ANÁLISIS TÉCNICO DEL PAPEL DE 75 g/m 2 USADO EN COSTA RICA PARA LOS PROCESOS DE IMPRESIÓN LÁSER Y XEROGRÁFICA

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2 Igeiería 11 (1,2): 41-52, Sa José. Costa Rica ANÁLISIS TÉCNICO DEL PAPEL DE 75 g/m 2 USADO EN COSTA RICA PARA LOS PROCESOS DE IMPRESIÓN LÁSER Y XEROGRÁFICA María Lorea Blaco Rojas Víctor M. Alfaro 1 Jeifer Ruiz Pacheco 2 Resume Se realiza u aálisis técico del papel de 75 g/m 2, distribuido y utilizado e Costa Rica e los procesos de impresió láser y xerográfica, co base e el estudio de 19 muestras de papel, obteidas de lotes de más de 1000 resmas que ofrece proveedores de diversos países. Se determiaro las propiedades físicas, mecáicas, químicas, superficiales y ópticas mediate los procedimietos estádar, así como los resultados promedio y la desviació estádar, utilizado el proceso estadístico de estimació de itervalos de cofiaza. Los resultados obteidos cosiste e el gra promedio, la desviació estádar experimetal de la media, la desviació estádar estimada de la població y los límites del itervalo de cofiaza al 99 % para cada ua de las propiedades estudiadas. Estos resultados más la experiecia e el Laboratorio de Productos Forestales (LPF), permite señalar ua propuesta para el establecimieto de ua orma acioal e la utilizació de papel de 75 g/m 2, empleado e los procesos de impresió láser y xerográfica, lo cual cotribuye a la ormalizació acioal del sector papelero. La utilizació de la iformació coteida e este artículo está restrigida a los derechos de autor. Abstract A techical study of the paper grade 4 of 75 g/m 2 used i process of laser ad xerographic prit i Costa Rica, is based i the study of 19 paper samples, each oe obtaied from lots of more tha 1000 reams offered by local suppliers ad comig from diverse coutries i the world. The physical, mechaical, chemical, superficial ad optical properties were determied by meas of procedures accepted all over the world. The average of the results together with the stadard deviatios, were treated usig the statistical procedure of estimatio of the cofidece itervals. The results cosist of the grad average, the experimetal mea stadard deviatio, the populatio's estimated stadard deviatio ad the limits of iterval of trust at 99 % for each of the studied properties. This results, alog with the experiece obtaied i the Laboratorio de Productos Forestales (LPF), permit us to draw a proposal about the future atioal orm for paper grade 4 of 75 g/m 2 used i process of laser ad xerographic prit, ad i doig so, cotribute to the ormalizatio of the atioal paper sector. Their use is restricted to the author s rights. 1. INTRODUCCIÓN El papel xerográfico, coocido tambié como papel reprográfico o papel para copiado, se defie como el grado de papel que se usa para copiado o duplicado por u método xerográfico o electrográfico. Los papeles xerográficos so grados de papeles "bod" hechos co pulpas químicas, mecáicas, papel reciclado, algodó o por combiació de estos elemetos. La xerografía es u método e seco de reproducció de material gráfico, e el cual ua image se reproduce e forma de carga electroestática por reflexió sobre la superficie de u fotocoductor que sostiee la carga e las zoas oscuras y luego la disipa cuado se expoe a la luz. La image del fotocoductor se desarrolla cuado se poe e cotacto co la tita e polvo, llamada "toer"; la image e polvo es etoces trasferida al papel y fijada a este por fusió de calor. El papel para impresió láser se utiliza e las impresoras láser. Ua impresora láser es básicamete ua copiadora xerográfica e la cual la porció de la máquia que refleja la luz es remplazada por u láser. De maera similar, este tipo de papel se recomieda para ser utilizado e cualquier impresora electrofotográfica, cuya fuete de luz

