Papel - Paper

Papel
Varios productos hechos de papel.JPG
Escribe Material fino
Propiedades físicas
Densidad (ρ) De 10 gsm a 3000 gsm
Papel
Papel (caracteres chinos) .svg
"Papel" en caracteres chinos tradicionales (arriba) y simplificado (abajo)
Chino tradicional
Chino simplificado

El papel es un material de hoja delgada que se produce al procesar mecánica o químicamente fibras de celulosa derivadas de madera , trapos , pastos u otras fuentes vegetales en agua , drenando el agua a través de una malla fina dejando la fibra distribuida uniformemente en la superficie, seguido de prensado y secado. Aunque el papel se fabricaba originalmente en hojas sueltas a mano, casi todo ahora se fabrica en máquinas grandes, algunas fabrican bobinas de 10 metros de ancho, a 2000 metros por minuto y hasta 600 000 toneladas al año. Es un material versátil con muchos usos, que incluyen impresión , empaque, decoración, escritura , limpieza , papel de filtro, papel tapiz, papel para guardas de libros, papel de conservación, encimeras laminadas, papel higiénico, papel moneda y de seguridad y una serie de procesos industriales y de construcción.

El proceso de fabricación de papel se desarrolló en el este de Asia, probablemente China , al menos ya en el año 105 d.C., por el eunuco de la corte Han , Cai Lun , aunque los primeros fragmentos arqueológicos de papel se derivan del siglo II a.C. en China. La industria moderna de la pulpa y el papel es global, con China a la cabeza de su producción y Estados Unidos a continuación.

Historia

Papel de envolver de cáñamo , China, c. 100 a. C.

Los fragmentos arqueológicos más antiguos conocidos del precursor inmediato del papel moderno datan del siglo II a. C. en China . El proceso de fabricación de papel de pulpa se atribuye a Cai Lun , un siglo 2 EC Han corte eunuco .

Se ha dicho que el conocimiento de la fabricación de papel se transmitió al mundo islámico después de la Batalla de Talas en 751 EC cuando dos fabricantes de papel chinos fueron capturados como prisioneros. Aunque la veracidad de esta historia es incierta, poco después se empezó a fabricar papel en Samarcanda . En el siglo XIII, el conocimiento y los usos del papel se extendieron desde Oriente Medio hasta la Europa medieval , donde se construyeron las primeras fábricas de papel accionadas por agua . Debido a que el papel se introdujo en Occidente a través de la ciudad de Bagdad, primero se lo llamó bagdatikos . En el siglo XIX, la industrialización redujo en gran medida el costo de fabricación del papel. En 1844, el inventor canadiense Charles Fenerty y el inventor alemán Friedrich Gottlob Keller desarrollaron de forma independiente procesos para la pulpa de fibras de madera.

Fuentes tempranas de fibra

Antes de la industrialización de la producción de papel, la fuente de fibra más común eran las fibras recicladas de textiles usados, llamados trapos. Los trapos eran de cáñamo , lino y algodón . El jurista alemán Justus Claproth inventó un proceso para eliminar las tintas de impresión del papel reciclado en 1774. Hoy en día, este método se denomina destintado . No fue hasta la introducción de la pulpa de madera en 1843 que la producción de papel no dependió de materiales reciclados de traperos .

Etimología

La palabra papel se deriva etimológicamente del papiro latino , que proviene del griego πᾰ́πῡρος ( pápūros ), la palabra para la planta de papiro Cyperus . El papiro es un material grueso parecido al papel producido a partir de la médula de la planta del papiro Cyperus , que se utilizó en el antiguo Egipto y otras culturas mediterráneas para escribir antes de la introducción del papel. Aunque la palabra papel se deriva etimológicamente del papiro , los dos se producen de manera muy diferente y el desarrollo del primero es distinto del desarrollo del segundo. El papiro es una laminación de fibra vegetal natural, mientras que el papel se fabrica a partir de fibras cuyas propiedades han sido modificadas por la maceración.

Fabricación de papel

Fabricación de pasta química

Para hacer pulpa de madera, un proceso químico de pulpa separa la lignina de la fibra de celulosa . Se utiliza un licor de cocción para disolver la lignina , que luego se lava de la celulosa ; esto preserva la longitud de las fibras de celulosa. El papel elaborado con pulpas químicas también se conoce como papel sin madera (que no debe confundirse con el papel sin árboles ); esto se debe a que no contienen lignina, que se deteriora con el tiempo. La pulpa también se puede blanquear para producir papel blanco, pero esto consume el 5% de las fibras. Los procesos de fabricación de pasta química no se utilizan para fabricar papel hecho de algodón, que ya es 90% de celulosa.

