Papel
Definición
| Papel | |
 "Papel" en caracteres chinos tradicionales (arriba) y simplificados (abajo) | |
| Chino tradicional | 紙 |
|---|---|
| Chino simplificado | 纸 |
| Transcripción | |
Se dice que el proceso de fabricación de papel se desarrolló en China a principios del siglo II d. C., posiblemente ya en el año 105 dC, por el eunuco de la corte Han, Cai Lun, aunque los primeros fragmentos arqueológicos de papel proceden del siglo II a. China. La industria moderna de la pulpa y el papel es global, con China liderando su producción y los Estados Unidos justo detrás.
Historia
Los fragmentos arqueológicos más antiguos conocidos del precursor inmediato del papel moderno datan del siglo II aC en China. El proceso de fabricación de papel de pulpa se atribuye a Cai Lun, un eunuco de la corte Han del siglo II dC.
En el siglo XIII, el conocimiento y los usos del papel se extendieron desde China a través del Medio Oriente 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 de papel. En 1844, el inventor canadiense Charles Fenerty y el alemán FG Keller desarrollaron de forma independiente procesos para despulpar fibras de madera.
Primeras fuentes de fibra
Antes de la industrialización de la producción de papel, la fuente de fibra más común eran fibras recicladas de textiles usados, llamados trapos. Los trapos eran de cáñamo, lino y algodón. Un proceso para eliminar tintas de impresión de papel reciclado fue inventado por el jurista alemán Justus Claproth en 1774. Hoy este método se llama destintado. No fue hasta la introducción de la pulpa de madera en 1843 que la producción de papel no dependía de los materiales reciclados de los traperos.
Etimología
La palabra "papel" se deriva etimológicamente del papiro latino , que proviene del griego πάπυρος ( papuros ), la palabra para la planta del papiro Cyperus . El papiro es un material grueso, parecido al papel, producido a partir de la médula de la planta de papiro Cyperus , que se utilizó en el antiguo Egipto y otras culturas mediterráneas para escribir antes de la introducción del papel en Oriente Medio y Europa. Aunque el papel de la palabra 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 fibras vegetales naturales, mientras que el papel se fabrica a partir de fibras cuyas propiedades se han modificado por maceración.
Fabricación de papel
Pulpa química
Para hacer pulpa de la madera, un proceso químico de despulpado separa la lignina de las fibras de celulosa. Esto se logra disolviendo lignina en un licor de cocción, de modo que pueda lavarse de la celulosa; esto preserva la longitud de las fibras de celulosa. El papel hecho de pulpas químicas también se conoce como papeles sin madera, no debe confundirse con papel sin árboles; esto es porque no contienen lignina, que se deteriora con el tiempo. La pulpa también puede blanquearse para producir papel blanco, pero esto consume el 5% de las fibras; Los procesos de fabricación de pasta química no se utilizan para hacer papel hecho de algodón, que ya es 90% de celulosa.
Existen tres procesos principales de fabricación de pasta química: el proceso de sulfito se remonta a la década de 1840 y fue el método predominante antes de la segunda guerra mundial. El proceso kraft, inventado en la década de 1870 y utilizado por primera vez en la década de 1890, es ahora la estrategia más comúnmente practicada, una de sus ventajas es la reacción química con la lignina, que produce calor, que puede usarse para hacer funcionar un generador. La mayoría de las operaciones de despulpado que utilizan el proceso de kraft son contribuyentes netos a la red eléctrica o utilizan la electricidad para operar una fábrica de papel adyacente. Otra ventaja es que este proceso recupera y reutiliza todos los reactivos químicos inorgánicos. La fabricación de pulpa de soda es otro proceso especializado que se usa para pulpa de pajuelas, bagazo y maderas duras con alto contenido de silicato.
Pulpa mecánica
Hay dos pulpas mecánicas principales: pulpa termomecánica (TMP) y pulpa de madera molida (GW). En el proceso TMP, la madera se astilla y luego se introduce en refinadores calentados con vapor, donde las virutas se comprimen y se convierten en fibras entre dos discos de acero. En el proceso de leña, los troncos descortezados se introducen en molinos donde se los presiona contra piedras giratorias para convertirlas en fibras. La pulpa mecánica no elimina la lignina, por lo que el rendimiento es muy alto,> 95%, sin embargo, hace que el papel así producido se vuelva amarillo y se vuelva frágil con el tiempo. Las pulpas mecánicas tienen fibras bastante cortas, produciendo así papel débil. Aunque se requieren grandes cantidades de energía eléctrica para producir pulpa mecánica, cuesta menos que el tipo químico.
