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¿Por qué las fibras del papel se mantienen unidas sin pegamento?

Categoría: Tecnología

Al romper una hoja de papel con cuidado, puedes ver en los bordes unas fibras finas y deshilachadas. Estas fibras están unidas entre sí, aunque no se vea ningún pegamento. [1] En realidad, las hojas de papel no utilizan adhesivos para mantener su forma. [1]

Este artículo explora cómo el papel nace de la madera, cómo se unen las fibras solo con fuerzas físicas y por qué el agua hace que el papel se deshaga. También veremos cómo se protege el papel contra las manchas de tinta y por qué algunos papeles duran más de mil años. [1]

1. Qué se ve al romper una hoja de papel: las fibras del borde

Intenta romper suavemente una hoja de papel. Si observas bien el borde roto, verás fibras muy finas que parecen pelusa. [1] La pregunta es: ¿qué mantiene unidas a estas fibras dentro del papel? ¿Están pegadas con algún tipo de cola? [1]

La respuesta sorprendente es que en la hoja de papel en sí misma no se utiliza ningún tipo de adhesivo. [1] Entonces, ¿cómo logran las fibras quedarse juntas para formar una hoja sólida? [1]

2. De dónde sale el papel: las astillas de madera y sus fibras

La mayoría de los papeles actuales se fabrican a partir de astillas de madera, que son trozos pequeños de madera. [2] Estas astillas se cocinan en grandes recipientes durante unas 5 horas a una temperatura de 150 a 160 grados, utilizando productos químicos como el hidróxido de sodio. [2]

Durante este proceso, llamado cocción o digestión, se disuelve la lignina, que es la sustancia que pegaba las fibras entre sí en el árbol. Lo que queda es una masa llamada pulpa, compuesta principalmente por fibras de celulosa. [2] Este conjunto de fibras es la materia prima esencial para crear el papel. [2]

3. Cómo se unen las fibras del papel al formar la hoja con agua

Para formar la hoja, la pulpa se diluye en mucha agua y se vierte sobre una malla o red metálica. [3] El agua atraviesa la malla y cae hacia abajo, mientras que las fibras se quedan atrapadas en la parte superior, formando una capa fina y húmeda. [3]

Luego, esta capa se presiona para exprimir el agua y se pasa varias veces por rodillos calientes para secarla. [3] A medida que el agua se evapora, ocurre algo clave: las partes de la superficie de las fibras que atraen el agua (llamadas grupos OH) se atraen directamente entre sí. [1]

Esta atracción se llama enlace de hidrógeno. Es una de las principales fuerzas que mantienen unidas las fibras sin necesidad de pegamento. [1] Por eso, cuando el papel se moja, el agua entra entre las fibras de celulosa, las hincha y debilita esos enlaces de hidrógeno. [1] Esta es la razón por la que el papel mojado se rompe con mucha facilidad. [1]

Nota de seguridad: Recuerda que el agua pasa a través de la malla y solo las fibras quedan como una hoja fina. [3]

4. Por qué la tinta no mancha el papel: el encolado

Como las fibras del papel absorben agua, si echas tinta sobre un papel sin tratar, esta se extenderá por los huecos entre las fibras y se manchará todo. [4] Para evitar esto, se usan productos químicos llamados agentes de encolado o "sizing". [4]

Estos agentes controlan cuánta agua absorbe el papel y a qué velocidad se extiende. [4] Hay dos tipos: los de adición interna, que se mezclan con la pulpa para evitar que el agua penetre hasta el interior, y los de adición externa, que se aplican sobre la superficie para aumentar su resistencia y frenar las manchas de tinta. [4] Gracias a estos agentes, los cuadernos y el papel de dibujo no se manchan fácilmente. [4]

5. Por qué el papel japonés washi dura más de mil años

En Japón existe un tipo de papel tradicional llamado "washi". [5] Las fibras de las plantas usadas para el washi (como el kozo, el mitsumata o el ganpi) son mucho más largas que las fibras de la pulpa de madera común. [5] Por ejemplo, las fibras del kozo pueden ser aproximadamente 3 veces más largas que las de la pulpa de madera, aunque esto varía según las condiciones. [5]

Cuando las fibras son más largas, se enredan más entre sí y crean más puntos de unión, lo que hace que el papel sea resistente aunque sea delgado. [5] La resistencia no solo depende de la longitud, sino también de la materia prima y la técnica de fabricación. [5] Por esta razón, algunos papeles washi han sobrevivido más de 1000 años, mientras que se dice que algunos papeles occidentales duran unos cientos de años. [5]

