Propriedades do papel de impressão

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1 Propriedades do papel de impressão O papel deve reunir uma série de propriedades que garantam a printabilidade (qualidade) e o desempenho (produtividade) durante os processos de impressão e acabamento, bem como atendam aos requisitos do produto. O termo printabilidade não é facilmente definido ou mensurável. Significa a extensão com que as propriedades do papel permitem reproduzir com fidelidade o padrão aprovado. De maneira abrangente, essas propriedades podem ser classificadas em: propriedades de aparência, propriedades químicas, propriedades estruturais, propriedades mecânicas e propriedades superficiais. Considerando os aspectos práticos de manuseio e uso do papel, iremos considerar essas propriedades como um todo, em conjunto com os fenômenos de inter-relacionamento com outras variáveis. - alvura e brancura - Um dos requisitos do produto impresso é que exista contraste suficiente entre a imagem entintada e o papel. Papel branco proporciona maior contraste com tinta preta do que papéis coloridos. Os termos alvura e brancura são usados como sinônimos, gerando grande confusão, uma vez que ambos têm definição distinta. Brancura significa a propriedade de refletir por igual os comprimentos de onda dominantes do espectro visível; alvura é a reflectância relativa num determinado comprimento de onda padrão (457 nm). Considerando três diferentes papéis, cujas reflectâncias são ilustradas na tabela abaixo, fica fácil demonstrar que: o papel A é o mais branco visto que reflete de maneira equilibrada nas três zonas do espectro visível; o papel B é o mais alvo devido à maior reflexão na região do azul, portanto é branco azulado ou "branco frio"; o papel C reflete maior quantidade total de luz, porém é amarelado ou "branco quente". O papel B produzirá azuis mais contrastados, enquanto o papel C favorecerá a reprodução de amarelos, laranjas e vermelhos. papel Reflectância (%) filtros vermelho verde azul A B C É um grave erro assumir que a cor do impresso é governada apenas pela tinta. A seleção do papel é igualmente importante. A cor resultante depende das propriedades da tinta (cor, tipo e granulometria do pigmento) e do papel (cor, absorção e brilho). Aliás, por ser branco, o papel encerra, na forma latente, todas as cores visíveis. As tintas de impressão funcionam como filtros para evitar ou limitar a reflexão de certos comprimentos de onda da luz, modulando as cores.

2 - cor - A cor do papel é o resultado da absorção seletiva de luz de determinados comprimentos de onda pela estrutura do papel. Anilinas ou pigmentos adicionados ao papel promovem absorção de luz de comprimento de onda específico. A combinação dos comprimentos de onda refletidos pelo papel mais os comprimentos de onda refletidos pelas tintas determina a cor final do impresso. A seleção de cores deve ser feita de modo a compensar a influência do papel; caso contrário, o resultado obtido será diferente do previsto, a menos que as provas tenham sido executadas no mesmo papel da impressão. - brilho - Brilho é o atributo do papel que o torna reluzente ou lustroso. Conforme a superfície do papel se aproxima do nivelamento óptico, por meio de calandragem ou outro tratamento superficial, os raios de luz incidentes são refletidos como raios paralelos, como acontece num espelho. Este fenômeno é conhecido por reflexão especular. - opacidade - A opacidade é a medida da obstrução da luz pelo papel. Quando a luz incide no papel, parte é refletida, parte é absorvida e parte é transmitida através da folha. O papel pode transmitir a luz de duas maneiras: como raios paralelos, que não sofrem difusão, ou na forma de raios dispersos ou difusos. A transmitância total de luz (paralela + difusa) determina a opacidade do papel. As fibras de celulose pura são transparentes, portanto a opacidade resulta da absorção e difusão da luz conforme esta passa do ar para as fibras e volta para o ar e, adicionalmente, para papéis contendo cargas minerais, nas interfaces: ar fibra, ar carga e fibra carga. Falta de opacidade, ou transparência, reduz o contraste do impresso. Pigmentos e anilinas escuros adicionados ao papel aumentam sua opacidade visto que absorvem luz. Pasta mecânica e fibras não branqueadas também absorvem luz e, portanto, aumentam a opacidade do papel. Cargas minerais dispersam a luz e aumentam a opacidade do papel. O grau de opacidade depende de diversas propriedades do papel: composição fibrosa e não-fibrosa, alvura, tonalidade, gramatura, espessura etc. A transparência do impresso pode ser o resultado da falta de opacidade do papel ou do atravessamento causado por excessiva penetração da tinta no papel, ou ainda uma combinação das duas coisas. - composição da camada - A camada do papel deve ser formulada para atender aos requisitos dos processos de impressão e de uso final do produto impresso. Nos processos flexográfico e rotogravura não existe a necessidade de formular o papel com ligantes resistentes à água, exceto para impressão com tintas base água. O processo ofsete exige que a superfície do papel tenha certa resistência à água. O grau de resistência necessário determina o tipo de ligante a ser escolhido. O esforço a que o papel estará sujeito durante o processo de impressão determina o grau de resistência que a superfície deve ter: resistência ao arrancamento ("pick"), resistência ao "blistering", resistência à umidade etc.