3 42 INGENIERÍA puede ser u diodo (LED), u sistema de cristal líquido (LCS), u diodo láser o cualquier otra fuete de luz cotrolada (ASTM, 1 996). E los métodos de duplicació electrofotográfica (xerográfica o láser), el papel debe ser sumamete plao, cotar co ua rigidez apropiada y buea permeabilidad. Así mismo, presetar ua adecuada resistecia electroestática, alta resistecia al calor, ámbitos medios de gramaje, o estar curvado y la superficie debe ser compatible co las partículas de "toer", las cuales se elaza a la superficie después de fudirse a 204 C (Blaco, 1 997). E la duplicació electrotográfica, ormalmete se emplea papel "bod" modificado, hecho de pulpas químicas e u ámbito básico de gramaje que va de 60 a 90 g/m2. Se caracteriza por u acabado suave, alta estabilidad térmica y bueas propiedades estéticas como color, brillatez y limpieza. El abarquillado, deformació que afecta la superficie total de la hoja de papel y hace que tieda a erollarse sobre sí misma e forma de cilidro, puede afectar sigificativamete la calidad de las copias obteidas. Debido a diferecias e la elaboració del papel y a las mismas máquias copiadoras e impresoras, el lado e que se estampa la image sobre el papel puede afectar seriamete el abarquillado. Para obteer los mejores resultados se recomieda cosultar co el proveedor de los equipos de reproducció (ASTM, 1 996). Las copiadoras e impresoras de alta velocidad demada características especiales e el papel, por lo tato, es recomedable realizar ua prueba iicial de desempeño. Co respecto al abollado, la deformació localizada e el papel debido a u ecogimieto desigual que le cofiere u aspecto arrugado típico y otros problemas e la textura, puede iterferir e la adherecia del "toer" y cosecuetemete e la calidad de la image. Igualmete, se recomieda ua prueba iicial de desempeño ates de adquirir u lote de papel para u equipo e particular (ASTM, 1 996). Etre eero y setiembre de 1 999, Costa Rica importó de los Estados Uidos $42 228,40 e papel para copiadoras e impresoras; etre 1996 a 1998, sólo la Uiversidad de Costa Rica cosumió 95,697 resmas de papel xerográfico. Alguas especificacioes para las propiedades del papel xerográfico se detalla e el cuadro No. 1.

4 BLANCO: Aálisis técico del papel Cuadro No. 1. Alguas especificacioes para el papel xerográfico de 75 g/m 2. Referecia: (ASTM, 1996)

5 44 INGENIERÍA 2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Se utilizaro diez muestras de papel xerográfico de 75 g/m 2 grado 4, tomadas e forma aleatoria de muestreos aleatorios realizados e lotes de más de resmas cada uo, proveietes de diez proveedores distitos. Además, se utilizaro los resultados históricos de ueve ofertas y esayos, realizados por el Laboratorio de Productos Forestales (LPF) etre los años 1996 y E vista de que estos resultados correspode a ivestigacioes ateriores del Laboratorio, o preseta resultados e todas las propiedades estudiadas e este iforme. Las muestras se obtuviero al aplicar el II Pla de muestreo descrito e T-400 y los esayos se efectuaro siguiedo los procedimietos descritos e TAPPI (1 996). Por cosiguiete, se realizaro los siguietes esayos: gramaje (T410); humedad (T412); espesor (T411); ph co extracció e caliete (T435); resistecia a la explosió (T403); resistecia a la tesió (TAPPI T404); opacidad tato e fodo blaco como e fodo papel (T425); brillatez (T452) y resistecia al rasgado (T414). Para los esayos de lisura y de permeabilidad al aire -Gurley-, se siguiero los procedimietos descritos por Blaco (1 995). Todos los especímees del esayo fuero acodicioados a ua atmósfera cotrolada por ua humedad relativa de 50 % ± 2 % y ua temperatura de 23 o C ± 2 o C, de acuerdo co (T402). La validació de los resultados se susteta e u programa de calibració cotiua y de aseguramieto de la calidad co que cueta el LPF. Los equipos está certificados por el Laboratorio de Cotrol de Calidad, Normalizació y Metrología (LABCAL) y por los resultados obteidos a lo largo de tres años de participar e u programa iterlaboratorial desarrollado por el Istituto de Pesquisas do Estado de São Paulo (IPT) del Brasil, e el cual participa más de 60 laboratorios; por lo tato, los equipos utilizados e este estudio posee cofirmació metrológica. Cada ua de las dieciueve muestras proporcioa u resultado promedio que se obtiee de tres repeticioes e el caso de propiedades químicas y gramaje, y de diez repeticioes para las propiedades físicas, mecáicas, ópticas y superficiales. La iformació de las pruebas de laboratorio proporcioa u valor para cada propiedad, que resulta del promedio de por lo meos tres repeticioes de la medició. Este se deomia media de cada muestra de propiedad para cada oferta y se calcula usado la siguiete ecuació: X i i=1 (1) X = dode represeta el úmero de repeticioes. La desviació estádar experimetal o muestral se calcula a partir de la medicioes experimetales como ua variació etre muestras, co la siguiete ecuació: S(X) = i=1 (X X i ) 2 1 (2) A partir de lo aterior, se puede establecer ua desviació global de las propiedades del papel sujetas a medició que se calcula usado la ecuació siguiete y cosiderado todas las ofertas que fuero aalizadas e el laboratorio: S( X ) 2 ( k1 1) S1 + ( k2 = 1) S i= ( k 1) ( k (3) Co los promedios experimetales de las diferetes ofertas se calcula u gra promedio para cada propiedad, el cual represeta el valor de la propiedad que tiee el papel que se vede e el país. Para calcular las medias de la població se utilizó e todos los casos la siguiete ecuació: µ i= = 1 X e dode se refiere al úmero de ofertas. 1) S 2 (4)

