Se da a los chips un tratamiento desincrustante químico suave, y breve pero intenso tratamiento térmico, durante el cual alcanza sólo a disolverse parte de la lignina.

La brevedad del ataque químico no logra separar totalmente las fibras entre sí, por lo que los chips ablandados son tratados mecánicamente en refinadores a discos.

En las pastas queda remanente un 15-17% de lignina, que le confiere a las pastas una cierta rigidez.

3.4- Principales propiedades de las pastas:

* Buena rigidez y buena resistencia a la deformación. Esto hace que estas pastas sean aptas para fabricar muy buen papel onda.

* Densidad intermedia.* Muy buena adhesión entre fibras debido a la presencia de gran cantidad de hemicelulosa,

permite fabricar papeles de muy baja porosidad. Ejemplo: papeles resistentes a las grasas (papel glassine).

* Buena resistencia al reventamiento y rajado. Mezcladas con pastas químicas son buenas para papeles liners livianos.

* Alto contenido de hemicelulosas.

3.5- Control de calidad de pastas

3.5.1- Pastas de alto rendimiento

* Grado de drenabilidad (CSF - Canadian Standard Freeness)/* Distribución de fibras y finos.* Propiedades físico-mecánicas (índice de tracción, índice de rasgado, volumen específico).* Propiedades ópticas (blancura, opacidad).

3.5.2- Pastas químicas

* Contenido residual de lignina en pastas crudas (Nº Kappa).* Curvas de refinación para ver la variación de las distintas propiedades mecánicas y ópticas.



3.6- Blanqueo de pastas celulósicas

3.6.1- Objetivos:

Los cambios que se realizan sobre pastas débil o fuertemente coloreadas (crudas) tienden principalmente a transformarlas en pastas que se presenten blancas al ojo humano. Este blanco tendrá una permanencia mínima (Reversión o Amarillo) y una opacidad acorde con el tipo de papel a fabricar y el uso que se le dará a este último. Las resistencias mecánicas serán también afectadas en esta operación.

3.6.2- Parámetros:

3.6.2.1- Reflectancia: Es el porcentaje de luz reflejada por una hoja de pulpa o papel comparada contra la de una placa patrón (que tiene 100% de reflectancia). En general se ilumina al papel en forma difusa.

3.6.2.2- Opacidad: Es una propiedad que depende del espesor de la hoja, y es una relación entre la reflectancia de una hoja sola y la reflectancia entre una hoja de espesor infinito.

Opacidad de Impresión = RoR

3.6.2.3- Reversión: Es la disminución de la reflectancia inicial de una pasta.

Las pastas tienen un límite hasta el cual pueden ser blanqueadas:Pastas Alto rendimiento hasta 80-82% ReflectanciaPastas Semiquímicas hasta 85%Pastas Químicas hasta 92-95%

3.7- Métodos de blanqueo

Los métodos pueden clasificarse en dos grupos fundamentales, ambos reconocen que el principal componente que colorea la pasta es la lignina y a ella va dirigida su acción.

3.7.1- Métodos conservativos

Se aplican a las pastas de alto rendimiento. Preservan todas las sustancias contenidas en las fibras, transformando los grupos cromoféricos en sustancias no coloreadas, y para ello utilizan reactivos reductores u oxidantes. Los resultados obtenidos son fuertemente dependientes de la fibra, el proceso de pulpado y la coloración inicial.

a) Los reactivos químicos más comúnmente utilizados son:

* Ditionito de sodio Na2S2O4 (Reductor)* Agua oxigenada o Peróxido de hidrógeno H2O2 (oxidante)

El blanqueo se realiza en general en una sola etapa aunque es posible utilizar en dos etapas.

3.7.2- Remoción de lignina



Se aplican a pastas químicas. Los mismos llegan al blanco por eliminación de las sustancias coloreadas (lignina), son menos sensibles al tipo de fibras y al color de la pasta cruda.

El agente blanqueante es el cloro y sus derivados el hipoclorito y el dióxido de cloro. Se procede en varias etapas: 3 o 5.

- Etapa cloro: reacciona con la lignina remanente y la fragmenta formando clorolignina.

- Etapa Extracción Alcalina: disuelve la clorolignina.

- Etapas Hipoclorito y Dióxido de Cloro: oxida la lignina residual y blanquea.

La etapa crítica es generalmente la cloración ya que un ataque excesivo degrada a las celulosas y ésto perjudica las resistencias de las pulpas. El hipoclorito también es degradante, en cambio el Dióxido de cloro es altamente selectivo de la lignina.

Actualmente la tendencia es a incorporar el O2, agente bloqueante para eliminar la contaminación de los licores y aguas de lavado en blanqueos.

4- Máquinas de papel

Desde los orígenes del papel en China en el año 105, cuando Ts'ai Lun presentó este evento a su Emperador, produciendo papel con fibras maceradas, los principios básicos para obtener la hoja de papel han permanecido hasta nuestros días. No obstante que desde 1799 a la fecha se han ideado un gran número de diversas máquinas para formar la hoja de papel, todas ellas han derivado de dos sistemas básicos: el conocido como máquina fourdrinier y el de bombas o tambores formadores. Y también de la combinación de ambos sistemas de formación.

Toda máquina de papel está constituida por tres secciones fundamentales:

1. Formación de la hoja (mesa de fabricación o tambores formadores.2. Prensado húmedo.3. Secado de la hoja.

En 1798 Luis Robert inventa una máquina que hace papel de longitudes de unos 15 metros. Vende su patente a St. Leger Didot, dueño de una fábrica francesa y éste entra en contacto con los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier, que eran comerciantes de papel en Inglaterra; acogen con beneplácito la idea y emplean al Ing. Bryar Donkin sufragando el costo de las experimentaciones, logrando lanzar en 1804 una máquina verdaderamente práctica para fabricar papel, pero costándole a esta empresa toda su fortuna que los sumió en la pobreza.

El invento de la máquina fourdrinier fue sin lugar a dudas el mayor acontecimiento en la historia de la fabricación del papel. Luego en 1809 John Dickinson inventa la máquina a tambor formador. Y de aquí en más sigue el perfeccionamiento tecnológico en los dos sistemas o combinación de ambos, hasta llegar a los actuales diseños.

En 1917 EE.UU. importó de Alemania la "Flying Dutchman"; tratábase de una máquina completamente cerrada con un gran cilindro secador desnudo.



Al comenzar la primera guerra mundial consideraron poco patriótico tener una máquina llamada "Flying Dutchman" y le cambiaron el nombre, denominándole "Venkee".

Estas son en el presente las máquinas capaces de desarrollar mayor velocidad en los grados finos de papeles.

De acuerdo a las características que se imparten a la superficie de la hoja de papel en función del tipo de máquina y el secado, se obtienen los papeles alisados u obra con superficies mate o brillosas de ambas caras y los papeles monolúcidos o abrillantados en una cara y mate en la otra.

El desarrollo de las propiedades de las fibras a utilizar en la máquina para producir papel, se consigue con el adecuado tratamiento de refinación de las pastas usadas. La preparación de la pasta, es la parte del proceso de fabricación de pulpa y papel, en la cual la pulpa se trata mecánicamente y en algunos casos químicamente, mediante el uso de aditivos quedando lista para formar la hoja en la máquina de papel.

Lo fundamental es impartirle al empaste las propiedades necesarias para conseguir el papel con las características deseadas.

4.1- Tipos de máquinas

Dejando de lado nuevos diseños, que en algún caso se hallan todavía en su fase experimental, podemos distinguir dos tipos clásicos de máquinas para la fabricación de papel: las máquinas planas o fourdrinier y las máquinas a tambor o redondas. También existen máquinas híbridas; es decir, combinaciones de los dos tipos mencionados, a las que se conoce con el nombre de máquinas combinadas.