3 - composição de fibras e cargas - A composição fibrosa do papel afeta suas propriedades de printabilidade e desempenho. Fibras de algodão e linho promovem características diferentes daquelas derivadas de fibras de madeira. Polpas químicas têm características diferentes dependendo da espécie de madeira utilizada e da química do processo. Pasta mecânica proporciona absorção elevada, mas resistência e alvura baixas. Cargas minerais ("fillers") de diferentes tipos e em diferentes proporções são usadas para: aumentar a opacidade, a alvura e a lisura; melhorar as características superficiais; reduzir o atravessamento da tinta e reduzir a aspereza das fibras. Conforme a quantidade de carga mineral aumenta, os vazios e os poros capilares do papel são reduzidos de tamanho. Quanto menor o diâmetro dos poros capilares do papel, maior a força exercida sobre os líquidos (água, tinta). Entretanto, o aumento do conteúdo de carga mineral torna o papel quebradiço e mais absorvente, embora a capacidade de retenção diminua. Papéis absorventes têm capacidade de absorver grandes volumes de água, mas papel cuchê absorve o veículo ou o solvente da tinta mais rapidamente do que um papel mais "aberto". Os materiais usados como carga são inertes às variações de umidade, portanto, a estabilidade dimensional do papel melhora conforme o conteúdo de carga mineral aumenta. Considerando apenas o processo de impressão, é desejável uma elevada porcentagem de carga mineral (15% a 20%) no caso de papéis não-revestidos. Entretanto, outros requisitos impõem uma quantidade menor. - conteúdo de umidade - Celulose e água são inseparáveis e apresentam um inter-relacionamento fundamental durante a fabricação e uso do papel. O conteúdo de umidade do papel, assim como o vapor d'água ao qual está exposto, afeta suas propriedades elétricas, mecânicas, superficiais e, principalmente, sua estabilidade dimensional. O papel é higroscópico porque as fibras de celulose têm forte atração por moléculas de água. As fibras absorvem água tanto no seu interior quanto na superfície. As fibras sofrem expansão quando absorvem água e contração ao perdê-la. Quando isso acontece, as fibras alteram as suas dimensões, muito mais o diâmetro do que o comprimento. Por isso, o papel sofre maior variação dimensional no sentido perpendicular à direção das fibras. Esta é a principal causa de fora de registro e encanoamento. O nível de variação dimensional em função da variação de umidade depende do tipo de papel, da composição fibrosa e não-fibrosa e do grau de refinação do papel. Várias distorções são causadas por variações no conteúdo de umidade do papel. Perda de umidade para o ambiente causa encolhimento do papel nas bordas exteriores das pilhas e bobinas tornando-as estiradas e deixando o centro frouxo. Ganho de umidade torna as bordas do papel frouxas. Essas distorções podem ser reduzidas mantendo o papel embalado, com material à prova de umidade, até o momento do uso. As distorções provocadas por desequilíbrio de umidade entre o papel e o ambiente da sala de impressão podem levar a problemas de fora-de-registro, duplagem, encanoamento e, em condições extremas, rugas. Na impressão ofsete, a condição ideal é que o papel tenha umidade relativa ligeiramente superior à umidade relativa da sala de impressão (cerca de 5%). Conteúdo de umidade

4 muito baixo torna o papel muito rígido, quebradiço, pouco elástico, com lisura e maciez reduzidas. Papéis mais úmidos imprimem melhor, visto que se acomodam melhor à superfície de impressão. Papéis usados na impressão em máquinas rotativas com forno podem sofrer "blister" se o seu conteúdo de umidade for excessivo. Conforme a gramatura aumenta, a umidade deve ser reduzida para minimizar a probabilidade de ocorrer "blistering". A combinação de umidade elevada com baixo ph do papel ou da solução de molhagem altera a taxa de secagem das tintas "quickset". A umidade de equilíbrio depende da composição fibrosa e não-fibrosa do papel, assim como da umidade relativa do ambiente ao qual o papel fica exposto e das condições ambientais anteriores. A carga mineral e o revestimento do papel reduzem o seu conteúdo de umidade uma vez que apresentam consideravelmente menos atração pela água do que as fibras de celulose. Desse ponto de vista, portanto, é desejável um elevado conteúdo de carga mineral. O conteúdo de umidade do papel influencia significativamente suas propriedades físicas, seu desempenho na impressora e nas operações de açabamento (encadernação, colagem, envernizamento, plastificação, hotstamping etc.). O aumento do conteúdo de umidade torna as fibras e a camada do papel mais flexíveis. A perda de umidade torna o papel quebradiço na dobra. As propriedades mecânicas e elétricas do papel também variam com as variações no conteúdo de umidade. Quando a umidade relativa é inferior a 35%, a eletricidade estática gerada durante a impressão não é dissipada, aumentando o risco de decalque e prejudicando as operações de dobra e encadernação. A umidade relativa ideal encontra-se no intervalo entre 50% e 60%. - ph (acidez/alcalinidade) - O termo ph é freqüentemente usado nas indústrias de papel e de impressão. É a abreviação ou símbolo químico de potencial de íons hidrogênio (H + ). Quando uma substância ácida é dissolvida em água, ocorre a liberação de excesso de íons hidrogênio e a solução torna-se ácida. Do mesmo modo, quando uma substância alcalina é dissolvida em água, ocorre a liberação de excesso de íons hidroxila (OH - ) e a solução torna-se alcalina. A escala de valores de ph varia de 0 a 14. Tais valores representam o expoente (logaritmo) que matematicamente expressa a concentração de íons hidrogênio. Quando o ph de uma solução é 7, as concentrações de íons hidroxila e hidrogênio são iguais e a solução é quimicamente neutra (nem ácida, nem alcalina). Quando o ph da solução é menor do que 7, existe maior concentração de íons hidrogênio, portanto a solução é ácida. Mudanças de ph representam alterações exponenciais na concentração iônica de uma solução, portanto, uma solução com ph 5 é 10 vezes mais ácida do que uma solução com ph 6, ou 100 vezes mais ácida do que uma solução com ph 7.