La estructura microscópica del papel: Micrografía de papel autofluorescente bajo iluminación ultravioleta . Las fibras individuales de esta muestra tienen un diámetro de alrededor de 10 µm .

Hay tres procesos principales de fabricación de pasta química: el proceso de sulfito se remonta a la década de 1840 y era el método dominante antes de la Segunda Guerra Mundial. El proceso kraft , inventado en la década de 1870 y utilizado por primera vez en la de 1890, es ahora la estrategia más comúnmente practicada; una de sus ventajas es que la reacción química con la lignina produce calor, que se puede utilizar para hacer funcionar un generador. La mayoría de las operaciones de fabricación de pasta que utilizan el proceso kraft son contribuyentes netos a la red eléctrica o utilizan la electricidad para hacer funcionar una fábrica de papel adyacente. Otra ventaja es que este proceso recupera y reutiliza todos los reactivos químicos inorgánicos. La pulpa de sosa es otro proceso especial que se utiliza para pulpar pajitas , bagazo y maderas duras con alto contenido de silicato .

Despulpado mecánico

Hay dos pulpas mecánicas principales: pulpa termomecánica (TMP) y pulpa de madera molida (GW). En el proceso de TMP, la madera se astilla y luego se introduce en refinadores calentados con vapor, donde las astillas se exprimen y se convierten en fibras entre dos discos de acero. En el proceso de la madera molida, los troncos descortezados se introducen en trituradoras donde se presionan contra piedras giratorias para convertirlos en fibras. El despulpado mecánico no elimina la lignina , por lo que el rendimiento es muy alto,> 95%; sin embargo, la lignina hace que el papel así producido se vuelva amarillo y se vuelva quebradizo con el tiempo. Las pastas mecánicas tienen fibras bastante cortas, lo que produce un papel débil. Aunque se requieren grandes cantidades de energía eléctrica para producir pulpa mecánica, cuesta menos que la química.

Pulpa sin tinta

Los procesos de reciclaje de papel pueden utilizar pulpa producida química o mecánicamente; mezclándolo con agua y aplicando una acción mecánica, los enlaces de hidrógeno en el papel se pueden romper y las fibras se separan nuevamente. La mayor parte del papel reciclado contiene una proporción de fibra virgen en aras de la calidad; En términos generales, la pulpa destintada es de la misma calidad o más baja que el papel recolectado del que se hizo.

Hay tres clasificaciones principales de fibra reciclada:

  • Molino roto o desperdicio interno del molino: esto incorpora cualquier papel de calidad inferior o de cambio de grado fabricado dentro de la propia fábrica de papel, que luego vuelve al sistema de fabricación para volver a convertirse en papel. Este papel que no cumple con las especificaciones no se vende y, por lo tanto, a menudo no se clasifica como fibra reciclada recuperada genuina; sin embargo, la mayoría de las fábricas de papel han estado reutilizando su propia fibra de desecho durante muchos años, mucho antes de que el reciclaje se hiciera popular.
  • Desechos previos al consumo: estos son desechos de corte y procesamiento, como recortes de guillotina y desechos en blanco de sobres; se genera fuera de la fábrica de papel y potencialmente podría ir al vertedero, y es una auténtica fuente de fibra reciclada; incluye los desechos de preconsumo destintado (material reciclado que se ha impreso pero que no llegó a su uso final previsto, como desechos de impresoras y publicaciones no vendidas).
  • Residuos posconsumo: fibra de papel que se ha utilizado para el uso final previsto e incluye residuos de oficina, papel de revistas y papel de periódico. Como la gran mayoría de este material se ha impreso, ya sea digitalmente o por medios más convencionales como la litografía o el huecograbado, se reciclará como papel impreso o se someterá primero a un proceso de destintado.

Los papeles reciclados pueden fabricarse con materiales 100% reciclados o mezclarse con pulpa virgen, aunque (generalmente) no son tan fuertes ni tan brillantes como los papeles fabricados con esta última.

Aditivos

Además de las fibras, las pulpas pueden contener cargas como tiza o arcilla china , que mejoran sus características para la impresión o escritura. Los aditivos para el encolado pueden mezclarse con él o aplicarse a la banda de papel más adelante en el proceso de fabricación; el propósito de dicho apresto es establecer el nivel correcto de absorbencia de la superficie para adaptarse a la tinta o pintura.

Producir papel

Fábrica de papel en Mänttä-Vilppula , Finlandia

La pulpa se alimenta a una máquina de papel, donde se forma como una banda de papel y el agua se elimina presionando y secando.

