Examen Tema 1 PDF

Tema 1: materiales 1. Papel: Papel: material elaborado mediante laminación de una masa pastosa formada por fibras vegetales y aditivos varios destinados a controlar características y empleado para escribir, imprimir o dibujar sobre él, así como otras aplicaciones, ej: (envolver, limpiar, filtra...

Tema 1: materiales 1. Papel: Papel: material elaborado mediante laminación de una masa pastosa formada por fibras vegetales y aditivos varios destinados a controlar características y empleado para escribir, imprimir o dibujar sobre él, así como otras aplicaciones, ej: (envolver, limpiar, filtrar, etc). 1.2. La celulosa: La celulosa: sustancia sólida, blanca que forma la parte esencial de la membrana celular de los vegetales, tal sustancia convenientemente tratada será por lo tanto base del papel tal y como conocemos actualmente. Estar formados por otros componentes que no es celulosa, pero en general no son papeles. 1.3. Clases de fibras: Dividen fibras en función de su procedencia, tendremos fibras vegetales y sintéticas. Las mas importantes son las vegetales, divididas a su vez en no madereras y madereras. Sintéticas introducimos efectos clasificatorios, no obstante, no son verdaderas fibras y su producto no es verdadero papel. - Fibras no madereras: los vegetales más utilizados como fuente de fibras celulósicas sobre todos papeles de calidad son el lino, algodón. Caña de azúcar y otros vegetales que poseen fibras de gran resistencia y duraderas, como paja, trigo y cáñamo, fibras también muy apreciadas para dicha elaboración. Frondosas: fibras procedentes de árboles de hoja caduca, como el eucalipto o el chopo, estos poseen fibras cortas con vasos para circulación de savia. Proporcionan lisura y buena formación de hoja. Resinosas: fibras procedentes de coníferas como pinos o abetos, tienen fibras largas. La savia circula vía alveolos proporcionan resistencia. - Fibras sintéticas: fibras elaboradas artificialmente y que pretenden cubrir unas determinadas necesidades o buscan sustituir al papel para evitar problemas derivados de la elaboración y empleo. 1.4. Características de las fibras: La más importante de las fibras vegetales es su longitud, interesa es que la fibra sea larga y flexible. Dentro de fibras madereras son los árboles de hoja perenne (resinosas) fibras largas de (3 mm), frente al resto (Frondosas) en torno a (1 mm). Otras características: Abundancia Blancura Afinidad de agua Insolubilidad en el agua Resistencia a los agentes químicos… 2. Proceso de fabricación de pasta papelera: Todo esto comienza con la tala de árboles adecuados, normalmente de unos 20 años y posteriormente descortezado puesto que la corteza no interesa al estar formada por corcho (zona seca). Madera constituida aparte de celulosa (40% - 70% aprox), lignina (20% - 30% aprox) de color marrón, resinas y otros minerales. Lignina (cuanto más se elimine lo amarillo más caro es), constituye estructura rígida de la madera; amorfa y color marrón oscuro. 2.1. Fabricación de pasta mecánica: Los troncos (generalmente resinosas) previamente descortezadas son triturados mediante una muela desfibriladora en presencia de agua obteniéndose fibras enteras y partidas junto con lignina. Papel resultante de esta pasta será absorbente y opaco (imprime bien) pero con inconvenientes que es frágil (baja resistencia mecánica), blancura baja y envejecimiento brutal,  sobre todo si es expuesto a luz solar, debido a la presencia de la lignina, rendimiento situado 95%. 2.2. Fabricación de pasta química: En este proceso es la eliminación de lignina para ello se introduce la madera previamente reducida a trozos o astillas en “lejiadores” o “digestores” con temperaturas y presiones elevadas disolviendo lignina con productos químicos. Rendimiento sitúa entorno al 45-50%; 2 procesos principales: - Proceso ácido: “pasta al bisulfito”, comienza a emplearse en Suecia 1874. Usándose sulfitos de calcio, sodio o magnesio y ácido sulfuroso. Puede aplicar a pocas maderas y recuperación de productos problemática, pero muy fáciles de blanquear. - Proceso alcalino: “pasta Kraft”, en este proceso se añade hidróxido sódico (sosa) y sulfuro de sodio dando lugar a carbonato sódico y sulfato sódico. Se puede aplicar a gran variedad de maderas siendo la recuperación de productos al final fácil. Originan pastas muy resistentes. Ventajas hallamos que reactivos añadidos son recuperables en un alto porcentaje y genera gran cantidad de energía. 