4.2- Máquina plana o fourdrinier

La pasta preparada, muy diluida en agua, entra en el primer elemento constitutivo de la máquina, que se denomina caja de alimentación. Cámara prismática, que en una de sus paredes posee una abertura en forma de ranura horizontal por donde la suspensión de pasta en agua sale en forma de una lámina. Apenas sale encuentra la tela, ancha cinta sinfín, tejida con finos alambres de bronce (tiene la textura de una malla de colador de té), que se desplaza continuamente por el giro de una serie de rollos que la soportan y mantienen tensa. La lámina continua de pasta en agua, mientras es transportada por este tamiz móvil va drenando agua a través de él, por lo cual la parte fibrosa de la suspensión va adquiriendo sobre la superficie de la tela el aspecto de una hoja de papel. Este filtrado es completado por la aspiración de agua, que hacia el final del recorrido de la tela, efectúan por debajo de ésta las llamadas cajas aspirantes, conectadas a potentes bombas succionadoras.Figura Nº 1



La hoja formada abandona la tela, adjuntándose a un fieltro de lana que se desplaza de modo similar al de aquella y que obra como soporte. El conjunto pasa a través de la zona de contacto entre dos cilindros sólidos, dispuestos verticalmente, uno por encima y otro por debajo, que exprimen la hoja, transfiriéndole gran parte del agua que todavía contiene el fieltro de lana. Cada par de cilindros recibe el nombre de prensa húmeda, pudiendo la máquina contar con varias, una a continuación de la otra, según las necesidades.

Ya prensada, la hoja sigue su marcha enhebrándose en zig-zag por una batería de tambores secadores, calentados interiormente con vapor de agua. En la batería de secadores el papel también es acompañado por un fieltro, generalmente de algodón, que lo mantiene íntimamente adosado contra los tambores para favorecer el secado.

Una vez bien seca, la hoja abandona los secadores y pasa a través de la calandra, constituida por una serie de rodillos de hierro, dispuestos en columna, unos sobre otros, que poseen una terminación bruñida. La fricción que estos rodillos ejercen sobre la hoja produce un planchado o pulido, que suaviza o alisa la superficie un tanto irregular y áspera que el papel presenta hasta el momento de su entrada a la calandra.

A esta altura el papel ya está terminado, por lo cual en la enrrolladora, último elemento de la máquina, se van envolviendo hasta conformar las típicas bobinas de papel.

4.3- Máquina redonda o a tambor

La máquina fourdrinier descripta previamente, no es la más apropiada para la fabricación de cartones y cartulinas, tanto por razones económicas como tecnológicas. El tipo de máquinas que con preferencia se utiliza para la obtención de materiales pesados es la redonda (tal es así que se la suele llamar "cartonera"). Los motivos de que así sea serán fácilmente entendidos una vez que se la describa.

La máquina a tambor es prácticamente similar a la fourdrinier desde las prensas húmedas hasta el final, difiriendo fundamentalmente con ésta en su primera sección, donde se forma la hoja.

En una máquina redonda, la pasta ya preparada y muy diluida en agua, proveniente de la caja de alimentación, es conducida por cañería hasta una batea dentro de la cual gira un tambor cilíndrico llamado "molde", recubierto con una malla metálica como la descripta para la máquina fourdrinier, el cual queda semisumergido en la suspensión de pasta en agua. El agua de la suspensión pasa a través de la malla hacia el interior del molde, quedando las fibras depositadas contra la malla, formando una lámina. Como el nivel de líquido se mantiene siempre más alto fuera que dentro del tambor (ya que mediante bombas se extrae agua continuamente desde el interior del tambor), se crea así un continuo flujo desde afuera hacia adentro del mismo. Siendo que en todo momento el tambor gira, va llevando sobre su superficie y fuera del nivel de la suspensión de la bata, la hoja formada, la que se adhiere a un fieltro de lana que se traslada en dirección horizontal y tocando tangencialmente al molde la hoja se adhiere al fieltro en razón de la absorbencia del mismo, y por la acción de un rodillo que prensa al fieltro contra la hoja, haciendo más íntimo su contacto. La figura Nº2 hará más clara esta descripción.



Figura Nº2

El fieltro traslada la hoja adherida hasta la sección de las prensas húmedas desde donde el proceso continúa del modo descripto para las máquinas fourdrinier.

Aunque existen máquinas de un solo tambor, lo más común en la fabricación de cartones y cartulinas son las máquinas que poseen una batería de tambores. De esa manera, cada tambor va sumando o adhiriendo la hoja en él formada a las formadas por los tambores precedentes, constituyéndose así un material del gramaje deseado, con la particularidad de que cada tambor puede ser alimentado con pastas de distinto tipo, que dan lugar a un material constituido por capas de distinta calidad o propiedades (por ejemplo capas o forros de alta calidad en el exterior y rellenos más económicos en el interior).

4.4- Máquina combinada

Como ya se dijo anteriormente, esta máquina se caracteriza por contar con los dos sistemas de formación de hoja descriptos. Las hojas formadas según ambos principios convergen hacia las prensas húmedas, donde se unen para constituir una sola hoja. En la sección fourdrinier se elaboran las capas externas o forros, mientras que en la sección a tambor se fabrican las capas interiores o soportes.

5- Definiciones y clasificaciones del papel

Ya expuesta la forma en que se obtiene el papel, resultará sumamente útil para nuestros objetivos establecer algunas definiciones y clasificaciones.

Definiciones

5.1- Papel

El término papel tiene dos significaciones, una general y otra específica.

En modo general, se designa papel a toda lámina u hoja constituida por el entrelazado o afieltrado de fibras, usualmente vegetales, pero también animales (lana), minerales (vidrio, amianto) y sintéticas (nylon, orlón, dacrón, vinílicas, etc.), formada sobre un tamiz fino a partir de una suspensión en agua de tales fibras.

Específicamente, papel es una de las dos amplias subdivisiones que se hacen del papel como término general, que son papel y cartón.



5.2- Cartón

La distinción entre papel y cartón no está bien definida; en general el papel es, respecto del cartón, más liviano (o de menor gramaje), de menor espesor y más flexible. Fundamentalmente son el espesor y la rigidez, más que el gramaje en sí, lo que influye en la designación, ya que una hoja puede tener un gramaje* relativamente alto y no obstante ser bastante delgada y flexible. Tal es el caso de un papel encapado para ilustración, que por el alto contenido de carga mineral de su recubrimiento y el intenso satinado que recibe por calandrado, acusa, para un determinado gramaje, un espesor y rigidez reducidos. Contrariamente, hay papeles sin carga y poco calandrados que muestran un espesor y rigidez elevados; tales por ejemplo los papeles "Onda" para corrugar.

De lo expuesto se desprende que resulta difícil, dado que entran en juego tres variables (gramaje, espesor y rigidez), determinar cuando un papel deja de ser tal para merecer ser llamado cartón. De todos modos, y en carácter general, se suele calificar como cartón a toda hoja cuyo espesor sea de 300 micrones (3 décimas de mm.) o más, lo cual en términos de gramaje, equivale a desde los 200-250 g/m2 hacia arriba.

5.3- Cartulina

El término cartulina es, dada su vaguedad, un elemento que complica aún más las cosas en el terreno de las definiciones. Aunque en realidad la palabra cartulina no tiene acepción tecnológica, normalmente se la utiliza para designar a todo cartón liviano o delgado o, visto de otro modo, a todo papel pesado o grueso cuya característica más sobresaliente sea acusar una elevada rigidez. Por lo general toda cartulina tiene un espesor que supera los 150 micrones (0,15 mm), o en términos de gramaje, los 120-130 g/m2.

5.4- Clasificación según las definiciones

En el cuadro que sigue quedan sintetizadas y comparadas las definiciones dadas para el papel, cartulina y cartón:

Esta clasificación no puede ser aplicada en forma estricta, debido a que en la práctica hay un número de excepciones impuestas por la tradición o costumbres, motivaciones comerciales y uso o aplicación. Así, por ejemplo, el papel secante debiera en general ser denominado cartón, del mismo modo que algunos papeles pesados utilizados como liners en los cartones corrugados. También papeles, tales como los de impresión (Obra) en sus versiones de alto gramaje, si bien por la clasificación dada debieran llamarse cartulinas, en la práctica son considerados papeles.