Al presionar la hoja se elimina el agua a la fuerza. Una vez expulsada el agua de la sábana, se utiliza un tipo especial de fieltro, que no debe confundirse con el tradicional, para recoger el agua. Al hacer papel a mano, se utiliza una hoja secante.

El secado implica el uso de aire o calor para eliminar el agua de las hojas de papel. En los primeros días de la fabricación de papel, esto se hacía colgando las sábanas como si fueran ropa sucia; en tiempos más modernos, se utilizan diversas formas de mecanismos de secado con calor. En la máquina de papel, el más común es el secador de latas calentado con vapor. Estos pueden alcanzar temperaturas superiores a 200 ° F (93 ° C) y se utilizan en secuencias largas de más de cuarenta latas donde el calor producido por estos puede secar fácilmente el papel a menos del seis por ciento de humedad.

Refinamiento

A continuación, el papel puede someterse a un encolado para alterar sus propiedades físicas para su uso en diversas aplicaciones.

En este punto, el papel no está recubierto . El papel revestido tiene una capa delgada de material como carbonato de calcio o arcilla china aplicada en uno o ambos lados para crear una superficie más adecuada para tramas de medios tonos de alta resolución . (Los papeles no estucados rara vez son adecuados para pantallas de más de 150 lpp). Los papeles estucados o no estucados pueden pulir sus superficies mediante calandrado . Los papeles estucados se dividen en mate, semimate o sedoso y brillante. Los papeles brillantes proporcionan la mayor densidad óptica en la imagen impresa.

A continuación, el papel se alimenta en bobinas si se va a utilizar en prensas de impresión en bobina, o se corta en hojas para otros procesos de impresión u otros fines. Las fibras del papel corren básicamente en la dirección de la máquina. Las hojas se cortan normalmente de "fibra larga", es decir, con la fibra paralela a la dimensión más larga de la hoja. El papel de formulario continuo (o material de oficina continuo) se corta al ancho con agujeros perforados en los bordes y se pliega en pilas.

Grano de papel

Todo el papel producido por máquinas de papel como la máquina Fourdrinier es papel tejido, es decir, la malla de alambre que transporta la banda deja un patrón que tiene la misma densidad a lo largo de la veta del papel y a lo largo de la veta. Acabados texturizados, marcas de agua y los patrones de alambre imitando hechos a mano laid papel pueden ser creados por el uso de rodillos apropiados en las etapas posteriores de la máquina.

El papel tejido no presenta "tendidos", que son pequeñas líneas regulares que se dejan en el papel cuando se hace a mano en un molde hecho de hileras de alambres de metal o bambú. Los laidlines están muy juntos. Corren perpendiculares a las "líneas de cadena", que están más separadas. De manera similar, el papel hecho a mano exhibe "bordes decorados" o bordes ásperos y plumosos.

Aplicaciones

Papel moneda de diferentes países

El papel se puede producir con una amplia variedad de propiedades, dependiendo de su uso previsto.

Artículos publicados, escritos o informativos

  • Para representar valor : papel moneda , billete de banco , cheque , seguridad (ver papel de seguridad ), comprobante , boleto
  • Para almacenar información : libro , cuaderno , papel cuadriculado , tarjeta perforada , papel fotográfico
  • Para materiales publicados, publicaciones y materiales de lectura: libros, periódicos, revistas, carteles, folletos, mapas, letreros, etiquetas, anuncios, vallas publicitarias.
  • Para uso individual : diario , cuadernos, blocs de notas, diarios de blocs de notas, agendas, notas para recordarse, etc .; para uso personal temporal: papel borrador
  • Para uso comercial y profesional: papel de fotocopiadora, papel de contabilidad, papel de mecanografía, papel de impresora de computadora. Papel especializado para formularios y documentos como facturas, recibos, tickets, comprobantes, facturas, contratos, formularios oficiales, convenios.
  • Para la comunicación : entre individuos y / o grupos de personas: carta , postales, correo aéreo, telegramas, papel periódico , cartulina
  • Para organizar y enviar documentos : sobres, carpetas de archivos, embalajes, carpetas de bolsillo, carpetas de partición.
  • Para trabajos y usos artísticos; papel de dibujo, pasteles, acuarelas, blocs de dibujo , dibujos al carboncillo ,
  • Para artículos impresos especiales utilizando formas de papel más elegantes; estacionario, pergamino,

Embalaje y usos industriales

Se estima que las soluciones de almacenamiento en papel capturaron el 0,33% del total en 1986 y solo el 0,007% en 2007, aunque en términos absolutos la capacidad mundial para almacenar información en papel aumentó de 8,7 a 19,4 petabytes . Se estima que en 1986 las cartas postales en papel representaban menos del 0,05% de la capacidad mundial de telecomunicaciones, con una tendencia a la baja pronunciada tras la introducción masiva de tecnologías digitales.