2.3. Variantes: - Procesos termomecánicos: una variante denominada pasta termomecánica produce reduciendo troncos en astillas y triturados éstas mientras se aplica vapor a presión con lo que se consigue mejor separación de las fibras. - Procesos quimicomecánicos: otra variante es la pasta químico—mecánica, consiste en aplicar primero calor más productos químicos sin llegar al punto de liberación de la fibra posteriormente aplicar trituración mecánica. 2.4. Blanqueo de pastas químicas: Como se comento anteriormente, pasta química debe ser sometida a operaciones de blanqueo posteriores para conseguir un grado de blancura adecuado para la impresión, además durante este proceso eliminan malos olores o sabores que siempre son indeseables y mas para producto final va destinado a envoltorio de productos alimenticios, se sustituyen con: - Ozono: funciona bien como blanqueante, pero degrada en cierto punto a la celulosa además existen ciertas dificultades en su elaboración y uso. - Agua oxigenada: están desarrollando y se ha implantado fundamentalmente en Europa, da como resultado papeles que llevan la etiqueta TCF, estos utilizados en los papeles procedentes de blanqueo con ozono. - Dióxido de cloro: sustitución del cloro gas por el tratamiento con dióxido de cloro el impacto medioambiental queda reducido al mínimo. Mayores defensores son los americanos y papeles fabricados con pastas blanqueadas con este sistema. 3. El proceso de fabricación del papel: - El Pulper: está integrada con una fabricación de pasta recibe esta por medios de tuberías, si no es así se reciben las balas de pasta que habrá que deshacer. Esta operación se realiza en el Pulper siendo este un recipiente con unas hélices que se encarga de dispersar las fibras en una solución acuosa al 90%. Una vez dispersas en agua convenientemente, vacía aprovechando para filtrar esta pasta diluida con lo que se eliminan posibles trozos sin deshacer. - Despastilladores: pasta pasa por los Despastilladores, máquinas destinadas a completar la acción del Pulper, consistentes en dos discos salientes contra los cuales se bombea pasta para así terminar de desfibrilar y dispersarla.  - Refinado: máquina de fabricación debe pasar por un proceso de preparación para mejorar las características de las fibras: su elasticidad, absorbencia y resistencia en función del tipo de papel que se desea fabricar, controla con el aparato Schopper-Riegler que mide la velocidad con que la pasta deja escurrir el agua, la escala va de 0 y 100 y cuanto mayor es el valor, mayor es el refinado. - Tinta de mezclas: la Tina de mezcla donde se prepara la formulación precisa del papel que se va a fabricar mezclando pastas en diferentes porcentajes y de diferente procedencia (pasta mecánica, pasta química, pasta de fibras cortas, largas...) y añadiendo cargas y aditivos. - Cargas y aditivos: añaden substancias a la pasta que tienen por objetivo influir sobre ciertas características del papel que se va a fabricar (opacidad, blancura, densidad, absorción, porosidad, brillo...). - Cargas: son 5, siendo las siguientes. Carbonato cálcico. Puede dar problemas en la impresión pues es atacado por los ácidos (se ha de controlar el Ph del agua de mojado en el offset) y da menor brillo que el caolín. Caolín (silicato ácido de aluminio). Es éste el más utilizado ya que se consigue una superficie muy brillante que está en relación con el tamaño del grano. Dióxido de titanio. Aporta opacidad, blancura y resistencia, aunque se usa menos debido a su elevado precio. Talco. (Silicato de magnesio) Almidones. Aportan más capacidad de absorbencia al papel. - Aditivos: son 7, siendo los siguientes: Agentes antiespumantes. Evitan la formación de espuma en el proceso de fabricación. Agentes encolantes. Disminuyen la permeabilidad al agua del papel, factor importante en procesos de impresión que utilizan agua (Offset), así como en otras etapas de producción con presencia de agua. Ligantes. Son substancias encargadas de ligar las cargas y demás aditivos entre sí y con las fibras. Blanqueantes