Pulpa sin tinta
Los procesos de reciclaje de papel pueden usar pulpa producida química o mecánicamente; al mezclarlo con agua y aplicar una acción mecánica, los enlaces de hidrógeno en el papel se pueden romper y las fibras se pueden volver a separar. La mayoría del papel reciclado contiene una proporción de fibra virgen en aras de la calidad; en términos generales, la pulpa sin tinta es de la misma calidad o más baja que el papel recogido desde el que se fabricó.
Hay tres clasificaciones principales de fibra reciclada:
- Mill broke o waste interno de la fábrica: 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 pulirse nuevamente en papel. Tal papel fuera de especificación no se vende y, por lo tanto, a menudo no se clasifica como fibra reciclada regenerada genuina, sin embargo, la mayoría de las fábricas de papel han estado reutilizando su propia fibra durante muchos años, mucho antes de que el reciclaje se hiciera popular.
- Residuos de preconsumo: se trata de desperdicios no procesados y procesados, como los adornos de guillotina y los residuos de sobre en blanco; se genera fuera de la fábrica de papel y potencialmente podría ir a vertedero, y es una fuente genuina de fibra reciclada; incluye preconsumidor sin tinta (material reciclado que se imprimió pero que no alcanzó su uso final previsto, como desechos de impresoras y publicaciones no vendidas).
- Residuos postconsumo: esta es la fibra del papel que se ha utilizado para su uso final previsto e incluye residuos de oficina, periódicos de revistas y papel de periódico. Como la gran mayoría de este material ha sido impreso, ya sea digitalmente o por medios más convencionales, como litografía o huecograbado, se reciclará como papel impreso o se someterá primero a un proceso de destintado.
Los papeles reciclados pueden estar hechos de materiales 100% reciclados o mezclados con pulpa virgen, aunque (en general) no son tan fuertes ni tan brillantes como los papeles hechos con estos últimos.
Aditivos
Además de las fibras, las pulpas pueden contener rellenos tales como tiza o arcilla de porcelana, que mejoran sus características para la impresión o la escritura. Los aditivos para el dimensionamiento pueden mezclarse con este o aplicarse a la banda de papel más adelante en el proceso de fabricación; el propósito de tal dimensionamiento es establecer el nivel correcto de absorbencia superficial para adaptarse a la tinta o pintura.
Produciendo papel
La pulpa se alimenta a una máquina de papel donde se forma como una banda de papel y el agua se extrae de ella presionando y secando.
Al presionar la lámina, se elimina el agua por la fuerza; una vez que se fuerza el agua desde la lámina, se utiliza un tipo especial de fieltro, que no se debe confundir con el tradicional, para recolectar el agua; mientras que al hacer papel a mano, se usa 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 fuera ropa; en tiempos más modernos, se usan diversas formas de mecanismos de secado calentados. En la máquina de papel, la más común es la secadora de vapor con calefacción por 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
El papel puede someterse a un dimensionamiento para alterar sus propiedades físicas para su uso en diversas aplicaciones.
El papel en este punto no está recubierto . El papel recubierto tiene una capa delgada de material, como carbonato de calcio o arcilla de porcelana, aplicado en uno o ambos lados para crear una superficie más adecuada para las pantallas de semitonos de alta resolución. (Los papeles no estucados rara vez son adecuados para pantallas de más de 150 lpi). Los papeles recubiertos o sin recubrir pueden pulirse mediante el calandrado. Los papeles estucados se dividen en mate, semi mate o seda, y brillo. Los papeles satinados proporcionan la densidad óptica más alta en la imagen impresa.
El papel se alimenta en carretes si se va a usar en impresoras de impresión en la web, o se corta en hojas para otros procesos de impresión u otros fines. Las fibras en el papel básicamente se ejecutan en la dirección de la máquina. Por lo general, las hojas se cortan en "grano largo", es decir, con el grano paralelo a la dimensión más larga de la hoja. El papel continuo (o el papel continuo) se corta al ancho con orificios perforados en los bordes y se pliega en pilas.
Grano de papel
Todo el papel producido por las máquinas de papel como Fourdrinier Machine se tejen en papel, es decir, la malla de alambre que transporta la tela deja un patrón que tiene la misma densidad a lo largo del grano de papel y a lo largo del grano. Los acabados texturizados, las marcas de agua y los patrones de alambre que imitan el papel laminado hecho a mano se pueden crear mediante el uso de rodillos apropiados en las últimas etapas de la máquina.