5 Existem muitas aplicações nos processos de fabricação e uso do papel que exigem o controle do ph: nos diversos estágios de branqueamento da polpa, no controle das resinas de ligação interna e no controle das cargas minerais. Baixo ph acelera o processo de envelhecimento do papel. O ph tem pouca significância nos processos tipográfico, flexográfico e rotogravura, assim como no caso de tintas que não contêm óleos secativos. O ph do papel não afeta as tintas "heatset". Entretanto, ph baixo (<4.5), proveniente do papel ou da solução de molhagem, pode retardar ou mesmo impedir a secagem e causar "podragem" das tintas "quickset". A acidez é uma das variáveis que mais afeta a permanência do papel. Baixo ph reduz a vida do papel e a sua permanência de cor. Para máxima permanência, o papel deve ter ph próximo de 7. - colagem e resistência à água - O papel pode ser fabricado sem colagem, com colagem interna ou com colagem interna e superficial. O propósito da colagem interna é evitar, ou retardar, a penetração de água e outros fluidos, embora não promova impermeabilidade, resistência à umidade ou impeça a penetração do veículo da tinta no papel. O papel para impressão ofsete deve ter colagem interna e superficial por diversas razões: no caso de papéis não-revestidos, a absorção de água proveniente da solução de molhagem deve ser mínima; excesso de água absorvida enfraquece as ligações e causa arrancamento, variação dimensional incontrolável e encanoamento. O propósito da colagem superficial é aumentar a resistência da superfície do papel, além de melhorar a "ancoragem" da tinta, a resistência à abrasão, ao estouro, à tração e à dobra. - adesão - É a propriedade do papel de aderir a outras superfícies com as quais mantém contato (metal, vidro, papel, plástico etc.). Papel cuchê deve aceitar colas (hot melt, PVA) e formar ligações firmes. Para tanto, a formulação do papel e do adesivo devem ser compatíveis. - resistência à luz - É a resistência do papel à fadiga ou envelhecimento causados por exposição a radiações ultravioleta. Depende da composição química e fibrosa do papel.

6 A lignina, que constitui parte substancial da pasta mecânica, é sensível à luz e, por isso, escurece ou amarela rapidamente quando exposta à luz solar ou outra fonte de luz UV. - permanência - É a capacidade do papel de resistir às modificações de suas propriedades durante a estocagem. É uma propriedade relativa que depende da composição química do papel e das condições ambientes. Para alcançar máxima permanência, o papel deve ser feito com pasta branqueada de pureza elevada e ter ph 7 ou ligeiramente alcalino. A permanência relativa é indicada de dois modos: um é a medida da perda de alvura ou o amarelamento após envelhecimento artificial, avaliada em equipamentos chamados "fadeo-meters"; o segundo, e mais importante, é a medida da resistência original que permanece após o envelhecimento. - durabilidade - Diferente de permanência, a durabilidade refere-se à propriedade do papel de manter as suas propriedades invariáveis após o uso continuado ou, em outras palavras, seu grau de deterioração com o uso e o manuseio. - resistência química - Papéis que serão usados em contato com produtos alcalinos, tais como sabões e adesivos, devem ter estabilidade química a esses produtos, sem manchar ou descorar. Esses papéis não devem conter pasta mecânica ou anilinas, que são sensíveis aos álcalis. - resistência ao "blister" - A resistência do papel cuchê ao "blister" depende do inter-relacionamento de diversas propriedades: conteúdo de umidade, gramatura, força de ligação interna e porosidade do revestimento. O conteúdo de umidade é crítico. Se o vapor de água formado no interior do papel, ao passar pelo forno das máquinas rotativas, não conseguir escapar através da estrutura porosa da camada do papel suficientemente rápido, a pressão torna-se excessiva e rompe a estrutura do papel. Existe uma estreita margem na qual a umidade do papel pode ser reduzida sem prejudicar outras propriedades. Quando o conteúdo de umidade do papel diminui, aumenta sua tendência de gerar eletricidade estática e de romper na dobra. Existe uma relação de compromisso entre o conteúdo de umidade e a gramatura do papel. Conforme a gramatura aumenta, aumenta também a tendência ao "blister". A colagem interna deve ser adequada para evitar a delaminação da estrutura fibrosa e suportar a força explosiva da pressão de vapor d'água desenvolvida repentinamente no interior do papel. A porosidade da camada deve ser mantida num nível tal que o vapor possa escapar rapidamente. - compressibilidade - Refere-se à redução de espessura que o papel sofre ao ser submetido a forças de compressão. A compressibilidade afeta a capacidade do papel de se conformar à superfície com a qual mantém contato. A lisura efetiva no ponto de impressão ("nip") é

7 função da compressibilidade, ou maciez, e depende da densidade, do grau de refinação, do volume de ar existente entre as fibras e do estado de compactação das fibras. O papel torna-se mais compressível quanto maior o seu conteúdo de umidade. A relação combinada de maciez, elasticidade e rigidez influencia a printabilidade do papel, particularmente na impressão rotogravura. Na impressão ofsete não é tão importante visto que a blanqueta apresenta certa compressibilidade e se acomoda às irregularidades da superfície do suporte. Embora um papel compressível proporcione melhor resultado do que outro rígido e incompressível, existem outras propriedades que agem no sentido de reduzir a maciez e a elasticidade. A calandragem, usada para melhorar a lisura e o acabamento superficial, compacta o papel e reduz a sua compressibilidade. - elasticidade - É a propriedade que o papel tem de recuperar sua espessura original quando as forças de compressão que provocaram a redução de espessura deixam de atuar. Nas impressoras rotativas o papel está sujeito a forças de tração necessárias para garantir o registro e o controle da tira durante a impressão. Por isso, sofre certo alongamento e perde espessura de acordo com a tensão aplicada. - rigidez - É a capacidade do papel de resistir à flexão causada pelo seu próprio peso. As propriedades que mais afetam a rigidez são a espessura e a gramatura do papel. Teoricamente, a rigidez varia com o cubo da espessura. A rigidez diminui conforme o conteúdo de carga mineral, o conteúdo de umidade e o grau de calandragem aumentam. A rigidez é maior no sentido paralelo às fibras do papel. Papéis de baixa gramatura geralmente causam problemas de alimentação na impressora e, por isso, são alimentados com sentido de fibra contrário ao recomendado. - estabilidade dimensional - É a propriedade do papel de manter suas dimensões constantes, tanto no sentido perpendicular às fibras quanto no sentido paralelo, sob condições ambientes variáveis e sob a ação dos esforços aplicados durante os processos de impressão e acabamento. Nenhum papel é perfeitamente estável. Todos sofrem contração ou expansão ao variar o seu conteúdo de umidade. O fabricante do papel pode controlar a estabilidade dimensional apenas limitadamente, visto que existe relação de compromisso com outras propriedades. Se cada uma das fibras da estrutura do papel fosse livre para contrair ou expandir individualmente, sem a influência das fibras vizinhas, o papel sofreria pouca variação dimensional. Entretanto, as variações no diâmetro das fibras individuais causam variações externas nas dimensões do papel visto que as fibras mantêm contato entre si. Quanto menor o grau de refinação e maior a porosidade do papel, menor será a variação dimensional com as variações de umidade. No entanto, pouca refinação produz papéis com fraca estrutura de ligação e baixa resistência ao arrancamento. A incorporação de carga mineral aumenta a estabilidade dimensional do papel uma vez que esses minerais são inertes à umidade. Porém, é necessário suficiente ligação interna e refinação das fibras para que o papel suporte as forças que atuam durante a impressão sem sofrer arrancamento, "blistering" ou delaminação. A experiência mostra que o papel encontra a sua máxima estabilidade dimensional num ambiente cuja umidade relativa esteja no intervalo de 45% a 60%. O papel sofre maior

