Resistencia al aire del papel TAPPI T 460 (Método Gurley)

La norma “TAPPI T 460 Resistencia al aire del papel (método Gurley)”, desarrollada conjuntamente por la Asociación Técnica de Industrias de Pulpa, Papel y Conversión (TAPPI) y el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI), describe un procedimiento para medir la resistencia al aire del papel con un área circular de aproximadamente 6,45 cm² mediante una diferencia de presión de 1,22 kPa. El rango recomendado para el dispositivo de columna líquida es de 5 a 1800 segundos por cada 100 mL de desplazamiento del cilindro. Para papeles más impermeables, los requisitos de tiempo son tan extremos que se prefieren otras técnicas.

Este método mide el volumen de aire que atraviesa la muestra y cualquier posible fuga de aire en la superficie. Por lo tanto, no es adecuado para papeles con superficies rugosas que no se pueden comprimir de forma segura para evitar fugas significativas en la superficie y los bordes.

Para un método similar de medición de la resistencia al aire que prueba el papel a presiones más altas (aproximadamente 3 kPa) y que tiene mayor resolución en la medición de volúmenes de aire más pequeños, se aplica la norma “TAPPI T 536 Resistencia al aire del papel (método Gurley de alta presión)”. Para un método de medición de la permeabilidad al aire a presiones de hasta 9,85 kPa utilizando áreas de prueba tanto pequeñas como grandes, se aplica la norma “TAPPI T 547 Permeabilidad al aire del papel y el cartón (método Sheffield)”.

La norma TAPPI T 460, un método de ensayo estándar ampliamente utilizado, proporciona una forma fiable de medir la resistencia del papel al paso del aire, un indicador importante de su porosidad o permeabilidad al aire.

Este método de ensayo determina la resistencia al aire del papel midiendo el tiempo (en segundos) que tarda un volumen específico de aire (normalmente 100 ml) en pasar a través de una zona definida de la muestra de papel bajo una diferencia de presión constante.

El área de prueba es un espacio circular de aproximadamente 6,45 cm². La diferencia de presión es de 1,22 kPa, y el rango recomendado es de 5 a 1800 segundos por cada 100 mL de desplazamiento de aire. Las unidades se suelen expresar en segundos Gurley. Valores más altos de segundos Gurley indican mayor resistencia al aire (menor porosidad), lo que significa que el papel es más denso o compacto. Valores más bajos indican mayor porosidad (el aire pasa con mayor facilidad).

El método Gurley utiliza un densímetro Gurley, un instrumento que aplica una ligera presión para forzar el paso del aire a través de una muestra de papel comprimido. El dispositivo suele contener un cilindro con un sello líquido o un material cargado por gravedad que genera la presión. El papel se comprime firmemente para evitar fugas en los bordes. El aire fluye a través de la muestra y se registra el tiempo que tarda en pasar un volumen determinado.

Este método implica filtración superficial, por lo que una compresión adecuada es fundamental. No es apto para cartón muy grueso ni para materiales propensos a una filtración significativa en los bordes o la superficie.

La resistencia al aire en el papel refleja indirectamente diversas propiedades estructurales y funcionales del mismo:

• Grado de análisis: Las fibras más finas forman capas más densas con mayor resistencia.
• Capacidad de absorción: Afecta a la penetración de tintas, aceites, agua o adhesivos.
• Densidad aparente: Las redes de fibra más compactas aumentan la resistencia.
• Eficiencia de filtración: Este aspecto es fundamental para los papeles de filtro o los materiales utilizados en la filtración de aire/líquido.
• Imprimibilidad y recubrimientos: Estos factores influyen en si la tinta permanece en la superficie o es absorbida.
• Procesos de producción: Los papeles de alta resistencia permiten el procesamiento al vacío (por ejemplo, la extracción de hojas durante las operaciones de conversión).

En el papel reciclado, las fibras más cortas generalmente dan lugar a una mayor porosidad (menor valor de Gurley Seconds) en comparación con el papel de fibra virgen.

Los tiempos de prueba para papeles con alta impermeabilidad pueden ser excesivamente largos. En este caso, se recomiendan métodos alternativos.

Este método puede implicar filtraciones superficiales, lo que lo hace menos idóneo para materiales con una estructura poco compacta.

Esta prueba sigue siendo un elemento fundamental en el control de calidad en las industrias de la pulpa, el papel, el embalaje y sectores afines, ya que garantiza un rendimiento uniforme de los materiales.

La norma TAPPI T 460 es una prueba fundamental que se utiliza para medir la resistencia al aire (o, a la inversa, la porosidad/permeabilidad) del papel mediante el método Gurley, y se emplea en las industrias de pulpa, papel, embalaje, impresión y sectores afines. Proporciona un método estandarizado y reproducible para medir la facilidad con la que el aire atraviesa el papel, sirviendo como un indicador indirecto crucial de diversas propiedades y características de rendimiento importantes del material.

Esta norma se considera importante por las siguientes razones:

• Control de calidad en la producción: La prueba de resistencia al aire es un ensayo de inspección rápido y no destructivo que se aplica directamente a las máquinas de papel. Permite controlar la uniformidad en la producción al reflejar factores como la finura de la fibra, la formación de la hoja, la compresión y el encolado. Las variaciones en los segundos Gurley indican problemas en el proceso de producción de papel en una etapa temprana, lo que garantiza una calidad homogénea del producto.
• Predice la absorbencia y la permeabilidad de líquidos: una mayor resistencia al aire (tiempos de Gurley más prolongados) se asocia con una menor porosidad. Esto significa una menor penetración de líquidos como tintas, barnices, aceites, agua o adhesivos. Esto es fundamental para:
• Calidad de impresión: Comprueba cómo se asienta la tinta sobre la superficie (impresiones nítidas) y si hay una absorción excesiva (borrosidad o manchas).
• Recubrimientos y encolado: Garantiza una correcta adhesión y un rendimiento óptimo en papeles estucados.
• Permite el procesamiento automatizado en la producción: Los papeles con una resistencia al aire suficientemente alta (baja porosidad) se pueden procesar de manera eficiente en las líneas de conversión, empaquetado e impresión (por ejemplo, para cajas de cartón ondulado o procesos de alimentación de hojas) utilizando colectores de vacío, ventosas o elevadores. Una baja resistencia puede provocar errores de transporte y, en consecuencia, tiempos de inactividad.
• Evalúa el rendimiento de filtración y transpirabilidad: Esta prueba evalúa la eficiencia de materiales que requieren un flujo de aire o gas controlado, tales como:
• Papeles de filtro (por ejemplo, para filtración de aire/líquido).
• Tejidos no tejidos, bolsas porosas o membranas transpirables (por ejemplo, para aplicaciones médicas o de embalaje).
• Presentan características estructurales: Los valores de Gurley miden indirectamente lo siguiente:
• Densidad aparente y estructura en la dirección Z (espesor).
• Diferencias entre fibras vírgenes y recicladas (las fibras recicladas generalmente tienen hebras más cortas, lo que conlleva una mayor porosidad).
• Correlaciones entre la firmeza y la resistencia general del papel.

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