6. La historia del papel: su origen en China y su reciclaje

El papel nació hace más de 2000 años en China. [6] Alrededor del año 105 d.C., un funcionario llamado Cai Lun perfeccionó un método práctico usando trapos de lino y cortezas de árboles. [6] Este papel también estaba hecho con fibras unidas entre sí, mediante el mismo mecanismo que hemos visto. [6]

La tecnología del papel llegó al mundo islámico gracias a la Batalla del Talas en el año 751, donde se dice que entre los prisioneros había artesanos del papel. [7] Desde allí, y a lo largo del tiempo, la técnica se extendió hacia Europa a través de España alrededor del siglo XII. [7]

Hoy, en Japón, el papel usado se recoge y se convierte en nuevo papel. [8] Sin embargo, cada vez que se recicla, las fibras se acortan un poco. [8] Cuando las fibras son cortas, hay menos enredos y el papel pierde resistencia. [8] Las fibras no se pueden reciclar infinitamente; se estima que pueden volver a usarse como papel unas 5 veces, dependiendo del tipo de papel y el proceso. [8] Así, el mecanismo usado en el papel, inventado hace 2000 años, sigue siendo la base de cada hoja de papel. [8]

7. Experimentos con papel para hacer en casa

Si te da curiosidad, puedes probar estas cosas en casa con papel que ya no necesites. [4]

Primero, rompe suavemente una hoja vieja y observa el borde con una lupa. Compara cómo se ven las fibras: ¿son más largas o gruesas en distintos tipos de papel? [4] Luego, compara una hoja seca con una ligeramente húmeda para sentir cómo se rompe la húmeda con más facilidad, notando que el papel húmedo se rompe con más facilidad. [1] Finalmente, deja caer una gota de agua en papel de fotocopia, periódico o folletos y observa las diferencias en cómo se mancha. [4]

Nota de seguridad: Para evitar accidentes, coloca una toalla sobre la mesa para que no se derrame el agua. Usa solo papel que ya no necesites y no rompas libros o cuadernos que aún uses. Rompe el papel con cuidado para no cortarte con los bordes. y hazlo con cuidado para no cortarte con los bordes. [1]

Fuentes

  1. Rethink Paper Project «Papel y enlaces de hidrógeno: la verdadera razón por la que el papel es fuerte» (nota, 14 de diciembre de 2022). https://note.com/rpp_note/n/nca0af98e8472 (Explica cómo los grupos OH de las fibras de celulosa forman enlaces de hidrógeno al secarse, creando papel sin adhesivos.)
  2. Sociedad de Ingeniería Química «Procesos químicos: pulpa (fábrica de papel)». https://www0.scej.org/education/pulp.html (Detalla el proceso de cocción de astillas de madera con químicos, temperatura y tiempo para separar la lignina de la celulosa.)
  3. TAKEO MIHONCHO ONLINE «Proceso de fabricación de papel». https://takeopaper.com/finder/knowledge/papermaking/pulping/index.html (Describe las etapas de formación de la hoja, prensado y secado.)
  4. kamiconsal «¿Diferencia entre papel que se mancha y el que no? Depende del encolado» (26 de enero de 2019, actualizado 29 de noviembre de 2023). https://kamiconsal.jp/nijimanaikami/ (Explica cómo los agentes de encolado controlan la absorción de agua y la diferencia entre encolado interno y externo.)
  5. Washi Art «Diferencias entre washi y papel occidental: materias primas, historia y definiciones». https://washi-art.jp/archives/65721921.html (Compara las materias primas y la longitud de las fibras del washi frente al papel occidental, y su durabilidad.)
  6. Federación Japonesa de la Industria del Papel «El invento del papel». https://www.jpa.gr.jp/p-world/p_history/p_history_02.html (Menciona la mejora del método de fabricación por Cai Lun alrededor del año 105 y los materiales usados.)
  7. Editorial Yamakawa «Glosario de historia mundial: difusión del método de fabricación de papel». https://www.y-history.net/appendix/wh0504-010.html (Explica la difusión de la tecnología del papel desde el mundo islámico a Europa tras la batalla del Talas.)
  8. n-flexo «¿Hasta cuándo se puede reciclar el papel? El límite es de unas 5 veces». https://n-flexo.co.jp/blog/paper-recycle-limit-5times/ (Analiza el acortamiento de las fibras durante el reciclaje y la pérdida de resistencia, estimando un límite de reutilización.)