El papel tejido no exhibe "líneas rectas", que son pequeñas líneas regulares que quedan en el papel cuando era hecho a mano en un molde hecho con hileras de alambres de metal o bambú. Laidlines está muy cerca una de la otra. Se ejecutan perpendicularmente a las "cadenas de cadenas", que están más separadas. El papel hecho a mano presenta de manera similar "bordes de deckle", o bordes ásperos y plumosos.
Aplicaciones
El papel se puede producir con una amplia variedad de propiedades, dependiendo de su uso previsto.
- Para representar el valor: papel moneda, billete de banco, cheque, seguridad (ver papel de seguridad ), comprobante y boleto
- Para almacenar información : libro, cuaderno, papel cuadriculado, revista, periódico, arte, zine, carta
- Para uso personal : diario, nota para recordarse, etc. para uso personal temporal: papel de borrador
- Para la comunicación: entre individuos y / o grupos de personas.
- Para el embalaje: caja de cartón corrugado, bolsa de papel, sobre, papel de embalaje y embalaje, cuerda de papel, charta emporetica y papel tapiz
- Para la limpieza: papel higiénico, pañuelos, toallas de papel, pañuelos faciales y arena para gatos
- Para la construcción: papel maché, origami, aviones de papel, quilling, panal de papel, utilizado como material de núcleo en materiales compuestos, ingeniería de papel, papel de construcción y ropa de papel
- Para otros usos: papel de lija, papel de lija, papel secante, papel de tornasol, papel indicador universal, cromatografía en papel, papel de aislamiento eléctrico (consulte también dieléctrico y permitividad ) y papel de filtro
Se estima que las soluciones de almacenamiento basadas 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 marcadamente decreciente después de la introducción masiva de tecnologías digitales.
Tipos, grosor y peso
El grosor del papel a menudo se mide con un calibre, que generalmente se expresa en milésimas de pulgada en los Estados Unidos y en micrómetros (μm) en el resto del mundo. El papel puede tener entre 0.07 y 0.18 milímetros (0.0028 y 0.0071 in) de espesor.
El papel a menudo se caracteriza por el peso. En los Estados Unidos, el peso asignado a un papel es el peso de una resma, 500 hojas, de diferentes "tamaños básicos", antes de cortar el papel en el tamaño que se vende a los clientes finales. Por ejemplo, una resma de papel de 20 lb, 8.5 in × 11 in (216 mm × 279 mm) pesa 5 libras, porque se ha cortado de una hoja más grande en cuatro piezas. En los Estados Unidos, el papel de impresión generalmente mide 20 lb, 24 lb o 32 lb como máximo. El stock de cobertura es generalmente 68 lb, y 110 lb o más se considera stock de la tarjeta.
En Europa, y en otras regiones que usan el sistema de dimensionamiento de papel ISO 216, el peso se expresa en gramos por metro cuadrado (g / m o por lo general solo en g) del papel. El papel de impresión generalmente mide entre 60 gy 120 g. Cualquier cosa que pesa más de 160 g se considera tarjeta. El peso de una resma depende de las dimensiones del papel y su grosor.
La mayoría del papel comercial que se vende en América del Norte se corta en tamaños de papel estándar basados en unidades tradicionales y se define por la longitud 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 superficie de una hoja de papel, no en el ancho y la longitud de una hoja. Fue adoptado por primera vez en Alemania en 1922 y generalmente se extendió a medida que las naciones adoptaban el sistema métrico. El papel de mayor tamaño estándar es A0 (A cero), que mide un metro cuadrado (aproximadamente 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 son iguales a una hoja de A0. A2 tiene la mitad del tamaño de una hoja de A1, y así sucesivamente. Los tamaños comunes utilizados en la oficina y el hogar son A4 y A3 (A3 es del tamaño de dos hojas A4).
La densidad del papel varía desde 250 kg / m (16 lb / pies cúbicos) para papel tisú hasta 1.500 kg / m (94 lb / pies cúbicos) para algunos papeles especiales. El papel de impresión es de aproximadamente 800 kg / m (50 lb / pies cúbicos).
El papel se puede clasificar en siete categorías:
- Impresión de papeles de gran variedad.
- Papeles de embalaje para la protección de bienes y mercancías. Esto incluye papeles de cera y kraft.
- Papel de escribir adecuado para los requisitos de papelería. Esto incluye el libro mayor, el banco y el papel bond.
- Papeles de transferencia que contienen poco o ningún tamaño.