ópticos. Con la misión de incrementar la blancura de la pasta en función del tipo de papel a fabricar. Tintes. Dan color al papel. Bactericidas. Substancias que tienen el objetivo de eliminar las posibles colonias de hongos y bacterias que pudieran formarse en la máquina de fabricación y que pudieran afectar a la calidad del producto. Cargas especiales. Confieren determinadas características especiales a ciertos papeles. Algunas de ellas son: Tratamiento Scotch Band de 3M para conseguir papeles antigrasa. Tratamiento con melamina-formol para papeles destinado a objetos recuperables (botellas de cerveza...). Tratamientos destinados para papeles cartográficos para conseguir una gran estabilidad dimensional y muy buena resistencia al doblado... 4. Depurado: Una vez realizada la mezcla conveniente en función del tipo de papel a fabricar el siguiente paso es la eliminación de impurezas que la mezcla pueda tener. Una vez realizadas estas operaciones se da paso a la fabricación propiamente dicha. 4.1. La máquina de fabricar papel: El proceso básico consiste en eliminar el agua realizando una lámina uniforme de papel, para ello la suspensión de fibras celulosas en agua (99 %) quitemos en la tina de mezcla se hace pasar a una caja.  4.2. Caja en la cabeza de la máquina Esta caja posee un sistema de entrada mediante tubos (Manifold) encargado de que la pasta entre uniforme, unos mecanismos de agitación, y un labio de salida, una estrecha abertura, formando una especie de cascada “laminar”. Es posible influir sobre el resultado final controlando el caudal y la densidad de la pasta. 4.3. Mesa-criba: Esa especie de cascada laminar es depositada en una mesa formada por una tela metálica o de plástico, sin fin, en movimiento longitudinal y opcionalmente transversal y en la cual el agua se comienza a filtrar. En estos momentos la suspensión acuosa está en torno al 1% o inferior. 4.4. Rodillo dando Al final de la mesa se encuentra el rodillo afiligranador, Dandy o mataespumas, es un rodillo cubierto con una tela metálica que colabora para la mejor formación de la hoja prensando la masa y escurriendo el agua (ayuda al desgote) se le dota opcionalmente de la marca al agua u otras filigranas características. En este punto la humedad absoluta está en torno al 80 %. 4.5. Zona de prensas: El siguiente paso del papel es a la zona de prensas, formada por rodillos de diversos tipos, donde se aplasta por primera vez el papel, consolidando en cierta medida la hoja, se sigue eliminando agua y recibe una primera pulimentación, algunos tipos: - Aspirante o pick-up: recoge la hoja de la mesa, va recubierta de fieltro para facilitar el secado. - Prensa ranurada: prensas con ranura que facilitan evacuación del agua. - Prensa offset: proporciona primer aislado por dos caras con el fin de igualarlas. Humedad absoluta del papel reduce hasta 60%. 4.5.1. 1ª sequeria: Consiste en una batería de cilindros grandes, huecos, dentro de los cuales se introduce vapor a presión y que reducen el porcentaje de agua en el papel por medio de calor hasta el 5 % que tendrá al final del proceso. 4.6. Size Press: En medio de dicho proceso es normal dar un tratamiento especial superficial al papel (Size press o prensa de apresto) consistiendo éste en aplicar cola a la superficie del papel. 4.7. 2ª sequeria: Con el tratamiento Size Press o similares aparte del ligante se aporta agua (el ligante se suministra en un medio acuoso) por lo que la humedad absoluta aumenta hasta un 28 %. Será la segunda sequería la encargada de eliminar el agua sobrante hasta llegar al porcentaje normal de humedad absoluta, cifrado entre el 5 ó 6 %. 4.8. Zona de calandrado: Son rodillos metálicos, unos encima de otros, que tienen el objetivo de dar la terminación adecuada al papel que sale de la máquina, dándole una determinada lisura y regulando su espesor. Su efecto depende del grado de presión entre los rodillos y esto se puede variar en función de lo que se pretenda conseguir. 4.9. Obtención de la bobina matriz: Por último, el papel se enrolla en una primera bobina matriz por medio de una máquina llamada Pope operación con la que concluye el paso del papel por la máquina. 