Clasificación de los cartones y cartulinas según las capas que los constituyen

5.5.1- Número de capas

Es muy importante, para una mejor evaluación de las características de un material, tener conocimiento del número de capas que lo constituyen.

Las cartulinas y cartones, no obstante que a simple vista en muchos casos no resulte fácil detectarlo, pueden estar constituidos por una sola capa, designándoselos simples, o por varias, en cuyo caso se los denomina multicapa. Los multicapa a su vez se clasifican, según su forma de obtención, en combinados y empastados.

El cuadro que sigue resume la clasificación de los cartones y cartulinas en función del número de capas que las componen.

5.5.2- Materiales simples

Los materiales simples o constituidos por una sola capa son casi exclusivamente fabricados en máquinas fourdrinier, ya que de querer utilizarse una máquina a tambor, ésta tiene que ser de un solo tambor, y tal tipo de máquina no permite normalmente obtener gramajes tan altos como los exigidos para los cartones y cartulinas.

Por contar con una sola capa, los materiales simples se caracterizan además por tener toda su masa compuesta por un único empaste o receta.

Un ejemplo de material simple son las cartulinas tipo Bristol.

5.5.3- Materiales multicapa

Cuando el material está compuesto por dos o más capas, su obtención puede lograrse de dos maneras: por combinación o por empastado.

5.5.3.1- Materiales multicapa combinados

Se dice que una hoja de varias capas o multicapa es combinada, cuando las capas que la componen han sido unidas en estado húmedo en la misma máquina de papel. Para su fabricación, según se ha visto, se emplean las máquinas a tambor o las combinadas.

Las capas pueden estar elaboradas con el mismo empaste, como en el caso del cartón gris y el cartón blanco, o bien por distintos empastes, tal como ocurre con las cartulinas forradas.

5.5.3.2- Materiales multicapa empastados.



Un material multicapa recibe el nombre de empastado, cuando las capas componentes del mismo o distinto empaste y elaboradas en la misma o distinta máquina (cualquiera sea el tipo de ésta), se hallan unidas entre sí mediante un adhesivo. Su confección es realizada comúnmente, no en la fábrica de papel, sino más bien en talleres de conversión, mediante el empleo de adhesivos de almidón, sintéticos, etc., y con la ayuda de prensas.

Por empastado se obtienen materiales similares a los que se producen por combinación.

5.5.4- Comparación entre materiales simples y multicapa

En general, los materiales de tipo simple suelen ser más costosos, dado que para que su superficie ofrezca una buena presentación y adecuación a los trabajos de impresión, por su forma de fabricación, toda la masa tiene que estar compuesta por empastes de buena calidad. Es por esta causa que tal tipo de material se emplea casi exclusivamente en estuchería muy fina, por ejemplo en cosmética.

Contrariamente, los materiales multicapa, ya sean combinados o empastados, tienen la ventaja sobre los anteriores de que a igualdad de gramaje y de calidad de superficie, pueden tener un menor costo. Ello se debe a la posibilidad que se tiene en su elaboración, de intercalar un relleno (así se llama) de capas de empaste económico (pasta mecánica, semiquímica, papeles recuperados, etc.), entre dos forros o capas exteriores de buena calidad.

Como alternativa, y ello es más económico aún, se fabrican materiales que cuentan con un solo forro de buena calidad, adherido a un soporte de tipo económico. Como es fácil advertir, los materiales multicapa dan la posibilidad de infinidad de combinaciones en cuanto a colores, texturas, gramajes, resistencias, etc..

5.5.5- Clasificación de los materiales según su tratamiento superficial

En la clasificación que se acaba de exponer en función del número de capas componentes, se dejó de lado a los cartones y cartulinas con tratamiento superficial, no obstante que los tratamientos superficiales constituyen de algún modo una capa más. Esta omisión se hizo en forma deliberada, por considerar que, dado que son películas de naturaleza no fibrosa y que otorgan, según su naturaleza, propiedades muy diversas a la superficie del material al que se aplican, merecen una discusión por separado.

Según el tipo de tratamiento que hayan recibido, los materiales se clasifican en:

5.5.5.1- Materiales encolados superficialmente

El encolado superficial consiste en la aplicación de una película de ciertas sustancias adhesivas sobre la superficie del papel, que tiene por objeto cementar las fibras superficiales al cuerpo de la hoja, dándole un acabado más duro, liso y suave. Paralelamente, según la naturaleza del adhesivo que se emplee y de otros productos auxiliares que intervengan en la formulación, es posible conferir o mejorar muy diversas características de la superficie de la hoja, tales como su color, grado de absorbencia del agua o tintas de escritura e impresión, impermeabilidad a distintos líquidos (leche, grasa, aceite, sangre, etc.), incombustibilidad, etc..

El principal adhesivo utilizado para el encolado superficial es el almidón, siguiendo en importancia la cola animal (gelatina).Hay muchos otros, de específica utilización.



Figura Nº3

Entre los productos auxiliares que suelen intervenir conjuntamente con los adhesivos en las formulaciones están las anilinas y pigmentos, para colorear el producto o para entonarlo; los blanqueadores ópticos, para realzar la blancura; CMC (carboximetil celulosa), alcohol polivinílico, emulsiones de ceras, resinas pliméricas, para controlar o inhibir la penetración de aceites, grasas, tintas de impresión, etc..

El encolado superficial puede hacerse en talleres de convertimiento, pero lo normal es realizarlo en la misma máquina de papel. Para su aplicación se emplean las llamadas prensas de encolado (size presses) o las calandras provistas de las llamadas "cajas de agua".

En la figura Nº3 se muestran los dos tipos de prensa de encolar que normalmente se utilizan: la horizontal y la vertical.

La ubicación de las prensas de encolar en la máquina de papel es entre dos secciones de la batería de secado, de modo que en la primera sección la hoja se seque hasta un punto apropiado para impregnarse, mientras que en la segunda sección la hoja vuelva a secarse, perdiendo la humedad ganada en la prensa de encolado, al mismo tiempo que el calor consolida (polimeriza) el adhesivo incorporado.

La aplicación de encolado superficial en calandra es mucho menos frecuente. Para llevarla a cabo se disponen en las calandras llamadas cajas de agua, según puede apreciarse en la figura Nº4.

Figura Nº4

Las cajas de agua están colocadas sobre los rollos superiores, debido a que en esos puntos el papel todavía no está compactado y absorbe mejor la solución de adhesivo, y por otra parte se da lugar a que, en su pasaje por los rollos subsiguientes, se consiga el secado y la consolidación del adhesivo aplicado. Los rollos de la calandra obran como secadores, dado que por la continua fricción alcanzan elevada temperatura; por otra parte, en algunos casos suelen estar calentados con vapor, lo cual



aumenta su capacidad de secado. Cuando ésto no es suficiente, suele disponerse otra calandra a continuación.

Como se ha dicho, la o las calandras siempre están instaladas inmediatamente después de la batería de secadores e inmediatamente antes de la enrolladora.

5.5.5.2- Materiales encapados o recubiertos superficialmente

El otro proceso de tratamiento superficial citado, el encapado o recubrimiento, consiste en la aplicación de pigmentos minerales aglutinados con adhesivos a la superficie de la hoja, a fin de crear una nueva superficie.

6- Características que definen la calidad

Dividiremos a las características que definen la calidad en tres grandes rubros:

- Características relativas a la presentación o aspecto.- Características relativas a la impresión.- Características relativas a la construcción del envase.

6.1- Características relativas a la presentación o aspecto

Estas características podríamos definirlas como aquellas que pueden ser apreciadas a simple vista, sin el uso de instrumentos especiales. Dada justamente su sencilla detección, este tipo de características, cuando no satisfacen los requerimientos fijados, constituyen probablemente la mayor causa de reclamos sobre una partida.

6.1.1- Bancales

Los bancales son una cantidad de pliegos de papel apilados sobre una plataforma, generalmente de madera (a la que también se llama bancal); éste es uno de los modos en que se acondiciona la mercadería en las fábricas para su transporte y manipuleo.