El papel tiene un papel importante en las artes visuales. Se utiliza por sí solo para formar formas y collages bidimensionales y tridimensionales . También ha evolucionado hasta convertirse en un material estructural utilizado en el diseño de muebles. El papel de acuarela tiene una larga historia de producción y uso.

Tipos, espesores y pesos

La cartulina y el papel para manualidades vienen en una amplia variedad de texturas y colores.

El grosor del papel a menudo se mide por calibre, que normalmente se expresa en milésimas de pulgada en los Estados Unidos y en micrómetros (µm) en el resto del mundo. El papel puede tener un grosor de entre 0,07 y 0,18 milímetros (0,0028 y 0,0071 pulgadas).

El papel se caracteriza a menudo por su peso. En los Estados Unidos, el peso es el peso de una resma (paquete de 500 hojas) de diferentes "tamaños básicos" antes de que el papel se corte al tamaño que se vende a los clientes finales. Por ejemplo, una resma de papel de 216 mm × 279 mm (20 libras, 8,5 pulg. × 11 pulg.) Pesa 5 libras porque se ha cortado de hojas más grandes en cuatro pedazos. En los Estados Unidos, el papel de impresión generalmente pesa 20 libras, 24 libras, 28 libras o 32 libras como máximo. La cartulina de cobertura es generalmente de 68 libras y 110 libras o más se considera cartulina .

En Europa y otras regiones que utilizan el sistema de encolado de papel ISO 216 , el peso se expresa en gramos por metro cuadrado (g / m 2 o normalmente solo g) de papel. El papel de impresión tiene generalmente entre 60 gy 120 g. Todo lo que pese más de 160 g se considera cartulina. Por tanto, el peso de una resma depende de las dimensiones del papel y de su grosor.

La mayor parte del papel comercial que se vende en América del Norte se corta en tamaños de papel estándar según las unidades habituales y se define por el largo y el ancho de una hoja de papel.

El sistema ISO 216 utilizado en la mayoría de los demás países se basa en el área de la superficie de una hoja de papel, no en el ancho y el largo de una hoja. Fue adoptado por primera vez en Alemania en 1922 y generalmente se extendió a medida que las naciones adoptaron el sistema métrico. El papel de tamaño estándar más grande es A0 (A cero), que mide un metro cuadrado (aprox. 1189 × 841 mm). A1 tiene la mitad del tamaño de una hoja de A0 (es decir, 594 mm × 841 mm), de modo que dos hojas de A1 colocadas una al lado de la otra equivalen a una hoja de A0. A2 es la mitad del tamaño de una hoja de A1, y así sucesivamente. Los tamaños comunes que se utilizan en la oficina y el hogar son A4 y A3 (A3 es el tamaño de dos hojas A4).

La densidad de las gamas de papel a partir de 250 kg / m 3 (16 lb / pies cúbicos) para papel de tejido a 1 500  kg / m 3 (94 lb / pies cúbicos) para algún papel de la especialidad. El papel de impresión pesa aproximadamente 800 kg / m 3 (50 lb / pies cúbicos).

El papel se puede clasificar en siete categorías:

  • Papeles de imprenta de amplia variedad.
  • Papeles de envolver para la protección de bienes y mercancías. Esto incluye papeles encerados y kraft.
  • Papel de escribir adecuado para los requisitos de papelería. Esto incluye el libro mayor, el banco y el papel bond.
  • Papeles secantes que contienen poco o ningún tamaño.
  • Papeles de dibujo generalmente con superficies rugosas utilizados por artistas y diseñadores, incluido el papel de cartucho.
  • Papeles hechos a mano, incluidos la mayoría de papeles decorativos, papeles Ingres , papeles y tejidos japoneses , todos caracterizados por la falta de dirección de la veta.
  • Papeles especiales que incluyen papel de fumar, papel higiénico y otros papeles industriales.

Algunos tipos de papel incluyen:

Estabilidad del papel

Gran parte del papel primitivo elaborado a partir de pulpa de madera contenía cantidades significativas de alumbre , una variedad de sal de sulfato de aluminio que es significativamente ácida . Se añadió alumbre al papel para ayudar a aprestar , haciéndolo algo resistente al agua para que las tintas no se "corrieran" ni se esparcieran incontrolablemente. Los primeros fabricantes de papel no se dieron cuenta de que el alumbre que agregaban generosamente para curar casi todos los problemas encontrados al hacer su producto eventualmente sería perjudicial. Las fibras de celulosa que componen el papel son hidrolizadas por ácido y la presencia de alumbre eventualmente degrada las fibras hasta que el papel se desintegra en un proceso conocido como " fuego lento ". Los documentos escritos en papel de trapo son significativamente más estables. El uso de aditivos no ácidos para fabricar papel es cada vez más frecuente y la estabilidad de estos papeles es un problema menor.