6 BLANCO: Aálisis técico del papel La desviació estádar de las ofertas de la població se iterpreta como la variació que existe del mismo tipo de papel e ua propiedad particular, como por ejemplo el espesor o la permeabilidad. A partir de los valores promedio, para cada propiedad, de todas las ofertas dispoibles, se calcula la desviació, tal como sugiere Bader (Juio, 1 980), usado la ecuació: (µ X i ) 2 i=1 σ(x) = dode se refiere al úmero de ofertas. (5) Para calcular los valores extremos de los itervalos de cofiaza se utilizó la defiició que establece Miller (1 993), por lo tato: µ(x) z α /2 σ(x ) µ µ(x ) + z α /2 σ (3) Se utiliza como referecia la curva de distribució ormal, porque e todos los casos se emplea al meos 40 datos experimetales para cada propiedad. De los promedios experimetales de las dieciueve muestras, se calcula u gra promedio y ua desviació estádar de la població. A partir de estos datos y utilizado la curva de probabilidad ormal, se estima los itervalos para u 99 % de cofiaza, co el fi de darle mayor amplitud al itervalo, procurado que éste se adecue lo más posible a los resultados prácticos. 2. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Los resultados de los esayos y la iformació adicioal recopilada e el laboratorio, se muestra e el cuadro 2, 3, 4 y 5, dode x correspode al valor promedio de la propiedad y s a la desviació estádar. E el cuadro No. 6 se preseta el gra promedio y la desviació estádar de la població para cada ua de las propiedades esayadas, más los límites iferior y superior de los itervalos para el 99 % de cofiaza y la desviació estádar experimetal de la media.

7 46 INGENIERÍA Cuadro No 2. Propiedades físicas, químicas y superficiales obteidas para papel xerográfico 75 g/m 2

8 BLANCO: Aálisis técico del papel Cuadro No 3. Propiedades físicas, químicas y superficiales obteidas para papel xerográfico 75 g/m 2

9 48 INGENIERÍA Cuadro No 4. Propiedades mecáicas y ópitcas obteidas para papel xerográfico 75 g/m 2