Los bancales deben tener una forma prismática lo más perfecta posible, estar firmemente zunchados a fin de que soporten el trato en las operaciones de carga, transporte y descarga. Sobre los cantos, en las zonas por donde pasan los zunchos, tiene que haber guarniciones que eviten el marcado de los pliegos superiores; el piso del bancal debe ser plano y sin protuberancias (clavos, astillas) que puedan marcar o romper los pliegos inferiores; toda la pila conviene que esté embalada, preferentemente con algún material resistente o laminado con polietileno con el fin de preservar el material.

6.1.2- Corte de los pliegos

Puede ocurrir que por desafilado de las cuchillas de las máquinas cortadoras, los bordes de los pliegos no presenten un corte neto y prolijo sino que los mismos sean un tanto irregulares y ásperos.

Esta anomalía, que es fácil de detectar por simple observación y palpado de las pilas, puede llegar a provocar problemas en las tareas de impresión por sistema offset, ya que las fibras que eventualmente se desprenden de los bordes pueden empastar los cauchos de las máquinas impresoras, malogrando el trabajo gráfico, especialmente si el mismo involucra grandes plenos de color.



6.1.3- Polvillo superficial

Otra deficiencia que crea problemas similares al descripto recién, es la presencia, entre pliego y pliego, de polvillo. La causa más común de la aparición de este polvillo es el fácil desprendimiento de pequeñas fibras, que suele tener lugar en la cara inferior o dorso de algunas cartulinas de pobre cohesión superficial.

La forma más apropiada de detectar la presencia de esas partículas sueltas es observando los pliegos con iluminación rasante o repasando su superficie con un paño afelpado, de color negro.

6.1.4- Limpieza superficial

Una característica muy importante, especialmente en los materiales blancos, es el grado de limpieza o pureza de su superficie, que influye muchísimo en la presentación del envase terminado. La presencia de puntos, manchas, partículas, etc., de color diferente al resto de la masa del pliego, puede deberse a una mala depuración de las pastas empleadas en la fabricación del producto, y su percepción, resulta evidente por simple observación. En realidad es muy difícil que un cartón o cartulina esté totalmente exento de impurezas, por lo cual se establecen límites de aceptación. Para la medición cuantitativa de impurezas, existen métodos basados en la estimación visual del área de las mismas, y su comparación con los puntos de área conocida que figuran en cartillas especiales. Los resultados se expresan en mm2 por m2, despreciándose toda impureza menor de 0,04 mm2.

6.1.5- Otros defectos

Simplemente enumeramos algunos de los más importantes:

- Marcas del dibujo de fieltros o telas.- Tendencia al encaracolado u ondeado (por causa de encogimiento irregular durante el

secado).- Ampollas de aire entre el forro y el soporte de las cartulinas forradas (debido a un

secado violento de la hoja).- "Marmolado" o apariencia nubosa de la superficie, por transmisión del color más oscuro

de las capas interiores a través del forro superficial blanco; también en cartulinas forradas.

- Arrugas o plegaduras.- Marcas de calandra, o sea, la aparición de zonas más traslúcidas por el excesivo

calandrado.- Etc.

6.2- Características relativas a la impresión

Teniendo en cuenta que la mayor parte de los envases o estuches de cartón y cartulina llevan la marca o identificación del producto que contienen impresa directamente, es decir no llevan etiquetas, el comportamiento de esos materiales en las tareas de impresión, reviste una capital importancia. En consecuencia vamos a considerar las principales propiedades del papel que tienen conexión con el trabajo en el taller gráfico.



6.2.1- Cohesión superficial e interna

La cohesión superficial del papel, conocida también como resistencia al "picking" o "pick" (en inglés, algo así como pellizco o picadura), es la resistencia que la superficie de un papel ofrece a que se le separen partículas o fragmentos fibrosos o de encapado, por causa de la tinta en las máquinas impresoras. Como las tintas tienen un grado relativamente alto de adherencia o "pegajosidad", en el momento en que la forma o plancha entintada se separa de la hoja de papel, ésta se ve sometida a notables tensiones de "tiro" o "arranque" que, de no existir la suficiente cohesión o ligazón entre las fibras componentes de la superficie, o en la película del encapado, si lo hubiera, puede dar como resultado un arrastre de fibras o fragmentos. A veces el arranque se produce, no en la superficie sino a partir de la masa o cuerpo de la hoja; en estos casos se dice que lo que falla es la cohesión interna.

Estas fallas en los materiales se traducen en puntos blancos dentro de las áreas impresas (especialmente en los plenos de color). Dado que la porción de fibras correspondientes a esos puntos puede quedar adherida a la forma o al caucho, o bien contaminar la tinta, ocurre a veces que los pliegos impresos muestran puntos entintados rodeados por un anillo o aureola blanca. La falta de cohesión produce ingentes daños al impresor, ya que malogra los trabajos y obliga a continuas paradas de máquina para su limpieza.

Existen varios instrumentos de laboratorio, llamados medidores rotativos de cohesión o arranque (rotary pick testers). Están diseñados para medir la velocidad crítica a que se produce el arranque, cuando a la muestra les es aplicada una película de tinta de espesor, adhesividad y temperatura predeterminados, bajo condiciones controladas. Es oportuno destacar que el tiro que una tinta produce sobre la superficie de una hoja se ve notablemente aumentado por la velocidad del despegue. Durante el ensayo se va variando la velocidad de aplicación de la tinta (un rodillo entintado que corre sobre una tira de muestra engrampada, o viceversa), hasta que se produce algún desprendimiento. El resultado se expresa como la velocidad mínima a que ocurre el arranque).

Otros equipos no involucran variación de velocidad sino de tintas (de diferente grado de adhesividad, y algunos operan variando ambos elementos: velocidad y tinta.

Es fundamental destacar que, indiferentemente del método o instrumento empleado para medir la cohesión de un papel, la operación debe realizarse bajo condiciones de humedad y temperatura perfectamente controladas, ya que estos factores modifican notablemente los resultados (la humedad debilita la resistencia estructural del papel y las temperaturas bajas aumentan la viscosidad y adherencia de las tintas).

6.2.2- Absorción de aceite

Conocer el grado de receptividad de tinta de un papel, equivale a predecir cómo éste aceptará un trabajo de impresión y qué grado de calidad va a alcanzar el mismo. La receptividad de una tinta de impresión es un fenómeno de tipo superficial, que depende tanto de la naturaleza de la tinta como de la del papel que intervienen en cada caso, y que está determinada por la facilidad con que la tinta humedece o "moja" la superficie de la hoja y por la uniformidad y densidad de la impresión que se obtiene cuando se emplea una cantidad normal de tinta.

Considerando que las tintas de impresión son de naturaleza grasa, un modo indirecto de medir la receptividad de éstas es valorando el grado de absorción de un aceite mineral por parte de la superficie del papel.



Un alto grado de absorbencia de aceite permite normalmente predecir una impresión opaca y, en casos extremos, hasta un entintado en el dorso de la hoja, debido a la migración del vehículo de la tinta a través del papel; una baja absorbencia en cambio, es indicio de un secado lento, que lleva al clásico problema del "repinte" o "retinte" del taller gráfico (manchado que la hoja recién impresa provoca sobre el dorso de la que se le superpone en la pila).

6.2.3- Absorción de agua

Hablar de la absorción de agua por parte de un papel es referirse indirectamente al encolado del mismo. Los papeles se encolan, ya sea en la masa (encolado interno), ya sea superficialmente (encolado superficial), con el objeto de regular o controlar la absorción de agua. Si el papel no se encola es totalmente absorbente, como en el caso del papel secante, para servilletas, toallas, etc.