8 variação quando a umidade relativa é superior a 65%. As variações dimensionais que resultam das variações no conteúdo de umidade do papel, da umidade relativa do ambiente e da aplicação de tensão durante a impressão, afetam o desempenho do papel. Até determinado ponto, a tração à qual o papel é submetido causa estiramento reversível e o papel recupera suas dimensões originais quando a causa cessa. Se o esforço ultrapassar certo limite, o papel torna-se permanentemente deformado. Isso costuma acontecer na impressão em máquinas ofsete planas, onde o esforço para soltar o papel da blanqueta pode provocar encanoamento, "abertura em leque" e estampagem. - higroexpansividade - É a porcentagem de alongamento ou encolhimento causada por uma determinada variação da umidade relativa do ambiente ou do conteúdo de umidade do papel. É uma indicação da tendência do papel causar fora-de-registro na impressão, especialmente por tornar-se ondulado ou retesado nas bordas ao trocar umidade com o ambiente. Todo papel sofre estiramento ao ser submetido a forças de tração. Por ser viscoelástico, retorna às condições originais quando cessa a causa. Se o esforço ultrapassar o ponto de tolerância, então a deformação será permanente. Nas impressoras ofsete planas, o papel sofre estiramento por ação de duas variáveis: o tack da tinta, que tende a "colar" o papel na blanqueta, principalmente nas áreas "chapadas", e a pressão de impressão. Nas máquinas rotativas, uma terceira variável, o tensionamento do papel, soma-se às duas anteriores. Esse estiramento mecânico geralmente não apresenta problemas na impressão de bobinas, visto que o papel é suficientemente resistente no sentido paralelo às fibras. Entretanto, no sentido contrário, como acontece com papel cortado, a resistência é menor. Se todas as folhas sofrerem o mesmo grau de estiramento não haverá problemas, pois o comprimento da imagem impressa pode ser compensado alterando-se os calços das chapas e das blanquetas. Caso contrário, a ocorrência de fora-de-registro será inevitável. - formação e nivelamento - Formação é uma propriedade física e de aparência. É física nos aspectos que descrevem a estrutura do papel e a maneira como as fibras estão entrelaçadas. É aparente por causa da influência visual da luz que é transmitida. A formação ideal, se existisse, deveria lembrar um filme plástico translúcido. É uma propriedade relativa uma vez que uma boa formação para um tipo de papel pode ser considerada inaceitável para outro. A formação é uma propriedade significativa, visto que determina outras propriedades do papel. A uniformidade e a lisura são fortemente dependentes; um papel grosseiramente formado apresenta picos e vales na sua superfície prejudicando a qualidade de impressão. Quando um papel com deficiência de distribuição de massa é calandrado, sua superfície torna-se irregularmente absorvente, visto que os picos são mais compactados do que os vales. O impresso fica com aparência marmorizada. Do mesmo modo, um papel mal formado apresenta grande variação de opacidade, sobretudo se a gramatura for baixa. - sentido de fibra - O alinhamento preferencial das fibras do papel num determinado sentido resulta do fato de que as fibras suspensas em água fluem sobre a tela da máquina de papel e se alinham na direção do movimento da tela. O tensionamento que a tira sofre no setor de secagem

