nuevos materiales basados en el papel maché. · en el pasado, las técnicas relacionadas con la...
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Nuevos materiales basados en el papel maché.
PROPIEDADES MECÁNICAS Y PLÁSTICAS
Damián de Torres & Carlos Morán
© Copyright
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Licencia de Creative CommonsEste obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-SinObraDerivada 4.0
Queremos expresar nuestro sincero agradecimiento al equipo directivo y técnico del Laboratorio Oficial de Ensayo de Materiales de construcción del Gobierno de Canarias
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Nos propusimos la obtención de un material (o varios) persiguiendo cualidades de alta resistencia y de durabilidad, junto con propiedades plásticas que los hagan adecuados para las artes plásticas. Mediante la combinación de distintos componentes, aglutinantes y compuestos afines, se ha obtenido más de un centenar de materiales.
Alguno de los materiales obtenidos presentan resistencias mecánicas muy elevadas junto con otras propiedades interesantes de cara a sus posibles aplicaciones industriales.
¿Por qué han llegado tan pocas piezas de valor hasta nuestros días realizadas en papel maché?. ¿Hay manera de dar resistencia a este material para hacerlo perdurable en el tiempo?.
> ¿Qué compuestos con capacidad aglutinante, ya sea en forma líquida o en polvo son más adecuados según cada aplicación?
> ¿Cuáles son las proporciones óptimas entre los materiales seleccionados?
> ¿Como se deben manipular los componentes, en qué orden y mediante qué procesos?
Se ha llevado a cabo una investigación basada en los siguientes aspectos:
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Contenido
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1. La indefinición de papel maché
2. Antecedentes
3. Investigación realizada
4. Resultados
4.1. formaché modelable
4.2. formaché inyectable
5. Investigación en curso
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Básicamente, el papel maché (papel masticado) debería ser una mezcla de papel triturado y aglutinante. El papel, reducido a fibra da el soporte físico para que al ser unido a un aglutinante, y una vez seco se comporte como un material más o menos homogéneo y con unas propiedades resistentes que aseguren su durabilidad (en determinadas condiciones de almacenamiento, y durante un periodo de tiempo más o menos largo).
La cuestión está en las variaciones de este concepto básico: ¿Cuándo deja de ser papel maché?
1. La indefinición de papel maché
> ¿Si el papel no está triturado, sino en láminas unidas por el aglutinante?
> ¿Si la fibra no procede de papel, sino de cartón o de madera?
> ¿Y si en lugar de papel empleamos tela o fibras de tela?
> ¿Y si ampliamos el concepto de fibra a los compuestos sintéticos o a la fibra de vidrio?
> ¿Los aglutinantes pueden ser de cualquier tipo, como poliésteres o resinas?
> ¿Y si se añaden otros componentes como arcilla o talco?
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La casuística puede ser infinita, y podemos llegar a la conclusión de que nada de esto es papel maché,… o todo,… o solo alguna de dichas posibles mezclas.
Lo cierto es que no debe preocuparnos excesivamente el nombre de la mezcla que estamos trabajando, sino más bien que resuelva el problema concreto que estamos intentando afrontar de la forma más eficaz, rápida, económica, que sea poco tóxica, reciclable, segura, ignífuga, sostenible,...
A lo largo de la historia, ha habido distintas aplicaciones de materiales “similares” a papel maché que se han empleado en numerosas aplicaciones. Con frecuencia esas aplicaciones han sido en forma de modelado o bien para la obtención de formas a partir de un molde, y casi siempre con finalidad artística.
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En el pasado, las técnicas relacionadas con la producción artesanal de piezas artísticas de carácter liviano a partir de fibras vegetales, han sido el papel maché, la cartapesta, el decoupage y el cartón piedra.
Todas estas técnicas respon den a la denominación de escultura ligera, caracteri zadas por su poco peso o liviandad. La escultura ligera fue frecuente en la elaboración de maquetas y bocetos de obras mayores, que los artistas presentaban a sus clientes antes de su contratación y producción definitivas.
El papel maché, conocido como técnica y a la vez como material, consiste en una pasta modelable compuesta por fibras vegetales y aglutinantes que permite la obtención de formas tridimensionales.
El cartón piedra, reali zado a base de cartones, telas encoladas y cemen tantes en polvo, que una vez policromado puede simular materiales como la madera.
La cartapesta, en la que se utilizan trozos de papel de diferentes tamaños unidos mediante un adhesivo para formar superficies y volúmenes a partir de capas de papel superpuestas.
El decoupage, que emplea papeles impresos o telas estampadas para pegar sobre varios soportes a modo de decoración.
2. Antecedentes
No resulta fácil encontrar manuales o tratados especí ficos que recojan información sobre las formulaciones para la elaboración de pastas de papel encoladas. En general, un alto porcentaje de búsquedas dan por resultado documentación relacionada con el papel maché dentro del campo de las manualidades domésticas, infantiles y, en general, con pretensión divulgativa.
La consideración del papel maché, cartón piedra o cartapesta que tenemos hoy en día es la de un material barato y de fácil obtención y procesamiento, pero lo cierto es que durante siglos, especialmente en Italia y más tarde en el resto de Europa, se consideró un arte de primera
categoría, caracterizado por su flexibilidad y ligereza, por su extrema adaptabilidad a las más variadas necesidades y por sus excepcionales cualidades para el trampantojo.