Los materiales destinados a la manufactura de envases tienen necesariamente que estar encolados, ya que de lo contrario se presentarían problemas tanto de impresión como de manufactura y de uso. En el caso de la impresión offset, la dosificación de agua que involucra el proceso provocaría encaracolados en los pliegos, deformaciones dimensionales de los mismos, disminución de la cohesión superficial, etc. En la manufactura del estuche ocurrirían problemas de despegado en las aletas de cierre o en la aplicación de etiquetas, por migración de las colas hacia el interior de la masa del cartón; y en el uso, los estuches se deformarían o ablandarían, incluso por efecto de un alto contenido de humedad en el ambiente.

Son varios los métodos utilizados para medir el encolado o grado de absorción de agua de un papel, pero los que más se adaptan para las cartulinas y cartones son dos: el ensayo por inmersión y el denominado ensayo "Cobb".(Ver capítulo de cartón corrugado)

6.2.4- PH superficial

La medida del contenido de acidez o alcalinidad de un papel está dada por su pH que significa potencial hidrógeno y es el modo de expresar la concentración de ión hidrógeno de una sustancia. La escala de pH va desde 0 a 14, correspondiendo 0 al valor máximo de acidez y 14 al máximo de alcalinidad, siendo el 7 el valor de la neutralidad.

El pH es importante en relación con los materiales destinados al envase bajo una serie de aspectos.

En la impresión resulta perjudicial tanto una alta alcalinidad como una alta acidez.

En general un pH de 6 suele dar una solución adecuada, tanto al logro de un buen encolado en el papel como al de una buena tarea de impresión.

El caso ideal es el de los materiales recubiertos con caolín, cuyo pH superficial está comprendido alrededor de la neutralidad o leve alcalinidad; en este caso la película de tinta se mantiene en las condiciones de acidez apropiadas hasta que es transferida al papel, donde encuentra la alcalinidad apropiada que facilita su rápido secado.

El pH también debe ser considerado bajo el aspecto de la alteración eventual que podría llegar a operarse en el producto a envasar, cuando existe contacto directo entre envase y producto.

La evaluación del pH del papel puede realizarse de varios modos. Los métodos más elaborados involucran una maceración de la muestra en agua fría o caliente, una filtración posterior para separar



la parte fibrosa y finalmente la medición del pH con un "peachímetro", un aparato electrónico provisto de un par de electrodos.

El método descripto suele ser más apropiado para la medición del pH de toda la masa del papel. Es por esta causa que es más empleado el uso de reactivos indicadores, soluciones que tienen la particularidad de "virar" (cambiar de color) según el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias con que se ponen en contacto. Su empleo es muy sencillo; consiste en depositar una gota del reactivo sobre la superficie en ensayo y comparar el color de la mancha que se produce con los colores de una cartilla que acompaña al reactivo, hasta establecer qué color de la cartilla se asemeja al de la mancha. El valor de pH que corresponda al color determinado en la cartilla, es el resultado.

6.2.5- Contenido de humedad

En la química del papel la relación agua-celulosa es el factor más importante. La cantidad de agua presente en las fibras modifica sustancialmente sus propiedades y por ende las del papel que constituyen. Por las variaciones en el contenido de humedad se ven afectados: el peso, las resistencias mecánicas, las dimensiones, la planura, las propiedades ópticas, las eléctricas y la permanencia del papel.

Es por lo dicho, que en todo ensayo a que se somete el papel se recomienda fundamentalmente que la muestra sea acondicionada previamente en un ambiente de alrededor del 50% de humedad relativa y 20°/25°C de temperatura.

Ha sido perfectamente establecido por investigación, que todo papel da lo mejor de sí cuando su contenido de humedad está en equilibrio con un ambiente cuya humedad relativa sea del orden de 40 y 60% y cuya temperatura oscile entre los 20° y 25°C lo cual involucra, a groso modo, que su tenor de humedad está comprendido entre un 5 y un 10%.

De no cuidarse las condiciones ambientales, las extremas situaciones psicométricas a que puede estar sometido un papel determinan en él una humedad que oscila entre 0 y 20%.

La determinación del contenido de humedad de un papel se realiza pesando una muestra y secándola en una estufa a la temperatura de 100°-105°C hasta peso constante. El resultado es la pérdida de peso, expresada como porcentaje del peso del material en su estado original. Como este método resulta algo engorroso y lleva cierto tiempo, resultan mucho más prácticos (aunque menos precisos) los medidores de humedad por conductividad. Estos instrumentos se basan en la variación de la conductividad eléctrica que en el papel provoca toda variación en su contenido de humedad. Se caracterizan por disponer de un elemento sensor y un elemento registrador. Una vez puesto el sensor en contacto con la muestra, en el dial del registrador se tiene la lectura directa del contenido de humedad.

6.2.6- Estabilidad dimensional

Uno de los más graves problemas que se le puede presentar a un impresor, especialmente si utiliza el proceso offset, es que los pliegos que está imprimiendo le varíen de medida entre una y otra pasada por máquina (es el caso de una impresión de varios colores con una máquina de uno o dos cuerpos solamente). Esto lleva a una falta de registro; es decir, superposición /separación indebida de los colores, que malogra la calidad del trabajo. Cuando este tipo de problema tiene lugar por causa del papel, se dice que éste no tiene estabilidad dimensional.



Todo papel se expande con el incremento del contenido de humedad y se contrae con su disminución; la relación es directamente proporcional, pero la velocidad del cambio de dimensión así como la magnitud del mismo varían para cada papel particular.

Lo que sí influye fundamentalmente en las medidas externas de la hoja, es la expansión o liberación de las tensiones "congeladas" durante el secado en máquina, que provoca la rehumectación del papel. En la máquina en que se lo fabrica, el papel se seca bajo una cierta tensión o "tiro" (como se dice en la jerga papelera), ejercida en la dirección longitudinal o de marcha de la máquina. Ya seco el papel, toda su estructura, que estaba bajo tensión, queda sellada o consolidada. Pero toda admisión posterior de humedad afloja la ligazón entre las fibras y da un medio apropiado para su movilidad, con lo cual la estructura tiende a recuperar la disposición que la tensión aplicada distorsiona durante el secado. Este también es el motivo de que el papel muestra mayor expansión en la dirección transversal a la de marcha de la máquina, ya que es en esta dirección en la que la hoja tiene libertad de contraerse al secarse bajo tensión.

La relación de expansión entre la dirección transversal y la dirección de máquina es casi siempre superior a 2:1 en todos los tipos de papel.

El hecho de que el papel se expanda significativamente en su dirección transversal y despreciablemente en su dirección de máquina tiene capital importancia para el impresor. Los pliegos deben ser introducidos en la máquina impresora de modo que su dirección longitudinal sea paralela al eje del rollo impresor, dado que el impresor puede compensar toda expansión o contracción del papel mediante el aumento o disminución del diámetro de los cilindros de la máquina (cambios de "cama"), mientras que no puede hacer ajuste alguno, en la dirección paralela al eje del rollo impresor.

Para medir la estabilidad dimensional del papel existen instrumentos muy costosos y elaborados, que constan esencialmente de una cámara o gabinete donde se puede crear una gama de condiciones de humedad; dentro de esta cámara hay un sistema de mordazas que permite tener suspendida una tira del papel en ensayo, y finalmente un mecanismo capaz de registrar todo cambio de longitud.

Un método mucho más simple de medir el grado de expansividad de un material, y que no requiere instrumentos especiales, consiste en sumergir una tira de la muestra en agua, hasta que se sature. El cambio de longitud que la tira experimenta luego de su saturación con agua da una medida de su estabilidad dimensional.

6.2.7- Lisura

La lisura, como su nombre lo indica, se refiere al grado de perfección mecánica de la superficie de un papel. La lisura se ve afectada por la presencia de grumos, marcas de la tela o fieltros de la máquina de papel, materias extrañas, cavidades entre fibra y fibra, daños mecánicos, marcas de prensas húmedas y calandras, etc..

Salvo excepciones, en general y especialmente para estuches de alta calidad, se busca cada vez más que los materiales tengan un alto grado de lisura. Ello se debe a que las impresiones resultan más netas y brillantes y el aspecto general del envase cobra mayor realce visual y táctil. Por otra parte, un alto grado de lisura siempre constituye la base ideal para la aplicación de laminados plásticos o metálicos; toda imperfección superficial del cartón o cartulina malogra la tersura y uniformidad que se pretende comunicar con un laminado.