9 aumenta o alinhamento das fibras em igual sentido. O efeito combinado da direção das fibras e da variação de umidade exerce influência direta no resultado impresso. Nas impressoras ofsete planas o papel deve ser alimentado com o sentido das fibras paralelo aos cilindros da impressora. Uma vez que o papel sofre maior variação na direção perpendicular ao sentido das fibras, é possível compensar alterando-se as alturas das chapas e das blanquetas em relação às guias dos cilindros. Nas máquinas rotativas essa condição não existe, uma vez que as bobinas só podem ser alimentadas com as fibras perpendiculares aos cilindros. A direção das fibras afeta tanto o desempenho do papel durante a impressão quanto as operações de acabamento e de uso final do produto impresso. Enquanto é necessário que as fibras estejam dispostas paralelamente aos eixos dos cilindros da impressora para garantir melhor registro, o papel alimentado com as fibras no sentido contrário apresenta maior rigidez, melhor desprendimento da blanqueta e menor tendência de estampar, o que é particularmente importante na impressão de papéis de baixa gramatura. Na encadernação, as fibras devem ficar paralelas à lombada do produto para evitar ondulações, distorções e permitir manter o livro aberto por si só. O papel dobra mais facilmente e tem menor tendência a "rachar" na dobra quando esta é paralela às fibras. Entretanto, a resistência à dobra é maior no sentido perpendicular às fibras. No caso de dobra cruzada, recomenda-se planejar a mais difícil no sentido paralelo às fibras, ou serrilhar o caderno quando isso não for possível. - força de ligação interna - A resistência do papel é normalmente considerada dentro do plano da folha (x y), ou seja, nas direções paralela e perpendicular às fibras. A resistência na direção perpendicular ao plano da folha (z) é também importante e denominada força de ligação interna, que corresponde à força necessária para delaminar o papel. - porosidade - O papel é um material altamente poroso comparado a outros tipos de materiais, como os plásticos e os metais. As fibras, ligantes, cargas minerais e camada ocupam apenas parte do volume total. O volume de ar restante ocupa cerca de 60% a 70% do volume total no caso de papéis do tipo didático e, cerca de 15% a 35% no caso de papéis mais densos. A relação entre o volume dos componentes sólidos e os espaços entre as fibras, para um dado papel, tem influência marcante sobre a maciez, a compressibilidade, a elasticidade e sua capacidade de absorver água, tinta, óleo etc. A estrutura porosa do papel consiste de: (1) vazios da superfície; (2) espaços entre as fibras; (3) poros ou canais que atravessam o papel. A maioria dos papéis não- revestidos é moderadamente poroso. Os papéis revestidos são relativamente não-porosos. O grau de porosidade do papel depende do modo como é fabricado. Papel constituído apenas de fibras longas é mais poroso do que papel que contém apenas fibras curtas, visto que as fibras curtas são mais compactadas sob as mesmas condições de fabricação. A carga mineral torna o papel menos poroso. A etapa individual mais importante que governa a porosidade durante o processo de fabricação do papel é o grau de refinação. O tratamento ou colagem superficial reduz a porosidade. A calandragem compacta a estrutura do papel e reduz a sua porosidade. A aplicação da camada cuchê reduz drasticamente a porosidade. A porosidade afeta a absorção do veículo da tinta. Este é atraído para o interior dos poros

10 e espaços inter-fibras por ação capilar. O número de poros, e suas dimensões, governa a absorção da tinta. Na impressão em máquinas rotativas, com papéis não-revestidos, é necessário que a porosidade seja elevada para proporcionar rápida penetração do solvente e rápido assentamento da tinta para evitar decalque e riscos no impresso. Outras aplicações requerem papéis menos porosos para evitar penetração excessiva e atravessamento da tinta. Papel cuchê geralmente proporciona melhor "ancoragem" da tinta do que papel nãorevestido, devido à sua natureza de microporosidade. O nível de porosidade da cola cuchê tem significado importante no processo de secagem das tintas "heatset". Se a porosidade for muito baixa, os vapores de água formados quando o papel passa pelo forno não poderão escapar rapidamente e causarão "bolhas". Com tintas "quickset" o papel deve ser denso, relativamente não-poroso na superfície para evitar a penetração excessiva do veículo da tinta e, assim, promover melhor ancoragem e maior nível de brilho. Conforme a porosidade do papel diminui e a densidade aumenta, maior a probabilidade de ocorrer encanoamento e variações dimensionais com as alterações de umidade. O assentamento das tintas "quickset" depende da porosidade do papel. Conforme o papel absorve os óleos da tinta, a viscosidade do filme de tinta impresso aumenta rapidamente e imobiliza a tinta no suporte. A porosidade afeta a penetração de adesivos e vernizes. Se a porosidade for muito elevada, estes podem atravessar o papel, ou os sólidos podem penetrar excessivamente deixando uma camada de espessura insuficiente na superfície. Papéis densos e pouco porosos são os mais prováveis de encanoar e sofrer variação dimensional durante e após a impressão. - densidade aparente - É uma propriedade fundamental que expressa a massa por unidade de volume. Quanto maior o volume de vazios contido no interior do papel, menor a densidade aparente. Quanto maior o nível de calandragem do papel, maior a sua densidade aparente. A densidade aparente afeta as propriedades mecânicas, físicas, ópticas e elétricas do papel. - gramatura - A gramatura expressa a massa por unidade de área do papel. Várias outras propriedades são influenciadas pela gramatura: espessura, opacidade, desempenho durante a impressão e nas operações pós-impressão. Quando se analisa os aspectos econômicos do produto impresso a importância da gramatura aumenta, visto que o papel é comercializado por peso e o produto impresso por área impressa. - espessura e corpo - A espessura do papel e suas variações têm considerável importância durante as fases de fabricação e impressão. Visto que o papel é compressível, a avaliação da espessura deve ser feita com micrômetros especiais, ou com espessímetros. O "corpo" do papel depende do tipo de fibra, do conteúdo de carga mineral, do grau de refinação, da pressão úmida e do grau de calandragem. O corpo é reduzido à medida que essas variáveis aumentam. Pequenas variações na espessura do papel provocam variações na tensão de bobinamento e conseqüente deformação da bobina.