10 BLANCO: Aálisis técico del papel Cuadro No 5. Propiedades mecáicas y ópitcas obteidas para papel xerográfico 75 g/m 2

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12 BLANCO: Aálisis técico del papel PROPUESTA REQUISITOS GENERALES El papel debe poseer propiedades adecuadas para la impresió: facilidad de borrado, blacura, limpieza, acabado, textura, espesor y formació uiforme. El papel debe estar libre de machas, polvo, pelusas, suciedad, arrugas, dobleces y otras malformacioes o partículas. Debe poseer bordes limpios y lisos, libres de marcas de cuchillas; debe estar plao, si odas i orillas levatadas y las esquias e águlo recto El setido de fabricació debe ser especificado por el comprador, para ello se suele cortar el papel por el lado más largo e el setido de la fibra. Especificarse si el color es blaco o algú otro too e particular. El empaque debe realizarse co materiales resistetes a la absorció de la humedad, a meos que se especifique otra cosa. E el caso de resmas, éstas debe coteer e promedio 500 hojas o pliegos. Cada empaque debe idicar exteramete el tipo, grado, dimesió, color, direcció de la fibra y gramaje. Las dimesioes y el gramaje debe adecuarse a las uidades del Sistema Iteracioal de Medidas. Cuado se ispeccioa u lote e el lugar de la etrega, el muestreo se efectúa siguiedo el Pla II de la Norma T 400 (TAPPI, 1 996), y los aálisis de acuerdo co los métodos listados e las tablas No. 1, 2 y 3 del mismo pla. E el caso de locales de impresió si aire acodicioado, la humedad del papel debe ecotrarse e equilibrio co las codicioes de temperatura y humedad relativa. Requisitos técicos medidas a 50 % ± 2 % de humedad relativa y 23 C ± 2 C: Gramaje omial de 75 g/m 2 co ua toleracia real de + 5 %. Humedad etre 4,0 % y 6,0 %. Espesor omial de 100 mm y toleracia de + 10 µ m. Lisura Gurley etre 40 s/50 ml y 70 s/50 ml. ph míimo de 6,0 e el extracto e agua caliete del papel. Las resistecias se ajusta a la tesió logitudial míima de 4 kn/m, la explosió míima de 120 kpa y al rasgado míimo, e ambas direccioes, de 400 mn. Brillatez míima de 80 % y opacidad míima de 85 % No se especifica la desidad aparete i la permeabilidad al aire. NOMENCLATURA BIBLIOGRAFÍA 1. ASENJO, P. L.; BARBADILLO, P.; MON- FORT, P.G. Diccioario termiológico iberoamericao de celulosa, papel y cartó y sus derivados. Istituto Papelero Español, ASTM. Stadard specificatio for white watermarked ad uwatermarked bod, mimeo, spirit duplicator, xerographic, ad

13 52 INGENIERÍA laser priter cut-sized office papers. I: Aual Book of ASTM Stadards, Philadelphia, Vol , p BADER, M.E. Quality assurece ad quality cotrol. Part I: Specificatios I: Chemical Egeeerig, February 11, 1 980, p BADER, M.E. Quality assurece ad quality cotrol. Part II: The quality-cotrol laboratory. I: Chemical Egeeerig, April 7, 1 980, p BADER, M.E. Quality assurece ad quality cotrol. Part III: Usig statistics. I: Chemical Egeeerig, Jue 16, 1 980, p BADER, M.E. Quality assurece ad quality cotrol. Part IV: Complyig with govermet regulatios. I: Chemical Egeeerig, August 25, 1 980, p BLANCO, M. L. Maual de istruccioes del desímetro Gurley. Modelo PGH-T, Permeabilidad, lisura y suavidad e papel y cartó. (TRADUCCIÓN). INII , Laboratorio de Productos Forestales, Istituto de Ivestigacioes e Igeiería, Uiversidad de Costa Rica, BLANCO, M. L. Maual de istruccioes del Medidor de Cobb. Absorció de agua e papel y cartó. (TRADUCCIÓN). INII Laboratorio de Productos Forestales, Istituto de Ivestigacioes e Igeiería, Uiversidad de Costa Rica, BLANCO, M. L. Medidor de espesor (ESP/DM) para papel y cartó. (TRA- DUCCIÓN). INII , Laboratorio de Productos Forestales, Istituto de Ivestigacioes e Igeiería, Uiversidad de Costa Rica, KOURIS, M. (EDITOR). Dictioary of paper. Tappi Press, Atlata, p. 11. SCOTT, W. E.; ABBOTT, J. C. TROSSET, S. Properties of paper: a itroductio. Tappi Press, Atlata, p.