El invento del:
Papel
Obtención de papel
Obtención de papel de forma artesanal.
Papel, material en forma de
hojas delgadas que se fabrica entretejiendo fibras de celulosa vegetal. El
papel se emplea para la escritura y la impresión, para el embalaje y el
empaquetado, y para numerosos fines especializados que van desde la filtración
de precipitados en disoluciones hasta la fabricación de determinados materiales
de construcción. El desarrollo de maquinaria para la producción de papel a gran
escala ha sido, en gran medida, responsable del aumento en los niveles de
alfabetización y educación en todo el mundo.
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FABRICACIÓN MANUAL DE PAPEL
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El proceso básico de la
fabricación de papel no ha cambiado a lo largo de más de 2.000 años, e implica
dos etapas: trocear la materia prima en agua para formar una suspensión de
fibras individuales y formar láminas de fibras entrelazadas extendiendo dicha
suspensión sobre una superficie porosa adecuada que pueda filtrar el agua
sobrante.
En la fabricación manual de
papel, la materia prima (paja, hojas, corteza, trapos u otros materiales
fibrosos) se coloca en una tina o batea y se golpea con un mazo pesado para
separar las fibras. Durante la primera parte de la operación, el material se
lava con agua limpia para eliminar las impurezas, pero cuando las fibras se han
troceado lo suficiente, se mantienen en suspensión sin cambiar el agua de la
tina. En ese momento, el material líquido, llamado pasta primaria, está listo
para fabricar el papel. La principal herramienta del papelero es el molde, una
tela metálica reforzada con mallas cuadradas o rectangulares. El dibujo de las
mallas se puede apreciar en la hoja de papel terminada si no se le da un
acabado especial.
El molde se coloca en
un bastidor móvil de madera, y el papelero sumerge el molde y el bastidor en
una tina llena de esta pasta. Cuando los saca, la superficie del molde queda
cubierta por una delgada película de pasta primaria. El molde se agita en todos
los sentidos, lo que produce dos efectos: distribuye de forma uniforme la
mezcla sobre su superficie y hace que las fibras adyacentes se entrelacen,
proporcionando así resistencia a la hoja. Mientras se agita el molde, gran
parte del agua de la mezcla se filtra a través de la tela metálica. A
continuación se deja descansar el molde, con la hoja de papel mojado, hasta que
esta tiene suficiente cohesión para poder retirar el bastidor.
Una vez retirado el bastidor
del molde, se da la vuelta a este último y se deposita con suavidad la hoja de
papel sobre una capa de fieltro. Después se coloca otro fieltro sobre la hoja,
se vuelve a poner una hoja encima y así sucesivamente. Cuando se han colocado
unas cuantas hojas de papel alternadas con fieltros, la pila de hojas se sitúa
en una prensa hidráulica y se somete a una gran presión, con lo que se expulsa
la mayor parte del agua que queda en el papel. A continuación, las hojas de
papel se separan de los fieltros, se apilan y se prensan. El proceso de
prensado se repite varias veces, variando el orden y la posición relativa de
las hojas. Este proceso se denomina intercambio, y su repetición mejora la
superficie del papel terminado. La etapa final de la fabricación del papel es
el secado. El papel se cuelga de una cuerda en grupos de cuatro o cinco hojas
en un secadero especial hasta que la humedad se evapora casi por completo.
Los papeles que vayan a
emplearse para escribir o imprimir exigen un tratamiento adicional después del
secado, porque de lo contrario absorberían la tinta, y el texto y las imágenes
quedarían borrosas. El tratamiento consiste en conferirle apresto al papel
sumergiéndolo en una disolución de cola animal, secar el papel aprestado y
prensar las hojas entre láminas de metal o de cartón liso. La intensidad del
prensado determina la textura de la superficie del papel. Los papeles de
textura rugosa se prensan ligeramente durante un periodo relativamente corto,
mientras que los de superficie lisa se prensan con más fuerza y durante más
tiempo.
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FABRICACIÓN MECANIZADA DE PAPEL
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Fabricación de papel
En la ilustración se representa de forma
esquemática el proceso de fabricación del papel a partir de la madera.
Aunque los procedimientos
esenciales de la fabricación mecanizada de papel son los mismos que los de la
fabricación manual, el proceso mecánico es bastante más complicado. La primera
etapa es la preparación de la materia prima. Los materiales más usados hoy día
son los trapos de algodón o lino y la pulpa de madera. En la actualidad, más
del 95% del papel se fabrica con celulosa de madera. Para los papeles más
baratos, como el papel prensa empleado en los periódicos, se utiliza sólo pulpa
de madera triturada; para productos de más calidad se emplea pulpa de madera
química, o una mezcla de pulpa y fibra de trapos, y para los papeles de primera
calidad se utiliza sólo fibra de trapos.
