por El papel moderno es un material delgado hecho principalmente de fibras de madera prensadas juntas. La gente escribe en papel, y los libros están hechos de papel. El papel puede absorber líquidos como el agua, por lo que también podemos limpiar cosas usando papel.
La industria de la celulosa y el papel comprende empresas que utilizan la madera como materia prima y producen pulpa, papel, cartón y otros productos a base de celulosa.
¿Qué es el Papel? Explicado para Niños
El papel es nada más y nada menos que un tapete seco y comprimido de fibras vegetales. Es un poco como ropa sobre la que puedes escribir. La ropa se confecciona tejiendo hilos tales como algodón y lana hilada a partir de fibras naturales. El papel es más parecido al tejido que llamamos fieltro, hecho sin la etapa de tejido, simplemente presionando juntas las fibras de celulosa extraídas de las plantas y los árboles para que se unan y fundan formando una tapete fuerte, sólido pero muy flexible.
¿Cómo se hace el papel?
La mayoría de la pulpa de papel está hecha de árboles (principalmente coníferas de hoja verde de crecimiento rápido), aunque también se puede hacer de bambú, algodón, cáñamo, yute, y una amplia gama de otros materiales vegetales. Los papeles lisos que se usan para revistas o empaques a menudo tienen materiales como arcilla de porcelana añadida para que se impriman con un acabado más colorido y brillante.
El papel es realmente fácil de hacer a mano (pruébalo por ti mismo) pero la gente usa tanto papel que ahora la mayoría se hace en máquinas gigantes. Cualquiera que sea el método que se utilice, hay esencialmente dos etapas: preparar la pulpa y luego darle forma y secarla en hojas o rollos terminados.
Formas de Fabricar Papel
Fabricación de papel a mano
El material de la planta cruda se coloca en un recipiente grande lleno de agua y se bate literalmente hasta convertirlo en pulpa para formar una gruesa masa de fibras. Esta se transforma en hojas de papel utilizando una estructura muy básica hecha de dos partes: una malla de metal llamada molde que se encuentra dentro de un marco de madera conocido similar al marco de cuadro. El molde y el deckle se sumergen a la mitad y se agitan suavemente para que se forme un revestimiento uniforme en la parte superior, con la mayor parte del agua (y parte de la pulpa) drenando. Luego, se saca el molde de la estructura y se coloca la estera húmeda de papel sobre una hoja de fieltro. Este proceso se repite para hacer una serie de hojas de papel intercaladas y fieltro, que luego se colocan dentro de una prensa de tornillo y se exprimen a una presión inmensa para eliminar prácticamente todo el agua restante. Después de eso, sacan las hojas de papel y las cuelgan para que se sequen.
Fabricación de papel a máquina
Aunque algunos papeles caros todavía están hechos a mano, la mayoría se producen de manera rápida, eficiente y automática por máquinas gigantescas. La pulpa se prepara para las máquinas de fabricación de papel, ya sea mecánica o químicamente. El método mecánico (generalmente utilizado para hacer calidades inferiores de papel) se llama proceso de madera molida, porque la pulpa se hace utilizando piedras grandes para moler los troncos. Hoy en día, la pulpa es preparada por máquinas gigantes que cortan, lavan, golpean y mezclan madera, trapos u otras materias primas en una masa de fibras empapadas. En el método químico, conocido como el proceso de Kraft (de la palabra alemana «fuerza», porque produce papel resistente), los materiales vegetales se hierven en químicos fuertes como el sulfuro de sodio o el hidróxido de sodio para producir fibras. En este punto, se pueden agregar materiales de carga (revestimientos superficiales como arcillas), tintes (para hacer papel de color) y cola (para reforzar e impermeabilizar y evitar la dispersión de las tintas) a la mezcla para cambiar las propiedades del papel acabado (a veces se agregan más tarde).
Una vez que la pulpa ha sido preparada, se convierte en papel mediante una enorme máquina de rodillo. El tipo más conocido de máquina de fabricación de papel se llama máquina Fourdrinier (llamada así por los dos hermanos ingleses que la inventaron a comienzos del siglo XIX), aunque hay alternativas (incluida la máquina de cilindro desarrollada unos años después por John Dickinson). La pulpa húmeda entra en la máquina desde un canal llamado caja de entrada en un extremo y se extiende sobre una cinta transportadora de malla de alambre en movimiento. La correa se sacude, succiona y sopla para eliminar el agua de la estera de fibras, antes de que una marca de agua, textura u otro acabado sea presionado dentro de ella por un rodillo con diseño llamado rodillo dandy. Luego, el papel se presiona más y se seca por completo, dando vueltas una y otra vez alrededor de una serie de rodillos de acero grandes y pesados, denominados calandras, antes de obtener su forma final. El papel acabado sale como telarañas (hojas muy grandes) o rollos (para imprimir cosas como periódicos y revistas). ¡Las máquinas Fourdrinier más grandes producen papel a una asombrosa velocidad de más de 60 km por hora!