Para la medición de la lisura superficial existen métodos ópticos y fotográficos, que son de una operatoria compleja, y cuyo uso se adapta más al campo de la investigación que al de las necesidades prácticas.

Los métodos que más se emplean, dada su sencillez de operación, son los de medición de flujo lateral de aire. Hay varios instrumentos que obran según este principio: el Beekk, el Williams, el Bendtsen, el Gurley, etc..

En modo general, estos instrumentos expresan los resultados de lisura en función del caudal de aire (que suministra el mismo instrumento) que es susceptible de escapar entre la superficie de la muestra en ensayo y el borde circular y pulido de un dispositivo que se apoya sobre el papel. Si la superficie de la muestra es lisa, se produce un más íntimo contacto entre ella y el borde del dispositivo, y entonces el caudal de aire que escapa es pequeño. Si por el contrario, la superficie de la muestra es áspera o rugosa, el borde del dispositivo contacta solamente las crestas o prominencias de esa superficie, y el escape de aire es mayor.

6.2.8- Color, blancura y brillo

Resultaría obvio explicar la importancia que el color, la blancura y el brillo tienen para un material destinado a la confección de envases.

No es común, especialmente para estuchería fina, que se encargue a la fábrica de papel un material de color distinto de blanco, sin embargo suele haber algunos pedidos. Ello se debe a que se prefiere recurrir a la impresión para colorear el estuche, debido a que las tintas permiten la obtención de una mayor gama de tonos, cuya brillantez y estabilidad suelen ser superiores a las que brindan los colorantes utilizados para teñir el papel. Además, siendo el material blanco, se dispone automática y gratuitamente de un color más, el blanco.

Cuando se trata de materiales blancos también se suele hacer uso de una muestra tipo para especificar el grado de blancura. En este punto es importante aclarar que, cuando se comparan visualmente muestras en cuanto a su color (blanco o no), tiene una incidencia fundamental el tipo de luz bajo el cual se lleva a cabo la comparación.

El uso de una misma fuente de luz elimina los errores de interpretación del color por causa de la "contaminación" o alteración que el propio color de cada tipo de luz introduce. Así por ejemplo, un papel puede parecer entre púrpura y violáceo a la luz del día y rojo bermellón a la luz incandescente de tungsteno, debido al alto contenido de radiación azul y violeta de la luz diurna, y al alto contenido de radiación amarilla y roja de las lámparas incandescentes, respectivamente.

Si bien la luz diurna es la más apropiada para evaluar colores, tiene la desventaja de que resulta prácticamente imposible contar en todo momento con una constancia en su composición.

“Lo más conveniente es contar con algún sistema de iluminación artificial normalizado, cuya distribución espectral de energía sea semejante a la de la luz diurna tipo. Estas fuentes de iluminación son de amplio uso en tareas de control de calidad.”

En lo que hace a la evaluación de materiales blancos, es norma en la industria del papel expresar el grado de blancura en términos de reflectancia difusa.



Cuando un rayo luminoso es proyectado sobre la superficie de papel, parte del mismo es absorbido (calor), parte transmitido (traslucidez) y parte reflejado (color). La porción de luz reflejada, lo hace en todos los ángulos, pero es máxima a un ángulo igual al de la luz incidente; a esta reflexión se la denomina regular o especular. La reflexión difusa es la que tiene lugar en todos los demás ángulos diferentes al de incidencia (véase la figura Nº5).

Como se comprenderá la reflexión difusa de un papel depende fundamentalmente del color (longitud de onda) de la luz con que se lo ilumina, del ángulo con que ésta incide y del ángulo a que se refleja.

Figura Nº5

En la medición de blancura sobre papeles, estas condiciones están perfectamente normalizadas, hasta el punto de que el ensayo en sí recibe un nombre que le es particular, que es "medición de brightness" (no tenemos en castellano una palabra que tecnológicamente equivalga con lo que en inglés se entiende por brightness).

“Brightness” es la medida de la reflexión difusa de un papel, para una luz de 457 milimicrones de longitud de onda (color azul violáceo), para un ángulo de incidencia de 45 y para un ángulo de reflexión de 0 (coincidente con la normal a la superficie del papel).

Los resultados de brightness se dan en porciento respecto de la reflexión, que en las condiciones descriptas, acusa una placa de óxido de magnesio, que es un pigmento de color blanco al que se le asigna un valor arbitrario de 100.

Entre los instrumentos más conocidos para medir brightness en papel se destacan el General Electric, el Hunter y el Photovolt.

Brillo es una propiedad de la superficie del papel, que indica el grado de semejanza de ésta con respecto a la que exhiben superficies ópticamente planas y pulidas, tales como las de los metales y el cristal.

La medición de brillo se lleva a cabo preferentemente sobre aquellos materiales que presentan un alto grado de pulido y lustre superficial, tales como los papeles satinados en calandra o con encapado mineral.

En general los valores de brillo se expresan en porcentaje, siendo el patrón de referencia una placa de cristal pulida a espejo.

La evaluación de brillo se realiza en forma semejante a como se determina la blancura, con la diferencia de que no es ya la reflexión difusa lo que se mide, sino la reflexión regular o especular, es decir que se cuida que el valor del ángulo de incidencia sea idéntico al de reflexión.



Los instrumentos más conocidos para la medición de brillo son el Ingersoll, el Sheen, el Bausch and Lomb y el Hunter. El aparato Photovolt, empleado en la medición de brightness, también da la posibilidad de medir brillo.

6.3- Características relativas a la construcción del envase

Bajo este título vamos a agrupar aquellas propiedades de los cartones y cartulinas que tienen especial influencia, tanto en la construcción como en el diseño, presentación y uso de los envases que con ellos se elaboran.

6.3.1- Gramaje

La especificación más común de un papel es su peso, ya que se lo vende en base a peso. Inversamente a lo que ocurre con muchos otros materiales, cuyo peso se expresa por unidad de volumen, en el caso del papel su peso se expresa por unidad de superficie, debido a que se lo usa en forma de hoja y por lo tanto interesa mucho más su rendimiento en área que en volumen.

Peso (gr.)GRAMAJE = ------------------------

Superficie (m2)

Un papel, según sea más pesado o más liviano que lo especificado, da correspondientemente un menor o mayor número de hojas, para un determinado peso de bobinas o resmas.

La forma de expresar el peso por unidad de superficie de un papel es el "gramaje", que se define como el peso en gramos de un metro cuadrado de papel.

En nuestro medio se suelen especificar los cartones (especialmente el cartón gris) mediante un código de "números"; cada "número" de la serie indica la cantidad de hojas de un formato de 70 x 100 centímetros que entran en 10 kilogramos de cartón. La relación entre los "números" y los gramajes es la que se indica en la tabla siguiente:

También en nuestro medio, y para las cartulinas forradas, se suele emplear un código de "cuerpos". Los cuerpos se identifican con números que definen una resma (500 hojas) de determinado formato y gramaje.

El gramaje afecta todas las propiedades físicas del papel, por consiguiente la resistencia de un envase, ya sea en oportunidad de su confección, de su llenado, o de su uso, depende, no necesariamente pero sí en alguna medida, del peso del material que se emplea. Una propiedad que se ve particular y fundamentalmente modificada por el gramaje es la rigidez, uno de los principales atributos que se desea que tenga un estuche de cartulina.

La determinación del gramaje se lleva a cabo pesando en una balanza de precisión adecuada una muestra de papel de área conocida, expresando el resultado en gramos por metro cuadrado.



Las balanzas diseñadas expresamente para determinación de gramaje son del tipo a péndulo, contando con una canastilla o pinza para soportar la muestra y una escala curva en la cual no se registra el peso real de la muestra, sino directamente el peso por metro cuadrado que les es equivalente, en función de su peso y superficie. Cada balanza está prevista para pesar una determinada superficie de muestra y por lo tanto, como complemento de toda balanza, suelen proveerse plantillas metálicas que permiten el cortado de las muestras a la medida de la superficie necesaria. Tales plantillas suelen ser de forma cuadrangular y tener superficies que son alícuotas del metro cuadrado, por ejemplo 1/16, 1/10, etc., de metro cuadrado.