Los trapos empleados para
la fabricación de papel se limpian mecánicamente para quitarles el polvo y
otras materias extrañas. Tras esta limpieza, se cuecen en una gran caldera
giratoria a presión, donde se hierven con cal durante varias horas. La cal se
combina con las grasas y otras impurezas de los trapos para formar jabones
insolubles, que se pueden eliminar más tarde mediante un aclarado, y al mismo
tiempo reduce cualquier tinte de los trapos a compuestos incoloros. A
continuación, los trapos se transfieren a una máquina denominada pila
desfibradora, una cuba larga dividida longitudinalmente de forma que haya un
canal continuo alrededor de la misma. En una mitad de la pila hay un cilindro
horizontal con cuchillas que gira rápidamente; la base curva de la pila también
está equipada con cuchillas. La mezcla de trapos y agua pasa entre el cilindro
y la base, y los trapos quedan reducidos a fibras. En la otra mitad de la pila,
un cilindro hueco de lavado cubierto con una fina tela metálica recoge el agua
de la pila y deja atrás los trapos y fibras. A medida que la mezcla de trapos y
agua va fluyendo alrededor de la pila desfibradora, la suciedad se elimina y
los trapos se van macerando hasta que acaban separados en fibras individuales.
A continuación, la pasta primaria se pasa por una o más desfibradoras
secundarias para trocear aún más las fibras. En ese momento se añaden los
colorantes, las sustancias para aprestarlo, como la colofonia o la cola, y los materiales
de relleno, como sulfato de calcio o caolín, que aumentan el peso y la
consistencia del papel terminado.
La preparación de la madera
para la fabricación de papel se efectúa de dos formas diferentes. En el proceso
de trituración, los bloques de madera se aprietan contra una muela abrasiva
giratoria que va arrancando fibras. Las fibras obtenidas son cortas y sólo se
emplean para producir papel prensa barato o para mezclarlas con otro tipo de
fibras de madera en la fabricación de papel de alta calidad. En los procesos de
tipo químico, las astillas de madera se tratan con disolventes que eliminan la
materia resinosa y la lignina y dejan fibras puras de celulosa. El proceso
químico más antiguo fue introducido en 1851, y emplea una disolución de sosa cáustica
(hidróxido de sodio) como disolvente. La madera se cuece o digiere en esta
solución en una caldera a presión. Las fibras producidas con este proceso no
son muy resistentes, pero se utilizan mezcladas con otras fibras de madera. Un
proceso empleado con frecuencia en la actualidad utiliza como disolvente
sulfato de sodio o de magnesio.
Fabricación mecanizada de papel
Esta gran máquina de una planta papelera
convierte pasta de madera en papel. La primera máquina de fabricación de papel
fue desarrollada a principios del siglo XIX; en la actualidad continúan
introduciéndose mejoras en los nuevos modelos.
Hoy, la mayoría del papel
se fabrica en máquinas Fourdrinier, similares a la primera máquina eficaz para
fabricar papel, desarrollada en los primeros años del siglo XIX. El corazón de
la máquina Fourdrinier es una cinta sin fin de tela metálica que se mueve
horizontalmente. La pulpa acuosa cae sobre la cinta, que va circulando sobre
una serie de rodillos. Una pila poco profunda situada bajo la cinta recoge la
mayor parte del agua que escurre en esta etapa. Este agua se vuelve a mezclar
con la pulpa para aprovechar la fibra que contiene. La extensión de la hoja de
pulpa húmeda sobre la cinta se limita mediante tiras de goma que se mueven por
los lados de la cinta. Las bombas de succión situadas bajo la cinta aceleran el
secado del papel, y la cinta se mueve de un lado a otro para contribuir al
entrelazado de las fibras. A medida que el papel avanza, pasa bajo un cilindro
giratorio cubierto de tela metálica o de alambres individuales, llamado
cilindro de afiligranar, que confiere al papel una textura apropiada. Además,
la superficie del cilindro tiene letras o figuras trazadas con alambre que
pasan al papel en forma de marcas de agua que identifican al fabricante y la
calidad del papel. En los papeles fabricados a mano, las figuras de estas
marcas se fijan a la superficie del molde.
Cerca del final de la
máquina, la cinta pasa a través de dos rodillos cubiertos de fieltro. Estos
rodillos extraen aún más agua de la tira de papel y consolidan las fibras, con
lo que dan al papel suficiente resistencia para continuar pasando por la
máquina sin el soporte de la cinta. La función de estos rodillos es la misma
que la de los fieltros empleados en la fabricación manual. A continuación, el
papel se transporta mediante una cinta de tela a través de dos grupos de
cilindros de prensado de metal liso. Estos cilindros proporcionan un acabado
liso a las dos superficies del papel.
Una vez prensado, el papel
está totalmente formado; después se pasa por una serie de rodillos calientes
que completan el secado. La siguiente etapa es el satinado, un prensado con
rodillos fríos lisos que produce el acabado mecánico. Al final de la máquina
Fourdrinier, el papel se corta con cuchillas giratorias y se enrolla en
bobinas. La fabricación del papel se completa cortándolo en hojas, a no ser que
se vaya a emplear en una imprenta continua que utilice el papel en rollos.
Los papeles especiales se
someten a tratamientos adicionales. El papel supersatinado es sometido a un
proceso posterior de satinado a alta presión entre rodillos metálicos y otros
rodillos cubiertos de papel. El papel estucado, como el empleado para la
reproducción fototipográfica de calidad, se apresta con arcilla o cola y se
satina.