11 - encanoamento - As causas básicas do encanoamento devem-se a diferenças na orientação das fibras e da composição fibrosa e não-fibrosa dos lados tela e feltro. Visto que a umidade absorvida pelo papel provoca expansão, a folha de papel encanoa na direção contrária à face umedecida. Algumas vezes o papel encanoa na direção da face umedecida, originando um problema conhecido por encanoamento reverso. Diferenças estruturais e na orientação das fibras explicam os diferentes graus de expansão ou contração entre os dois lados do papel com as variações de umidade. Por causa dessas diferenças estruturais, o papel irá encanoar preferencialmente na direção do lado tela, com o eixo de curvatura paralelo ao sentido das fibras, quando ocorre perda de umidade ou quando a umidade relativa do ar diminui. Quando ocorre ganho de umidade ou a umidade relativa do ambiente aumenta, o papel tende a encanoar na direção do lado feltro. Os papéis menos porosos e menos densos são menos sujeitos ao encanoamento. O aumento no conteúdo de carga mineral tende a diminuir o encanoamento. Quanto maior a diferença estrutural dos dois lados do papel maior a tendência ao encanoamento. - lado tela/feltro - Devido ao modo como o papel é formado, seus lados têm estruturas diferentes. Quando a suspensão aquosa de fibras, cargas minerais, ligantes e outros aditivos flui sobre a tela da máquina de papel, a água é parcialmente drenada, primeiramente por gravidade e depois com o auxílio de sucção. O lado em contato com a tela perde fibras pequenas, partículas de carga mineral etc., que são drenados junto com a água. Por isso, os dois lados do papel têm estruturas diferentes. O lado tela do papel tem menor quantidade de carga mineral e partículas finas do que o lado feltro. Por isso, o lado tela é geralmente mais resistente ao arrancamento, tem menor tendência a "rachar" na dobra, suporta melhor as tensões do lado externo da dobra. Por isto, quando há possibilidade de escolha, deve ser o lado preferido para imprimir áreas densas (sólidos, chapados). Na impressão em máquinas rotativas blanqueta blanqueta ("perfecting"), recomenda-se imprimir o lado tela voltado "para cima", para melhor desprendimento da blanqueta. Embora o lado tela proporcione melhor desempenho, o lado feltro tem melhor printabilidade. - resistência ao estouro - É a pressão hidrostática necessária para romper o papel quando este é submetido a um esforço constante e uniformemente distribuído, aplicado num de seus lados. Pode ser considerada um indicador global da resistência do papel e está associada à rigidez e à tensão de ruptura. Não tem relação com resistência ao rasgo e apresenta pouca importância para papéis de impressão, exceto papéis para embalagem. A resistência ao estouro aumenta conforme aumentam o grau de refinação e a colagem superficial do papel. Fibras longas promovem maior resistência ao estouro do que fibras curtas. Conforme o conteúdo de carga mineral aumenta, a resistência ao estouro diminui. - resistência à dobra - É o número de dobras duplas que o papel suporta sob tensão antes de romper. A

12 avaliação é feita sob condições específicas, tanto no sentido paralelo quanto no sentido perpendicular às fibras. Em geral o papel tem maior resistência no sentido perpendicular às fibras. A resistência à dobra aumenta com a refinação. Fibras longas, com elevado grau de entrelaçamento, produzem papéis mais resistentes à dobra. Colagem superficial, carga mineral e revestimento reduzem a resistência à dobra. O conteúdo de umidade afeta intensamente a resistência à dobra dos papéis: conforme o papel perde umidade, suas fibras tornam-se menos flexíveis e a resistência à dobra diminui significativamente. Conforme a gramatura do papel aumenta, sua resistência à dobra aumenta até atingir um valor máximo e depois diminui, quando a gramatura ultrapassa certo limite. - resistência ao rasgo - É o esforço necessário para rasgar o papel numa distância fixada após o rasgo haver iniciado. O papel tem maior resistência ao rasgo na direção perpendicular às fibras. Quanto mais longa a fibra maior a resistência ao rasgo. O aumento do conteúdo de carga mineral reduz a resistência ao rasgo. Existe relação de compromisso entre printabilidade e resistência ao rasgo visto que, para aumentar a resistência, a refinação deve ser reduzida, prejudicando a regularidade superficial do papel. - resistência à tração - A resistência à tração tem relação com a gramatura do papel. Entretanto, as quebras de bobina estão muito mais associadas à resistência ao rasgo do que à resistência à tração. A resistência à tração corresponde à máxima tensão que o papel suporta, sob condições determinadas, antes de romper. Conforme o papel é tracionado, ocorre alongamento no sentido paralelo à direção das fibras. A resistência à tração varia dependendo do grau de refinação, da pressão úmida à qual o papel está sujeito na máquina de papel, do comprimento das fibras, da gramatura e do conteúdo de umidade. A resistência aumenta à medida que essas variáveis aumentam. A resistência diminui conforme o conteúdo de carga mineral é aumentado. - impurezas - As impurezas da superfície do papel e sua conseqüente interferência na qualidade do produto impresso, representada por vazios, pintas, manchas etc., não devem ser confundidas com problemas semelhantes de aparência causados por arrancamento de partículas da superfície devido à falta de resistência superficial do papel, ou por causa do tack elevado da tinta. Essa contaminação é originada durante a fabricação do papel e pode ser distinguida em dois tipos: (1) um tipo é superficial: partículas fracamente presas à superfície do papel, fibras ou partículas de revestimento soltas durante o refile, poeira do ambiente e fibras de tecido provenientes da máquina de papel. (2) o segundo tipo de material contaminante é proveniente de inclusões estranhas de ferrugem, aglomerados de fibras, amido, carga mineral, partículas dos rolos e feltros da máquina de papel etc.

13 - poeira/cisco - Embora os impressores freqüentemente se refiram ao pó como qualquer tipo de impureza proveniente do papel, para o fabricante de papel existe um significado especial: refere-se a toda sorte de material estranho que contrasta em cor com o papel. É esteticamente indesejável e pode ou não afetar a qualidade do produto impresso, dependendo do fato de ser ou não arrastado pela blanqueta. - absorção de tinta - Absorção é a propriedade que determina a quantidade e a velocidade com que a tinta penetra no papel. A espessura do filme de tinta impresso no processo ofsete é consideravelmente menor do que em outros processos de impressão. Conseqüentemente, a absorção da superfície do papel tem função importante no processo de secagem das tintas e nos fenômenos relacionados à secagem. A maioria das tintas usadas no processo ofsete é formulada com óleos secativos, que secam por processos combinados de absorção e óxido-polimerização. Antes da secagem propriamente dita, a tinta deve assentar no suporte para que não ocorra decalque. O assentamento corresponde à penetração parcial do veículo da tinta no suporte. A fase final de secagem, que corresponde à solidificação do filme de tinta, ocorre por polimerização oxidativa e leva cerca de 2 a 4 horas. O papel precisa ter absorção elevada para absorver rapidamente os componentes fluidos da tinta e evitar blocagem; ao mesmo tempo, deve ter baixa absorção para promover ancoragem e brilho. O ponto de equilíbrio não é muito bem delimitado e depende de outras variáveis, além do papel. Se a tinta assentar muito lentamente poderá ocorrer blocagem; se o assentamento for muito rápido poderá ocorrer penetração excessiva do veículo da tinta no interior do papel e conseqüente perda de brilho e podragem. Por isso, as propriedades da tinta devem ser ajustadas ao papel. Com respeito ao papel, o mais importante é que não haja variação de absorção durante a produção. Na impressão em máquinas ofsete rotativas e rotogravura, a probabilidade de ocorrer decalque devido à falta de absorção do papel é mínima. Porém, papéis muito absorventes causam redução do brilho do impresso. Tipo de tinta Espessura (μ) ofsete 2 tipográfica 3 rotogravura 12 serigráfica 60 A absorção de tinta dos papéis não-revestidos depende de diversos fatores. A composição fibrosa e de carga mineral afeta a absorção. À medida que o grau de refinação aumenta, o papel torna-se menos poroso e menos absorvente. As propriedades superficiais do papel são as que mais afetam a absorção de tinta. Se o papel for liso e compactado por calandragem, a absorção de tinta é reduzida. Colagem superficial reduz a absorção e aumenta a ancoragem da tinta. Com papéis revestidos, a absorção de tinta é função das características da cola cuchê e do grau de calandragem.