5. Proceso de acabado superficial del papel: Para que la recepción de la tinta por el soporte sea lo más adecuada posible, así como para variar en una determinada medida las propiedades del papel en función del uso que se le va a dar, es frecuente aplicar un estuco superficial formado por pigmentos junto con ligantes encargados de fijar estos pigmentos. A esto se le denomina acabado superficial del papel. 5.1. Pigmentos: Son químicamente iguales que las cargas (caolín, carbonato cálcico, talco, sulfato cálcico...) pero difieren de ellas en que su granulometría es mucho menor (menor tamaño de grano), éstos afectan a propiedades tales como la lisura, porosidad, brillo, acidez, opacidad, blancura, absorción de líquidos... 5.2. Salsas de estucado: son producto de la mezcla de los pigmentos que se estimen oportunos junto con los ligantes necesarios (almidones, proteínas, látex, caseínas, alcoholes polivinílicos...) y demás aditivos (colorantes, bactericidas, lubricantes, resinas, tamponadores para controlar el Ph...) tal mezcla se realiza en las denominadas cocinas, aquí se realiza la mezcla, se filtra y se agita para mantener la correcta homogeneización. 5.3. Estucado: resultado de aplicar la salsa al soporte y se realiza mediante las denominadas máquinas estucadoras. Para ello, la salsa se envía a la cabeza de la estucadora donde sufrirá una nueva depuración para eliminar posibles impurezas que pudieran contener, granos de pigmento demasiado grandes, etc. Una vez depurada la salsa se aplica al papel por varios sistemas en los que interviene uno o varios rodillos, para ello se desenrolla el papel de la bobina matriz y se hace pasar por la máquina estucadora, en ella se le aplica la salsa y a continuación se seca, volviendo a enrollar el papel. 5.3.1. Estucado alto brillo (Cast Coated): Para esta variante de estucado se necesitan máquinas especiales y el proceso consiste en que una vez que se ha dado el estuco se pasa el papel por un cilindro cromado donde se seca (el cilindro está a elevada temperatura) a la vez que se le presiona para conferir al papel su brillo peculiar. Este tipo de papel no necesita calandrado posterior. 5.3.2. Aportes del estucado: Incide, como ya hemos apuntado, prácticamente en todas las propiedades del papel por lo que es relativamente fácil fabricar papeles adecuados a los usos que se destinen. Entre otras propiedades el estucado confiere al papel: mejor tacto y apariencia mejor impresión recorte mejor del punto menor variación dimensional menor transparencia colores más intensos secado más rápido de las tintas menor consumo de tinta 5.4. Calandrado: El papel una vez estucado es mate a excepción del denominado alto brillo, por lo que se le hace pasar por una nueva máquina (calandra) con el fin de aportarle cierto brillo. La calandra es una máquina con los rodillos dispuestos unos sobre otros alternando rodillos duros y blandos, al presionar ambos rodillos con el papel de por medio, éste recibe un frote lo que combinado con la fuerte presión da como resultado la lisura y el brillo. El brillo del papel dependerá en buena medida de la cantidad de estuco depositada previamente. 5.5. Cepillado: Proceso opcional consistente en hacer pasar el papel por una máquina cepilladora provista de cepillos cilíndricos que giran sobre el papel dando a éste una superficie muy brillante, pero con el inconveniente de disminuir la porosidad. 5.6. Gofrado: Operación opcional de acabado que consiste en conferir a la superficie del papel determinados relieves (acabado tela, nido de abeja, granulado, etc… Para ello se hace pasar al papel por una máquina compuesta por unos cilindros que están gravados con el relieve en cuestión y que mediante presión queda impreso en la superficie del papel, esté este estucado o no.  5.7. Bobinado, cortado y embalado: Operaciones finales consisten en preparar el papel para los distintos sistemas de alimentación de las máquinas de imprimir, así si se va a destinar a rotativas, la bobina madre ha de ser cortada en bobinas más pequeñas, del tamaño que han de tener las bobinas para rotativas. destinado a máquinas de pliego, la bobina madre ha de ser cortada en bobinas más pequeñas también para posteriormente cortar éstas en hojas o pliegos mediante cortadoras. En ambos procesos se hace el control de calidad. 