El papel elaborado con pasta mecánica contiene cantidades importantes de lignina , un componente importante de la madera. En presencia de luz y oxígeno, la lignina reacciona para dar materiales amarillos, por lo que el papel de periódico y otros papeles mecánicos se amarillean con el tiempo. El papel elaborado con pasta kraft blanqueada o al sulfito no contiene cantidades significativas de lignina y, por lo tanto, es más adecuado para libros, documentos y otras aplicaciones donde la blancura del papel es esencial.

El papel hecho con pulpa de madera no es necesariamente menos duradero que un papel de trapo. El comportamiento de envejecimiento de un papel está determinado por su fabricación, no por la fuente original de las fibras. Además, las pruebas patrocinadas por la Biblioteca del Congreso demuestran que todo el papel corre el riesgo de descomposición por ácido, porque la celulosa en sí misma produce ácidos fórmico, acético, láctico y oxálico.

La pulpa mecánica rinde casi una tonelada de pulpa por tonelada de madera seca utilizada, razón por la cual las pulpas mecánicas a veces se denominan pulpas de "alto rendimiento". Con casi el doble de rendimiento que la pulpa química, las pulpas mecánicas suelen ser más baratas. Los libros de bolsillo y los periódicos del mercado masivo tienden a utilizar papeles mecánicos. Los editores de libros tienden a usar papel libre de ácido , hecho de pulpas químicas totalmente blanqueadas para libros de tapa dura y de bolsillo comercial .

Impacto medioambiental

La producción y el uso de papel tiene una serie de efectos adversos sobre el medio ambiente.

El consumo mundial de papel ha aumentado un 400% en los últimos 40 años, lo que ha provocado un aumento de la deforestación , y el 35% de los árboles talados se utilizan para la fabricación de papel. La mayoría de las empresas papeleras también plantan árboles para ayudar a que los bosques vuelvan a crecer. La tala de bosques primarios representa menos del 10% de la pulpa de madera, pero es uno de los temas más controvertidos.

Los desechos de papel representan hasta el 40% del total de desechos producidos en los Estados Unidos cada año, lo que suma 71.6 millones de toneladas de desechos de papel por año solo en los Estados Unidos. El trabajador de oficina promedio en los EE. UU. Imprime 31 páginas todos los días. Los estadounidenses también consumen alrededor de 16 mil millones de vasos de papel al año.

El blanqueo convencional de pulpa de madera utilizando cloro elemental produce y libera al medio ambiente grandes cantidades de compuestos orgánicos clorados , incluidas las dioxinas cloradas . Las dioxinas están reconocidas como contaminantes ambientales persistentes, reguladas internacionalmente por el Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes . Las dioxinas son altamente tóxicas y los efectos sobre la salud de los seres humanos incluyen problemas reproductivos, de desarrollo, inmunes y hormonales. Se sabe que son cancerígenos. Más del 90% de la exposición humana se produce a través de los alimentos, principalmente carne, lácteos, pescado y mariscos, ya que las dioxinas se acumulan en la cadena alimentaria en el tejido graso de los animales.

Las industrias de la pulpa de papel y la impresión emitieron juntas alrededor del 1% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en 2010 y alrededor del 0,9% en 2012, pero menos que las pantallas: las tecnologías digitales emitieron aproximadamente el 4% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero en el año 2019 y el número puede ser dos veces mayor para el año 2025.

Futuro

Algunos fabricantes han comenzado a utilizar una alternativa nueva y significativamente más ecológica a los envases de plástico expandido. Hecho de papel y conocido comercialmente como PaperFoam, el nuevo envase tiene propiedades mecánicas muy similares a las de algunos envases de plástico expandido, pero es biodegradable y también se puede reciclar con papel normal.

Con las crecientes preocupaciones ambientales sobre los recubrimientos sintéticos (como el PFOA ) y los precios más altos de los productos petroquímicos basados ​​en hidrocarburos, existe un enfoque en la zeína (proteína de maíz) como recubrimiento para papel en aplicaciones con alto contenido de grasa, como las bolsas de palomitas de maíz.

Además, los materiales sintéticos como Tyvek y Teslin se han introducido como material de impresión como un material más duradero que el papel.

Ver también

Citas

Referencias generales

Otras lecturas

enlaces externos