Toda norma de ensayo de gramaje siempre especifica, además de las condiciones de humedad y temperatura a que debe realizarse la determinación, las tolerancias en las medidas de las muestras de ensayo y de la precisión de la balanza a emplear, ya que tales factores afectan fundamentalmente los resultados.

Es conveniente acotar que, siendo el papel una lámina no estrictamente homogénea, la medida de superficie de la muestra que se utilice en la determinación del gramaje puede modificar los resultados; es por ésto que todas las normas de medición de gramaje siempre establecen que las muestras no tengan superficies menores que 500 cm2. Evaluar el gramaje sobre pequeñas muestras, por ejemplo, de 50 a 100 cm2, puede dar resultados que, ya sea por exceso o por defecto, no coincidan con los obtenidos con muestras del tamaño prescripto por las normas.

También, por la heterogeneidad característica del papel, no es posible esperar que el gramaje de muestras de una misma partida, e incluso de un mismo pliego, acusen repetibilidad y coincidencia absolutas respecto de un valor nominal determinado; siempre existe una variación, que depende fundamentalmente del tipo de material de que se trate, del nivel del gramaje, del tipo de máquina en que se lo fabrica y del volumen de la partida. En función de ésto siempre se fijan entre el fabricante y el comprador límites de tolerancia para el gramaje.

6.3.2- Espesor

El espesor es la medida de la distancia que media entre una y otra cara del papel.

Al igual que el gramaje, al cual lo vincula una íntima relación, el espesor afecta prácticamente todas las propiedades físicas del papel, siendo la variable de mayor incidencia sobre la rigidez del mismo.

La medición del espesor se lleva a cabo en aparatos denominados micrómetros. Estos instrumentos disponen de dos placas circulares, planas y paralelas, entre las que se coloca la muestra; la distancia entre esas placas, o sea el espesor del papel que las separa, es registrada en un dial. El resultado puede ser expresado en milímetros o en micrones (un micrón es 0,001 milímetro).

Como el papel es un material compresible y de cierta heterogeneidad en su espesor, son factores importantes en el ensayo del espesor, la fuerza con que se lo comprime en la determinación y el área sobre la que se ejerce esa fuerza, dicho de otra manera, el resultado depende de la presión a que se somete la muestra. Es por esta razón que las normas de medición especifican claramente la presión. Así, por ejemplo, las normas TAPPI de EE.UU., establecen una presión de 8 a 9 libras/pulgada cuadrada (0,49 a 0,63 Kg/cm2).



La constancia de espesor es un factor importante en la fabricación de estuches cuyo llenado se lleva a cabo en máquinas de envasamiento automático, tan utilizadas actualmente para productos de consumo masivo, ya que estas máquinas son de gran precisión y no admiten mayores tolerancias.

6.3.3- Densidad

Como ya se dijo, tanto el gramaje como el espesor de un papel afectan fundamentalmente sus propiedades físicas; por otra parte, ambas propiedades están íntimamente vinculadas. Permaneciendo constantes todas las demás variables, toda variación de gramaje en un papel involucra una variación de su espesor.

Para definir un papel resulta mucho más práctico que dar su gramaje y su espesor por separado, expresar ambas propiedades en una sola que las interrelaciona según lo hace la densidad.

La densidad del papel se obtiene efectuando el cociente entre su gramaje y su espesor, tal como se muestra a continuación:

Densidad = Gramaje en g/m2

Espesor en micrones

La densidad expresa el peso en gramos de 1 centímetro cúbico de papel.

A veces, en lugar de la densidad de un papel se expresa su volumen específico, que es la inversa de la densidad y se calcula como sigue:

Volumen Específico = Espesor en micrones Gramaje en g/m2

El volumen específico expresa el volumen en centímetros cúbicos que ocupa un gramo de papel.

Naturalmente, a medida que la densidad aumenta, el volumen específico baja y viceversa, dado que se trata de propiedades inversamente proporcionales.

La densidad constituye en alguna forma el medio de expresar numéricamente una cualidad muy subjetiva de los papeles, que se denomina "encarte" o "sonido".

Se dice que un papel es más o menos encartado o tiene más o menos encarte, según produzca más o menos sonido cuando se lo agita o sacude. Los papeles de mayor densidad tienen mayor encarte que los de menor densidad.

Un cartón blanco fofo o un cartón para bandejas es un ejemplo de material poco denso (mucho espesor para su gramaje), mientras que una cartulina tipo bristol es opuestamente un ejemplo de material denso (bajo espesor para su gramaje). En el ámbito de los papeles propiamente dichos cabe la misma relación entre un papel sanitario (tissue) y un papel manteca o para planos (glassine).

6.3 4- Formato

Salvo raras excepciones, los cartones y cartulinas se comercializan en forma de resmas; es decir 500 hojas de una medida de ancho por una medida de largo. A la expresión de la medida del largo por la medida del ancho, en centímetros, se la llama formato.



En nuestro medio tenemos los denominados formatos standard y formatos especiales. El formato standard para cartones, en general, es 76 x 200 cm; las cartulinas tienen dos formatos standard, 76 x 112 cm y 82 x 112 cm. Todo material cortado en diferentes medidas se califica como de formato especial.

Cuando un determinado trabajo no puede ser realizado a partir de los formatos standard, se recurre a un formato especial. En estos casos es conveniente consultar a la fábrica de papel sobre cuál es el ancho de su máquina (ancho de hoja) y cuáles son sus límites de medida de corte, a fin de determinar qué formato aprovecha mejor esas posibilidades. De no tomarse estas precauciones pueden muy bien limitarse las posibilidades de obtención del material o elevarse los costos del mismo.

Al especificar formato siempre debe indicarse la orientación que se pretende tenga la fibra respecto de ese formato. Si se desea que la fibra esté orientada paralelamente a la mayor medida de la hoja, el material se especifica como "con fibra a lo largo", mientras que en el caso contrario como "con fibra a lo ancho".

Si se tiene en cuenta cuanto influye la dirección de fibra sobre propiedades tales como la estabilidad dimensional, rigidez, comportamiento en el troquelado, etc., se comprenderá la importancia que tiene indicar su disposición dentro del formato y en relación con la disposición de los estuches dentro de ese mismo formato.

6.3.5- Dirección de Fibra

Dada la forma en que se fabrica el papel, las fibras que lo componen tienden a orientarse preponderantemente en la dirección de marcha de la máquina. Por tal causa, en el papel se crea una "textura o grano", que le da propiedades diferentes según la dirección que se considere. De todas las direcciones posibles, hay dos que son las principales: la dirección longitudinal o de máquina y la dirección transversal o normal a la de máquina. A la dirección longitudinal o de la máquina se le suele llamar también dirección de fibra, debido a que es en esta dirección que se orienta la mayor parte de las fibras.

La dirección de fibra debe ser tomada muy en cuenta en la medición de las propiedades físicas y aún ópticas del papel, dado que los resultados que se obtienen dependen de ella. Así por ejemplo, la resistencia a la tracción y la rigidez son mayores en la dirección longitudinal que en la transversal, mientras que la resistencia al rasgado se comporta en modo inverso. La estabilidad dimensional es mayor en la dirección longitudinal que en transversal.

Por todas estas razones, la dirección de fibra constituye un factor que no puede descuidarse al diseñar un envase, ya que de su disposición depende la obtención de máximo y racional provecho de los atributos del material y por consiguiente, el logro de un mejor envase.

Hay varios métodos para determinar la dirección de máquina y la dirección transversal de un papel. Algunos de los que mejor se adaptan para los cartones y cartulinas son las siguientes:

1.-Por determinación de la resistencia a la tracción sobre tiras cortadas en cada una de las dos direcciones principales. El mayor valor corresponde a la dirección de fibra.