6. Propiedades del papel: Nos encontramos con tres grandes grupos de propiedades que son: 6.1. Propiedades Derivadas de la composición estructural del papel y que repercuten o pueden repercutir en el proceso impreso. 6.1.1. Gramaje: Es el peso del papel expresado en gramos/metro2. 6.1.2. Espesor o calibre: Medida del grueso de la hoja y es imprescindible tenerlo en cuenta sobre todo a nivel editorial. Su unidad es la micra. (Millonésima parte del metro) y sus valores medios en torno a las 100 micras. 6.1.3. Volumen específico o mano: Relación entre el espesor de un papel dado y su gramaje, siendo esta una de sus propiedades más importantes del papel. 6.1.4. Contenido en cargas. Cenizas: Tanto las cargas como los pigmentos son minerales que se añaden a la pasta con el fin de influir en las propiedades del papel que se va a elaborar. Conviene determinar su cantidad en el producto final tras el proceso de fabricación, puesto que cualquier irregularidad puede repercutir en la imprimibilidad (opacidad, blancura, lisura, capilaridad) y esto es así tanto por defecto como por exceso (abrasividad, debilidad del papel...). 6.1.5. Contenido en humedad: Tiene un cierto porcentaje de agua cifrado en torno a un 5 - 6 % y además está en una continua búsqueda del equilibrio con la humedad atmosférica debido al carácter hidrofílico de las fibras de celulosa que le componen. Hemos de distinguir entre humedad absoluta y humedad relativa, tipos:  Humedad absoluta: Cantidad de agua que tiene el papel expresada en porcentaje con respecto a su peso total. Humedad relativa: Es la relación, expresada en porcentaje, entre la cantidad real de vapor existente en una unidad de volumen de aire y la que contendría si estuviese saturado (punto de rocío), a una determinada temperatura. La ganancia o cesión de humedad por parte del papel repercute de una manera importante en la imprimibilidad y en el manipulado. Si cede agua en exceso el papel se seca y se producen abolladuras, si por el contrario gana humedad sus fibras se hincharán produciéndose ondulaciones. 6.1.6. Estabilidad dimensional. Propiedad del papel relacionada con la humedad, entendiéndose como la capacidad del papel a deformarse ante variaciones de humedad. En esta influyen varios factores: Estucado: Los papeles estucados son más estables que los no estucados al no ser influenciada la capa de estuco por la humedad y servir ésta de barrera ante las fibras. Refinado: A mayor refino menor estabilidad. (pergaminos, papel cebolla...). El refinado acondiciona a las fibras para recibir más agua al incrementar los puntos de unión entre las fibras. Size press: A la par de controlar las fibras superficiales y ligar las cargas repercute en una mejor estabilidad. 6.1.7. Ph Es el grado de acidez o alcalinidad de el papel. El Ph se representa con una escala desde el 0 al 14. El 7 representa un Ph neutro, por debajo el Ph es ácido y por encima es alcalino. Un Ph demasiado ácido (inferior a 4): - Ocasiona la emulsión del agua en la tinta - Retrasa el secado. - Acorta la vida del papel - Apaga el color Un Ph demasiado alcalino (superior a 9): - Ocasiona engrase de la plancha Generalmente se acostumbra a trabajar con papeles ligeramente ácidos: entre 4,5 y 6 para el offset y 5 y 6,5 para el hueco. 6.1.8. Dirección de fibra: Propiedad estructural física de todos los papeles hechos a máquina, consiste en el alineamiento de las fibras cuando se fabrica el papel en paralelo a la dirección en que se mueve la tela de la mesa de la máquina. 6.1.9. Encolado Las colas son substancias que se añaden al papel en el proceso de su fabricación con en fin de regular la afinidad entre el agua y el papel. Se utiliza en papeles destinados a impresión en offset y flexografía y en papeles sobre los cuales generalmente se van a utilizar tintas líquidas. 6.1.10. Lisura: Propiedad superficial, hace referencia a la mayor o menor rugosidad del papel en sus caras, siendo una propiedad importante en huecograbado y en tipografía ya que estos sistemas precisan soportes lisos. En el papel si ha sido fabricado en máquina convencional encontramos dos caras, lado fieltro y lado tela, siendo generalmente más rugosa la cara tela (lado inferior) aunque estas diferencias se pueden eliminar en prensas o con los recubrimientos superficiales.  