Historia del papel
La escritura comenzó mucho antes de la invención del papel. La gente escribió sobre muchos tipos de material. Escribieron en tela, en las paredes de piedra y en madera. En Mesopotamia, los sumerios escribieron en tabletas de arcilla, muchas de las cuales han sobrevivido hoy. En Europa, la gente escribió en vitela.
Primera fabricación de papel
Hace muchos siglos, ya en el tercer milenio a.C. (más del 2000 aC), la gente de Egipto fabricaba una especie de papel con la planta de papiro. De aquí viene la palabra «papel». La gente de Grecia y Roma aprendió a hacer esto también. Los romanos escribían en pergamino (hecho de piel de animal), en tabletas enceradas y en madera.
En China, hacie el año 105 d.C., el eunuco Cai Lun le dijo a su Emperador que había hecho papel. Anteriormente habían usado bambú y seda. El material utilizado en este antiguo papel incluía trapos de algodón, cáñamo, diversas fibras vegetales y antiguas redes de pesca. El documento más antiguo existente con escritos sobre él fue encontrado en las ruinas de una atalaya en la Gran Muralla China. Data de alrededor de 150 d.C. Incluso el documento anterior (pero sin escribir sobre él) ha sido reclamado: «La pieza de papel más antigua que queda en el mundo está hecha de fibras de cáñamo, descubierta en 1957 en una tumba cerca de Xian, China, y data de entre los años 140 y 87 a.C.». Los chinos consideraban que la fabricación de papel era tan valiosa que la mantuvieron en secreto todo el tiempo que pudieron.
Difusión del papel
La gente en Japón aprendió a hacer papel con fibras de la morera, alrededor del año 610 d.C. Esto se llama papel japonés o Washi. La invención china se extendió a la India, y luego al Medio Oriente, y luego a Italia.
Una oportunidad ocurrió después de la Batalla de Talas en 751, cuando un ejército árabe capturó a soldados de los chinos. Había algunos fabricantes de papel entre los soldados capturados. Gracias a ellos, la fabricación de papel se extendió por todo el mundo islámico. En 757, se construyó una fábrica de papel en Samarkanda. La gente aprendió a usar el lino como materia prima de papel y a usar almidón de harina como aditivo.
Los italianos usaban trapos de cáñamo y lino. En 1276 se construyó la primera fábrica de papel italiana en Fabriano y, hasta el siglo XIV, Italia fue un proveedor de papel en Europa. En 1282 se introdujo la primera marca de agua en Boloña.
Papel hecho a máquina
El papel era difícil de hacer. Era más barato que los viejos materiales de escritura, pero aún era caro. Una máquina de hacer papel fue concebida en Francia en 1798, pero inventada en Inglaterra. Una fábrica de papel ya la estaba utilizando en 1812. Ahora el proceso era más barato, pero la materia prima todavía era cara.
En 1840, Friedrich Gottlob Keller inventó una máquina que podía hacer pulpa para papel con fibras de madera (en lugar del costoso papel de trapo). El papel se volvió lo suficientemente barato como para que todos puedan comprarlo. Alrededor del mismo tiempo, se hicieron otros inventos, como el lápiz, la pluma estilográfica y una imprenta que usaba energía de vapor. Con esta nueva tecnología, las personas escribían más cartas, hacían más libros y periódicos y guardaron más registros de lo que hacían.
Hoy en día, algunos de los principales países productores de papel son China, EE. UU., Canadá, Finlandia, Suecia y Rusia. El papel se produce en grandes fábricas. Producen cientos de miles de toneladas de papel cada año.
Línea de Tiempo del Papel
3000 a.C.: Los egipcios antiguos comienzan a escribir en papiro, hecho de juncos que crecen en las orillas del río Nilo. Es la primera superficie de escritura portátil y ligera.
105 d.C.: Tsai Lun (50-121 d.C., también escrito Cai Lun) inventa el papel basado en corteza de árbol para el emperador de China. La tecnología de fabricación de papel se extiende gradualmente por toda Asia.
1100: Los moros introducen la tecnología de fabricación de papel en el norte de África y España, desde donde pasa al resto de Europa. Su papel está hecho de cáñamo y lino.
1450: El alemán Johannes Gutenberg (1400-1468) inventa el tipo de metal móvil y la imprenta moderna, e imprime alrededor de 180 copias de su famosa Biblia de Gutenberg. Esta invención aumenta en gran medida la demanda de papel.
1790: Las máquinas de fabricación de papel son inventadas por el francés Nicholas Louis Robert (1761-1828), luego mejoradas por los hermanos británicos Henry Fourdrinier (1766-1854) y Sealy Fourdrinier (1774-1847) alrededor de 1803.
1804: El inglés Andrew Wilson produce el primer libro sobre papel hecho a máquina. Wilson es un impresor londinense empleado por Charles Mahon, 3er conde de Stanhope, inventor de la primera imprenta de hierro (la prensa Stanhope).
1809: Varios años después de Fourdiniers, el inglés John Dickinson (1782-1869) inventa y patenta un aparato alternativo de fabricación de papel llamado máquina de cilindro. (Puedes ver un gran modelo de máquina de Dickinson en el sitio web de Science and Society Picture Library).