El papel se suele vender
por resmas, en hojas de tamaños normalizados. Una resma suele tener 480 hojas,
aunque las de papel de dibujo o papel fabricado a mano tienen 472. El papel
para libros o el papel prensa para imprimir con placa plana se vende en resmas
de 500 hojas y en resmas perfectas de 516 hojas. El tamaño más habitual de
papel para libros es el del pliego de 112 × 168 cm. El papel
prensa para la impresión en rotativas viene en rollos de distintos tamaños. Un
rollo típico de papel prensa, de unos 725 kg, puede tener 170 cm de
ancho y 8.000 m de largo.
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PAPEL DE FIBRA SINTÉTICA
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Desde 1955 se fabrica papel
con fibras de nailon, dacrón y orlón, y con mezclas de estas fibras y pulpa de
madera (véase Plásticos). Este tipo de papel se produce con las máquinas
habituales de fabricación de papel y puede tener una gran variedad de aspectos
y características, desde el papel brillante parecido al normal hasta materiales
que parecen tejidos. Las características únicas de los papeles de fibra
sintética hacen que tengan muchas aplicaciones para las que el papel corriente
no resulta adecuado, en particular como aislantes eléctricos, filtros para
aparatos de aire acondicionado, cintas magnéticas para grabación de sonido,
tejidos para calzados o entretelas de prendas de vestir.
Cartón para reciclar
Las técnicas de reciclaje para la
obtención de papel se aplican tanto al papel de desecho como al cartón. Las
balas de cartón de la fotografía están preparadas para su reutilización en la
fabricación de papel.
El aumento de la demanda
de papel para la vida cotidiana ha multiplicado la posibilidad de utilizar
papel de desecho y cartón como pasta de papel; con ello se consigue un gran
ahorro de energía en el proceso de fabricación de la pasta primaria y la
ventaja de no tener que utilizar madera de los bosques. Las técnicas de
reciclaje han evolucionado con mucha rapidez desde la II Guerra Mundial, y
los dos sistemas principales de recuperación se aplican sobre papel impreso,
que incluye el lavatorio de la tinta, y sobre papel de envoltorio y cartón, de
mayor rugosidad y porosidad y con ausencia de grabados.
Rollo de papiro
Antes de que se inventara el papel,
algunos pueblos, en particular los egipcios, escribían en rollos de papiro.
Cortando la planta en tiras, colocándolas en capas, mojándolas y dejándolas
secar se obtenía una superficie apta para escribir. Este papiro con
jeroglíficos forma parte del Libro de los muertos egipcio. El detalle de sus
ilustraciones demuestra la durabilidad y calidad del papiro.
Según la tradición, Cai Lun
(o Tsai-lun), un eunuco de la corte Han oriental del emperador chino Hedi (o Ho
Ti), fue el primero en fabricar papel, en el año 105, utilizando corteza de
morera (véase Morera de papel). Pero en 2006 se descubrió, en la
provincia china de Gansu, un trozo de papel escrito en el siglo I a.C. Este
papel, de unos 10 cm2, está fabricado con fibra de lino y se cree
que podría ser parte de una carta. Hasta este descubrimiento, el papel más
antiguo conservado era uno fabricado con trapos, alrededor del año 150.
Durante unos 500 años, el
arte de la fabricación de papel estuvo limitado a China; en el año 610 se
introdujo en Japón, y alrededor del 750 en Asia central. El papel apareció en
Egipto alrededor del 800, pero no se fabricó allí hasta el 900 (véase Papiro).
El empleo del papel fue
introducido en Europa por los árabes, y la primera fábrica de papel se
estableció en España alrededor de 1150. A lo largo de los siglos siguientes, la
técnica se extendió a la mayoría de los países europeos. La introducción de la
imprenta de tipos móviles a mediados del siglo XV abarató enormemente la
impresión de libros y supuso un gran estímulo para la fabricación de papel.
El aumento del uso del
papel en los siglos XVII y XVIII llevó a una escasez de trapos, la única
materia prima adecuada que conocían los papeleros europeos. Hubo numerosos
intentos de introducir sustitutos, pero ninguno de ellos resultó satisfactorio
comercialmente. Al mismo tiempo se trató de reducir el coste del papel mediante
el desarrollo de una máquina que reemplazara el proceso de moldeado a mano en
la fabricación del papel. La primera máquina efectiva fue construida en 1798
por el inventor francés Nicolas Louis Robert. La máquina de Robert fue mejorada
por dos papeleros británicos, los hermanos Henry y Sealy Fourdrinier, que en
1803 crearon la primera de las máquinas que llevan su nombre. El problema de la
fabricación de papel a partir de una materia prima barata se resolvió con la
introducción del proceso de trituración de madera para fabricar pulpa,
alrededor de 1840, y del primer proceso químico para producir pulpa, unos 10
años después.
Estados Unidos y Canadá son
los mayores productores mundiales de papel, pulpa y productos papeleros.
Finlandia, Japón, la antigua Unión Soviética y Suecia también producen
cantidades significativas de pulpa de madera y papel prensa.