6.1.11. Microposidad Se refiere a la cantidad de microporos de que dispone un papel determinado, factor importante en los papeles destinados a sistemas de secado por penetración (hueco), puesto que esta cantidad esta relacionada directamente con el grado de penetración de la tinta en el papel. 6.2. Propiedades ópticas Propiedades derivadas de su estructura superficial y que influyen en la percepción visual del papel, así como de la tinta que se deposite sobre él. 6.2.1. Blancura Consiste en la reflexión homogénea de luz en los tres componentes básicos (rojo, verde, azul) medida en coordenadas Lab o en porcentaje de blancura en comparación con un blanco patrón. Este es un factor muy importante en el resultado final de la impresión, se debe tener en cuenta en las fotomecánicas para evitar variaciones de color. 6.2.2. Opacidad: Propiedad del papel que impide el paso de la luz evitando que puedan verse a través de él objetos cercanos (que el envés no se vea). Hace referencia, pues, a la luz que atraviesa el papel en comparación con la luz que incide. A mayor número de cargas y pigmentos mayor opacidad. 6.2.3. Brillo Propiedad superficial del papel responsable de su apariencia lustrosa medida por reflexión angular de la luz expresado en porcentaje, tomando como referencia distintos ángulos (45, 60 ó 75). Es un factor importante ya que a mayor brillo del papel mayor brillo de la tinta. 6.2.4. Color Consiste en la reflexión no homogénea de luz con predominio de alguno de los tres componentes básicos (rojo, verde, azul) medida en coordenadas Lab o en cualquier otro sistema de medición. También es éste un factor importante en el resultado final de la impresión y se debe tener en cuenta en las fotomecánicas para evitar resultados inesperados (el color del soporte se suma al color de la imagen que pretendemos reproducir). 6.3. Propiedades mecánicas Son propiedades todas ellas referidas a la resistencia que ofrece el papel frente a fuerzas tendentes a su rotura. 6.3.1. Planeidad Propiedad importante a tener en cuenta para el correcto paso del papel por máquina. Los papeles deben ser lo más plano posible. La planeidad se consigue en los procesos de fabricación y está en relación con la humedad, es decir una falta de control de la humedad puede influir negativamente, así un papel seco puede dar lugar a abolladuras y un papel húmedo a ondulaciones. Los papeles estucados pueden aparecer abarquillados. 6.3.2. Rigidez Propiedad referida a la ausencia de flexibilidad del papel, en relación con la dirección de fibra del papel, el papel tiene una mayor rigidez en la dirección de la fibra (ensayo de la dirección de fibra). Es una propiedad a tener en cuenta en cartoncillos, así como en papeles de bajo gramaje destinados a ser impresos en grandes formatos ya que la ausencia de rigidez puede dar problemas de imprimibilidad. 6.3.3. Compresibilidad Capacidad del papel para volver a su estado inicial tras ser comprimido por alguna de sus caras contra una superficie dura. El papel siempre que es sometido a una fuerza deformante primero sufre una adaptación - debido a su flexibilidad - a la superficie deformante o un alargamiento si es una tracción, esta flexibilidad previa a la rotura del papel permite disponer de un margen, siempre que no se sobrepase el límite, el papel volverá a su estado inicial, esta capacidad de volver a su estado inicial se denomina resiliencia. 6.3.4. Resistencia a la tracción Fuerza necesaria para romper una banda de papel por tracción longitudinal. Algo que hay que tener en cuenta en relación con la resistencia a la tracción es la capacidad del papel de sufrir un cierto alargamiento antes de romperse. 6.3.5. Resistencia al estallido Resistencia del papel ante una fuerza aplicada perpendicularmente a su superficie. 6.3.6. Resistencia al desgarro Fuerza necesaria para continuar un desgarro producido por un corte inicial en la hoja de papel que queremos medir. Es la única propiedad de resistencia que es más elevada en la contrafibra que en la dirección fibra (debido a la mayor fuerza que hay que ejercer para desgarrar el papel en la dirección contralibra. 6.3.7. Resistencia al arrancado Fuerza necesaria para arrancar las fibras de la superficie del papel muestra en papeles no estucados.