1840: El método de Groundwood para hacer pulpa de madera se desarrolla en Alemania.
1883: El inventor alemán Karl Dahl desarrolla un método químico para fabricar pulpa de papel fuerte llamado proceso Kraft (» fuerza «).
Fabricación de Papel Paso a Paso
Fabricación de pulpa
Varios procesos se utilizan comúnmente para convertir troncos en pulpa de madera. En el proceso mecánico, los troncos primero se vuelcan en tambores para eliminar la corteza. Los troncos se envían a molinos, que rompen la madera en pulpa presionándola entre grandes losas giratorias. La pulpa se filtra para eliminar los objetos extraños. En el proceso químico, las astillas de madera de los troncos sin corteza se cocinan en una solución química. Esto se hace en cubas enormes llamadas digestores. Las virutas se introducen en el digestor y luego se hierven a alta presión en una solución de hidróxido de sodio de papel y sulfuro de sodio. Las virutas se disuelven en pulpa en la solución. A continuación, la pulpa se envía a través de filtros. Se puede agregar lejía en esta etapa o colorantes. La pulpa se envía a la planta de papel.
Golpeado
La pulpa es luego sometida a un proceso de apisonamiento y compresión llamado, apropiadamente, golpear. Dentro de una tina grande, la pulpa se somete al efecto de los batidores de la máquina. En este punto, se pueden agregar varios materiales de relleno tales como tizas , arcillas o productos químicos como óxido de titanio. Estos aditivos influirán en la opacidad y otras cualidades del producto final. La cola también se agrega en este punto. La cola afecta la forma en que el papel reaccionará con varias tintas. Sin cola en absoluto, un papel será demasiado absorbente para la mayoría de los usos, excepto como papel protector de escritorio contra la tinta. Un tamaño como el almidón hace que el papel sea resistente a la tinta a base de agua (las tintas en realidad se colocan encima de una hoja de papel, en lugar de hundirse). Las colas, generalmente colofonias y gomas, están disponibles dependiendo del uso eventual del papel. El papel que recibirá un diseño impreso, como el envoltorio de regalo, requiere una fórmula particular de cola que hará que el papel acepte la impresión correctamente.
Pulpa a papel
Para finalmente convertir la pulpa en papel, la pulpa se inserta o se bombea en máquinas gigantes y automatizadas. Un tipo común se llama la máquina Fourdrinier, que se inventó en Inglaterra en 1807. La pulpa se inserta en el Fourdrinier, máquina en una cinta móvil de cribado de malla fina. La pulpa se comprime a través de una serie de rodillos, mientras que los dispositivos de succión debajo de la correa drenan el agua. Si el papel va a recibir una marca de agua, un dispositivo llamado dandy se mueve a través de la hoja de pulpa y presiona un diseño en ella. Luego, el papel se mueve hacia la sección de prensa de la máquina, donde se presiona entre rodillos de fieltro de lana. Luego, el papel pasa por una serie de cilindros calentados por vapor para eliminar el agua restante. la máquina grande puede tener de 40 a 70 cilindros de secado.
Acabado
Finalmente, el papel seco se enrolla en carretes grandes, donde se procesará según su uso final. El papel se alisa y se compacta más al pasar a través de rodillos metálicos llamados calandras. Un acabado particular, ya sea blando o mate o duro y brillante, puede ser impartido por las calandras. El papel puede ser terminado más adelante al pasar a través de una cuba de material de dimensionamiento. También puede recibir un recubrimiento, que es el cepillado o enrollado. El recubrimiento agrega productos químicos o pigmentos a la superficie del papel , que complementa las incrustaciones y los rellenos de las primeras etapas del proceso. La arcilla fina se usa a menudo como recubrimiento. Luego, el papel puede calandrarse, es decir, pasar por rodillos de calandras extremadamente lisos por última vez. Luego el papel se corta al tamaño deseado.
Preocupaciones ambientales
La cantidad de árboles y otras vegetaciones taladas para hacer papel es enorme.
Las compañías de papel insisten en que siembran tantos árboles nuevos como talan. Los ecologistas sostienen que los nuevos árboles de crecimiento, mucho más jóvenes y más pequeños que lo que se eliminó, no pueden reemplazar el valor de los árboles más viejos. Los esfuerzos para reciclar papel usado (especialmente periódicos) han sido efectivos para mitigar al menos parcialmente la necesidad de destrucción de bosques, y el papel reciclado es ahora un ingrediente importante en muchos tipos de producción de papel. Los químicos usados en la fabricación de papel, incluyendo tintes, lejías y colas, también pueden ser perjudiciales para el medio ambiente cuando se los libera a los suministros de agua y tierras cercanas después de su uso. La industria, a veces por orden del gobierno, ha limpiado gran cantidad de su contaminación, y los requisitos federales ahora exigen una producción de papel libre de contaminación. El costo de tales esfuerzos de limpieza se transfiere al consumidor.