14 - printabilidade - A printabilidade do papel pode ser definida como o nível de qualidade que as suas propriedades superficiais são capazes de promover. As propriedades superficiais, por sua vez, dependem de outras propriedades, tais como: lisura, uniformidade, absorção e aceitação da tinta. Os aspectos de printabilidade mais importantes a ser observados compreendem: a definição (resolução) do ponto impresso; idealmente os pontos devem ser bem recortados, sem deformações ou pontos faltantes, o que depende fundamentalmente da lisura efetiva do papel no "nip" de impressão e do perfeito contato entre este e a tinta; deficiências estruturais do papel, tais como: formação grosseira e compressibilidade insuficiente, podem provocar deficiência na transferência de tinta; variações de absorção e brilho da superfície do papel podem causar marmorização. As variações de absorção podem ser causadas por deficiência de lisura, formação grosseira ou cobertura insuficiente das fibras pela tinta cuchê; saturação e brilho da tinta impressa são diretamente afetados pela ancoragem da tinta e, principalmente, pelo brilho do papel. Variações nessas propriedades produzem diferenças de cor, de brilho e de contraste do filme de tinta impresso. É impossível predizer a printabilidade do papel sem testes específicos, visto que sua quantificação depende da somatória de diversas propriedades, tais como: brilho, ancoragem da tinta, lisura e brilho do papel, densidade do filme de tinta impresso etc - lisura - A lisura, ou nivelamento superficial do papel, afeta tanto as suas propriedades funcionais quanto as propriedades de aparência. Fibras curtas produzem papéis mais lisos do que fibras longas. A preparação da massa e o modo como as fibras são dispersas quando da formação do papel sobre a tela têm grande influência sobre a lisura. Geralmente a lisura diminui conforme a gramatura do papel aumenta. Outros fatores que governam a lisura são o conteúdo de carga mineral, o grau e a pressão de calandragem. - resistência superficial - Também chamada de resistência ao "pick", é a resistência do papel às forças perpendiculares ou de ruptura exercidas no momento da divisão do filme de tinta entre a superfície da blanqueta e a superfície do papel. Quando a resistência do papel ao arrancamento é inferior à força exercida pelo tack da tinta, ocorre ruptura de porções da camada do papel, arrancamento de fibras e fragmentos da camada ou delaminação. Em presença de água, pode ocorrer enfraquecimento das forças de ligação superficiais, o que é conhecido como arrancamento a úmido. A resistência superficial do papel aumenta conforme aumenta o conteúdo de fibras longas, aumenta a colagem interna, diminui o conteúdo de carga mineral, aumenta o grau de refinação e aumenta a colagem superficial.

15 - resistência ao atrito - É uma propriedade pouco importante no que diz respeito à impressão e, por isso, não será discutida aqui, mas muito significativa no caso de materiais impressos que são empilhados e manuseados, tal como acontece com pacotes e caixas num supermercado. Inter-relacionamento entre as propriedades do papel Dentre as muitas propriedades importantes do papel não existe uma única que seja totalmente independente de todas as outras e que possa ser alterada sem afetar as demais. O conhecimento e a compreensão das numerosas relações existentes entre as propriedades do papel é necessário durante a sua fabricação e essencial para entender suas aplicações e os problemas que podem ocorrer durante os processos de impressão e pós-impressão. De modo geral, existe uma relação de compromisso entre as diferentes propriedades do papel. O incremento de uma delas implica, necessariamente, em prejuízo de outras. Propriedades de importância primária para cada tipo específico de papel devem ser balanceadas com aquelas de importância menor. A análise das várias operações de fabricação e sua importância nas propriedades de aparência, mecânicas, químicas, estruturais e superficiais do papel permite melhor compreensão do seu inter-relacionamento. - comprimento das fibras, propriedades de printabilidade e resistência - Conforme o conteúdo de fibras longas aumenta, as propriedades de resistência do papel são beneficiadas. Os efeitos prejudiciais, entretanto, compreendem: formação grosseira e desuniforme; redução da lisura e do nivelamento superficial. Isso é desvantajoso do ponto de vista da impressão. Portanto, as exigências de resistência mecânica conflitam com as exigências de printabilidade. - propriedades ópticas e branqueamento - Fibras químicas não-branqueadas produzem papéis com elevada absorção de luz. Tais papéis apresentam elevada opacidade, mas pouca alvura. Conforme a polpa química é branqueada para remover os materiais que absorvem luz, o papel ganha alvura, mas perde opacidade. - influência da refinação mecânica - A refinação mecânica das fibras tem efeito sobre uma série de propriedades em diferentes proporções. A resistência ao rasgo aumenta ligeiramente com a refinação inicial devido ao desenvolvimento de ligações entre as fibras, as quais oferecem suporte umas às outras. As resistências ao estouro, à dobra e à tração aumentam conforme o grau de refinação aumenta, devido ao maior grau de entrelaçamento entre as fibras. Conforme a refinação progride essas resistências, independentemente umas das outras, atingem um pico e depois declinam. É impossível obter valores máximos de resistência para todas as propriedades ao mesmo