2.-Rasgando a mano un trozo de muestra, se notará menor resistencia en la dirección de fibra. En los cartones hechos en máquinas a tambor, dada la mayor orientación de fibra, cuando se



efectúa el rasgado en la dirección transversal, la rotura siempre tiende a desviar su curso hacia la dirección de fibra.

3.-Por la marcada diferencia de rigidez entre ambas direcciones. Cortando dos tiras lo suficientemente largas, una en cada dirección principal, y sosteniéndolas con la mano, adyacentes y orientadas horizontalmente, se notará que una de ellas se curva más que la otra: la que menos se curva corresponde a la dirección de fibra.

4.-Humedeciendo con agua una de las superficies de un pequeño cuadrado de la muestra, se notará que el mismo se curva o encaracola respecto de un eje que resulta paralelo a la dirección de fibra. Ello se debe a que el agua hace expandir las capas de la superficie humedecida y que esa expansión es mayor en la dirección transversal que en la longitudinal.

6.3.6- Rigidez

Rigidez es la propiedad inversa a flexibilidad, siendo flexibilidad la capacidad de un material para doblarse, arquearse o curvarse.

El grado de rigidez de un papel depende de la capacidad que las capas pertenecientes a la curva exterior de la hoja arqueada tengan para estirarse, y por otra parte, de la capacidad que las capas pertenecientes a la curva inferior de esa misma hoja tengan para resistir la compresión (véase la figura Nº6).

Figura Nº6

Entre otros factores que determinan la rigidez, figura el tipo de pasta. En general, las pastas más leñosas o lignificadas, tales como las mecánicas, semiquímicas sin blanquear, conceden más rigidez que las depuradas o blanqueadas. La pasta mecánica es particularmente efectiva en el logro de rigidez. La buena rigidez que exhiben las cartulinas forradas se debe al alto contenido de pasta mecánica con que cuentan en su soporte.

La rigidez es una de las más importantes propiedades de una cartulina destinada a la confección de envases plegadizos, dado que la utilidad de un envase de este tipo depende en gran medida de su capacidad para no deformarse o combarse, ya sea por la presión o peso del producto que envasa como por los esfuerzos a que los somete el manipuleo.

La rigidez no es una propiedad que se manifieste igualmente en todas las direcciones de una hoja de papel. Es siempre máxima en la dirección de máquina y mínima en la dirección transversal de máquina. Para comprobarlo basta flexionar una hoja de papel cortada en forma cuadrada, respecto de uno y otro eje central, y se notará la diferencia de resistencia a la flexión que, alternadamente, manifiesta la hoja. En general, la relación de rigidez entre la dirección de máquina y la dirección transversal de máquina es de 3 o 4:1 para cartones fabricados en máquinas a tambor, y de alrededor de 2:1 para los fabricados en máquinas fourdrinier.

Como ya se dijo antes, el gramaje y el espesor tienen íntima relación con la rigidez de un papel; una medida de esa relación la da el hecho de que la rigidez de un cartón hecho en máquina a tambor es



proporcional al cubo del espesor, cuando la densidad permanece constante, según puede verse en la figura Nº7.

Figura Nº7

Es de suma utilidad recordar esta relación. Cuando se está en la búsqueda de mayor rigidez de un estuche, un pequeño aumento del gramaje otorga multiplicados beneficios en la rigidez.

Para evaluar la rigidez existen varios instrumentos. Todos ellos someten al papel a una flexión comprendida dentro de su límite elástico: es decir, sin llegar a quebrarlo, y están basados en alguno de los siguientes principios:

1.- Medición de la fuerza requerida para curvar una tira de papel en un ángulo dado.2.- Medición del ángulo a que es curvada una tira de papel al estar sujeta a una fuerza definida.3.- Medición del ángulo a que se curva una tira de papel bajo su propio peso, cuando la mantiene

en una posición horizontal fija.

Posiblemente el instrumento más apropiado para medir la rigidez de un cartón o cartulina sea el llamado TABER, que se basa en el primero de los principios enunciados.

6.3.7- Comportamiento en el troquelado

Una de las operaciones a que se somete todo material destinado a la fabricación de estuches es el troquelado. El troquelado involucra en realidad dos operaciones simultáneas, que son: el cortado de los estuches a partir del pliego, y el trazado o marcado de las líneas de plegado que constituyen las aristas del estuche armado. Es este último aspecto del troquelado el que vamos a discutir en este ítem.

“Un material destinado a la fabricación de estuches plegadizos tiene que tener la suficiente elasticidad y resistencia como para aceptar el trazado y posterior plegado, sin que muestre quebraduras o roturas que perjudiquen estética y físicamente el estuche que va a constituir”.

Cuando un cartón o cartulina se pliega, en las capas exteriores se generan fuerzas de tracción al mismo tiempo que en las capas inferiores se crean fuerzas de compresión (véase la figura Nº8).



Figura Nº8

Si esas fuerzas sobrepasan el límite de elasticidad y de resistencia a la tracción de las capas exteriores, puede producirse la rotura de las mismas, según se grafica en la figura Nº9.

Para evitar que ocurra este percance y además para dar lugar a un plegado preciso y rectilíneo se recurre al trazado. El trazado se lleva a cabo en prensas, que sobre la placa superior poseen reglas y sobre la placa inferior, en posición coincidente, ranuras o muescas.

Al accionar la prensa, el pliego a troquelar, que se coloca entre ambas placas, es hendido, o marcado por las reglas, que penetran en cierta medida dentro de las ranuras, estampándose así las líneas de doblado o trazaduras (véase figura Nº10).

Este hendido del cartón provoca una delaminación o separación de capas, localizada, que favorece la formación de un fuelle que alivia las tensiones en el doblado, tal como puede verse en la figura Nº11.

Figura Nº9

Figura Nº10

Figura Nº11



La formación de este fuelle por delaminación se cumple exclusivamente en los materiales multicapa; de ahí el mejor comportamiento en el troquelado que ofrecen las cartulinas forradas, totalmente elaboradas en máquina a tambor.

En los materiales simples o de una sola capa, el trazado, aunque útil y necesario, siempre tiende a quebrarlos o debilitarlos.

La dirección de fibra es importante en relación con el troquelado. Todo material es más resistente al troquelado en la dirección transversal a la dirección de fibra, debido justamente a que los esfuerzos del trazado y posterior doblado se manifiestan según la dirección de fibra, que es aquella en que el papel acusa su mayor elasticidad y resistencia a la tracción.

El comportamiento al troquelado de un material suele medirse en la práctica plegándolo con los dedos en una y otra dirección principal, o a 45 con la dirección de fibra,y observando las plegaduras para determinar si se producen quebraduras. Esta prueba, no obstante, es muy agresiva y sólo la superan aquellos materiales sobredimensionados en resistencia.

El mejor método de prueba es someter una muestra del material en ensayo a condiciones similares a las del proceso de troquelado. Para ello existen instrumentos de laboratorio denominados medidores de plegabilidad, siendo uno de los más conocidos el PATRA (desarrollado por la Printing Allied Trades Research Association de Inglaterra), que permite establecer el espesor de regla, ancho de ranura y profundidad de trazado adecuado para cada tipo de material.

6.3.8- Resistencias Mecánicas

Bajo esta denominación se quiere agrupar a todas esas propiedades físicas que normalmente se evalúan en un papel para determinar su fortaleza, entre las que se destacan la resistencia a la tracción, al reventado, o a la explosión y al rasgado.

Este tipo de propiedades se mide muy especialmente en papeles de embalaje o destinados a la fabricación de cartones corrugados; es decir, en aquellos materiales que tienen que resistir pesadas cargas y trato rudo. En el área de los cartones y cartulinas, salvo casos muy específicos, como en general están destinados a la fabricación de estuches de tamaño relativamente reducido, cuya resistencia sobrepasa normalmente los esfuerzos a que los somete el llenado, el peso o forma del producto y el trato en el uso, no resulta de interés medir sus resistencias mecánicas.


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