- Papeles de dibujo generalmente con superficies rugosas utilizadas por artistas y diseñadores, incluido el papel de cartucho.
- Papeles hechos a mano que incluyen la mayoría de los papeles decorativos, papeles de Ingres, papel y tejidos japoneses, todos caracterizados por la falta de dirección del grano.
- Papeles especiales que incluyen papel de fumar, papel higiénico y otros papeles industriales.
Algunos tipos de papel incluyen:
- Papel bancario
- Papel de banana
- Papel bond
- Papel de libro
- Papel recubierto: superficie brillante y mate
- Papel de construcción / papel de azúcar
- Papel de algodón
- Papel de pescado (fibras vulcanizadas para aislamiento eléctrico)
- Papel de inyección de tinta
- papel kraft
- Papel puesto
- Papel de cuero
- Papel de momia
- Papel de etiqueta de roble
- Papel de lija
- Papel Tyvek
- Papel pintado
- Washi
- Papel impermeable
- Papel encerado
- Papel tejido
- Papel Xuan
Estabilidad del papel
Gran parte del primer papel hecho de pulpa de madera contenía cantidades significativas de alumbre, una variedad de sales de sulfato de aluminio que es significativamente ácida. El alumbre se agregó al papel para ayudar a dimensionar, por lo que es algo resistente al agua para que las tintas no se "corran" ni se extiendan sin control. Los primeros fabricantes de papel no se dieron cuenta de que el alumbre que agregaron liberalmente para curar casi todos los problemas encontrados al fabricar su producto es eventualmente perjudicial. Las fibras de celulosa que componen el papel se hidrolizan con ácido, y la presencia de alumbre finalmente 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 hacer papel es cada vez más frecuente, y la estabilidad de estos papeles es un problema menor.
El papel hecho de pulpa mecánica contiene cantidades significativas de lignina, un componente principal 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 amarillean con la edad. El papel hecho a partir de pulpa de kraft o sulfito blanqueada 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 de 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 prueban que todo el papel corre el riesgo de descomposición ácida, porque la celulosa produce ácido fórmico, acético, láctico y ácidos oxálicos.
La fabricación de pasta mecánica produce 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 fabricación de pasta química, las pulpas mecánicas a menudo son más baratas. Los libros de bolsillo y los periódicos de mercado masivo tienden a usar papeles mecánicos. Los editores de libros tienden a usar papel libre de ácido, hecho de pulpas químicas completamente blanqueadas para libros de tapa dura y libros de bolsillo.
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 en un 400% en los últimos 40 años, lo que ha llevado a un aumento de la deforestación, y el 35% de los árboles cosechados se utilizan para la fabricación de papel. La mayoría de las compañías papeleras también plantan árboles para ayudar a regenerar los bosques. La tala de bosques de viejo crecimiento representa menos del 10% de la pulpa de madera, pero es uno de los temas más controvertidos.
El desperdicio de papel representa hasta el 40% del total de residuos producidos en los Estados Unidos cada año, lo que suma hasta 71,6 millones de toneladas de desperdicios de papel por año solo en los Estados Unidos. El trabajador de oficina promedio en los Estados Unidos imprime 31 páginas todos los días. Los estadounidenses también usan del orden de 16 mil millones de vasos de papel por año.
El blanqueo convencional de pulpa de madera con cloro elemental produce y libera al medio ambiente grandes cantidades de compuestos orgánicos clorados, incluidas las dioxinas cloradas. Las dioxinas son reconocidas como contaminantes ambientales persistentes, regulados internacionalmente por el Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes. Las dioxinas son altamente tóxicas, y los efectos sobre la salud en humanos incluyen problemas reproductivos, de desarrollo, inmunes y hormonales. Se sabe que son cancerígenos. Más del 90% de la exposición humana es a través de alimentos, principalmente carne, lácteos, pescado y mariscos, ya que las dioxinas se acumulan en la cadena alimenticia en el tejido adiposo de los animales.
Futuro
Algunos fabricantes han comenzado a utilizar una nueva alternativa, significativamente más ecológica, para los envases de plástico expandidos. 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 ordinario.
Debido a las crecientes preocupaciones ambientales sobre los recubrimientos sintéticos (como PFOA) y los precios más altos de los productos petroquímicos a base de hidrocarburos, hay un enfoque en la zeína (proteína de maíz) como recubrimiento para papel en aplicaciones de alta grasa como bolsas de palomitas de maíz.
Además, los materiales sintéticos como Tyvek y Teslin se han introducido como medios de impresión como un material más duradero que el papel.