16 tempo, uma vez que cada uma delas alcança o seu máximo valor em diferentes níveis de refinação para um dado papel. A espessura, para uma dada gramatura, diminui gradualmente à medida que a refinação progride, visto que a densidade do papel aumenta. Conforme a densidade aumenta o papel torna-se mais rígido e menos compressível. Outras modificações estruturais que ocorrem durante a refinação afetam a porosidade e a absorção de tinta. O papel torna-se menos poroso e menos absorvente quanto maior o grau de refinação das fibras. Em contrapartida, a formação, o nivelamento superficial, a lisura e a força de ligação interna melhoram. A refinação prolongada prejudica a estabilidade dimensional, visto que as fibras tornamse mais intimamente ligadas umas às outras, deixando menos espaços inter-fibras para permitir a sua acomodação quando incham ao absorverem umidade. As propriedades ópticas são inversamente afetadas pela refinação. A opacidade diminui por causa da redução dos espaços internos (maior compactação), proporcionando menor espalhamento da luz e, portanto, maior transparência. Visto que a maior porção da luz incidente penetra profundamente e é absorvida pela estrutura mais densa do papel mais refinado, uma porção menor de luz é refletida e a alvura diminui. - influência do conteúdo de carga mineral - Cargas minerais são usadas principalmente por causa de sua influência benéfica sobre as propriedades ópticas do papel e outras propriedades relacionadas à printabilidade. A opacidade, a alvura e a printabilidade do papel são incrementadas. Visto que as cargas são inertes à umidade o papel torna-se menos sensível às variações de umidade e, portanto, sua estabilidade dimensional aumenta. A rigidez e o corpo são reduzidos e o papel torna-se mais "mole", o que pode ou não ser vantajoso. As propriedades de resistência física são reduzidas, bem como a força de ligação interna conforme o conteúdo de carga mineral aumenta. Estes efeitos opostos sobre as propriedades do papel são exemplos da relação de compromisso a considerar na determinação da quantidade de carga mineral a ser usada, de modo a atender às exigências dos processos de impressão e de acabamento, e aos requisitos de uso final do produto impresso. - influência da umidade - O conteúdo de umidade que o papel deve ter para atender aos requisitos das diferentes etapas do processo de conversão afeta outras propriedades durante a fase de fabricação do papel. Baixo conteúdo de umidade em papel cuchê, necessário para evitar o "blistering" durante a secagem "heatset", prejudica o brilho do papel durante a supercalandragem. O conteúdo de umidade do papel deve ser suficientemente baixo para evitar o "blistering", mas não tanto a ponto de torná-lo quebradiço e sujeito a "rachar" na dobra. Conteúdo de umidade muito elevado pode causar escurecimento (perda de alvura) no processo de supercalandragem. - colagem superficial - A colagem superficial dos papéis não-revestidos é necessária para proporcionar o grau de resistência superficial requerido no processo ofsete. Como conseqüência, a porosidade do papel diminui, a ancoragem da tinta aumenta, a rigidez aumenta e aumentam as resistências ao estouro e ao rasgo.

17 Colagem superficial em grau elevado é prejudicial à qualidade da dobra, visto que ocorre adesão das fibras mais externas dificultando o movimento de flexão quando o papel é dobrado. Também tem influência negativa sobre a opacidade e a alvura. Visto que a resina responsável pela colagem preenche os espaços entre as fibras e reduz o espalhamento da luz, a opacidade é reduzida. Esse efeito permite maior penetração da luz e reduz ligeiramente a alvura. - calandragem - A calandragem, cujo propósito é melhorar o acabamento superficial do papel, afeta as suas propriedades de diferentes modos. Conforme o grau de calandragem é aumentado, aumentam a lisura e o brilho do papel e diminuem a espessura e a rigidez. A calandragem reduz consideravelmente a opacidade e moderadamente a alvura, visto que as fibras são compactadas, reduzindo sua habilidade de espalhar a luz. Excesso de pressão de calandragem para melhorar o brilho e o acabamento superficial provoca enfraquecimento e escurecimento do papel. A porosidade e a absorção de tinta são reduzidas. Supercalandragem de papel cuchê retarda a liberação de umidade durante a secagem "heatset" aumentando a tendência ao "blistering". - inter-dependência entre gramatura, corpo e acabamento - Para um dado papel não-revestido, existe uma tripla relação entre gramatura, corpo e acabamento, de modo que nenhuma dessas propriedades pode ser alterada sem afetar pelo menos uma das outras. Se a gramatura é reduzida e o corpo permanece constante, a estrutura torna-se mais porosa para que as fibras mantenham o mesmo corpo por unidade de área, o que dá origem a um papel de acabamento mais grosseiro. Do mesmo modo, se a espessura do papel não puder ser alterada e a lisura for aumentada, então a gramatura deverá ser aumentada para manter a espessura. - carga de revestimento - Conforme a camada cuchê aumenta, a lisura do papel também aumenta, melhorando a aceitação e a ancoragem da tinta, aumentando o brilho durante a supercalandragem e aumentando a opacidade. Entretanto, a tendência do papel "rachar" na dobra e a tendência ao "blistering" se agravam. Conforme a espessura da camada cuchê aumenta, para uma dada gramatura, a massa do papel base deve ser reduzida proporcionalmente, ocasionando redução da espessura, da opacidade, da rigidez e da resistência mecânica do papel. Este artigo é de autoria de Sérgio Rossi Filho ROSSI tecnologia gráfica ltda (013)