Grandes escultores de los períodos renacentista y barroco como Bernini o Jacopo Sansovino trabajaron con este material, produciendo obras maestras, efímeras o no, que a menudo constituían una oportunidad de experimentar con soluciones audaces, económicas e innovadoras.
Alma condenada de Bernini. Izquierda boceto en cartapesta / Derecha obra final en marmol.
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Un claro ejemplo es el “Alma condenada”, de Bernini, que abocetó primeramente en cartapesta y ejecutó la obra final en mármol, o el decorado en cartón piedra y estuco del baldaquino concebido para los festejos barrocos, y que años después le sirvió para proyectar su baldaquino de la basílica de San Pietro.
En cuanto a las colas tradicionales utilizadas como aditivo en la elaboración del papel se obtenían de detritus orgánicos (pieles, pescuezos, pies, tripas y otras menudencias de casquería) suministrados por curtidores, gamuceros y carniceros locales, quienes servían
también colas mixtas a base de harina gruesa empleada para adobar retazos de las pieles.
En la fabricación de objetos de papel con la técnica de cartapesta (es decir, mediante la adición de varias capas pegadas entre sí), el aglutinante más común fue el almidón de harina; ocurre, por ejemplo, en la confección de naipes (dos capas), medallas y bajorrelieves que podían llevar hasta ocho capas de papel o cartón.
En nuestro país, la presencia de figurones de papel se remonta a las danzas y desfiles de las procesiones de Corpus Christi, en las
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Media
que esta imaginería festiva recrea el triunfo de la Eucaristía sobre los seres malignos, representados por humanoides deformes, entre los que se encuentran los gigantes, enanos, y diversas figuras que representan alegorías demoníacas.
Los mascarones conocidos popularmente como “enanos de La Palma”, danzan cada cinco años, coincidiendo con las fiestas lustrales de la Bajada de la Virgen de las Nieves (isla canaria de San Miguel de La Palma). Estas figuras sufren erosión inevitable y desgaste debido a su uso durante danzas agotadoras, sumado a las condiciones de humedad
propias de una ciudad costera, lo que hace necesarias las frecuentes reparaciones y restauraciones para su adecuado mantenimiento y conservación.
Frecuentemente se ha acudido a la reutilización de distintos tipos de papel como por ejemplo el papel de escritura; los desechos editoriales procedentes de las imprentas; envoltorios de productos menores y embalajes de papel. Hemos encontrado papel procedente de paquetes de azúcar de 15 kg importados de Cuba o los envoltorios de los sacos de cemento. También se empleaba el papel de embalaje.
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3. Investigación realizadaTras meses de recopilación de datos históricos y con un enfoque basado en las bellas artes, la investigación fue pasando por diversas fases:
• Se buscó inicialmente el tipo de usos que se daba al papel maché.
• En qué aplicaciones y con qué ventajas sustituía a otros materiales.
• Era evidente que la ligereza proporcionaba unas ventajas para formas y estructuras de gran dimensión
Cuando se llevaba mucho camino recorrido en estas líneas de trabajo, aparecen nuevas preguntas como: ¿por qué han llegado tan pocas piezas de valor hasta nuestros días realizadas en papel maché?, o ¿hay manera
de dar resistencia a este material para hacerlo perdurable en el tiempo?
A partir de este momento, nuestro interés incluye también aspectos del tipo:
• Qué componentes del tipo fibra; papel, cartón; tela; etc. ofrecen mejores resultados
• Qué compuestos con capacidad aglutinante colas y cementos, ya sea en forma líquida o en polvo serán más adecuados según cada aplicación
• Cuáles deben ser las proporciones óptimas entre los distintos materiales seleccionados
• Como se deben manipular los componentes seleccionados. En qué orden y mediante que procesos
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La investigación siempre tuvo presentes un objetivo inicial: la obtención de materiales resultantes idóneos para las bellas artes. Ello implica que el material óptimo debería reunir diversas cualidades, como que sea fácilmente modelable; que mantenga la forma en los procesos de fraguado o de secado; que se pueda volver a trabajar sobre el mismo mediante adición o mediante retirada de material; que el “objeto” resultante sea duradero; que sea apto para aplicar policromía sobre el mismo; que sea económico; que sea no tóxico; que sea reciclable;…
Los objetivos eran ambiciosos, pero casi siempre nos encontrábamos obligados a volver al punto de partida: el material es poco resistente.
Se abre una nueva etapa de trabajo en la que nos propusimos centrar nuestra atención en la obtención de un material (o varios) basados en sus características resistentes y de durabilidad. Esta etapa nos requirió un trabajo intenso de búsqueda de componentes y de formulaciones (combinación de los mismos) que finalmente empezaron a dar resultados, alguno de los cuales fueron imprevistos.
En ningún momento quisimos perder de vista el objetivoinicial: el estudio de materiales resultantes idóneos para las Bellas Artes.
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El material óptimo debería reunir diversas cualidades, como que sea fácilmente modelable; que mantenga la forma en los procesos de fraguado o de secado; que se pueda volver a trabajar sobre el mismo mediante adición o mediante retirada de material; que el “objeto” resultante sea duradero; que sea apto para aplicar policromía sobre el mismo; que sea económico; que sea no tóxico; que sea reciclable; …
Los objetivos eran ambiciosos, pero casi siempre nos encontrábamos obligados a volver al punto de partida: el material es poco resistente. Se abre una nueva etapa de trabajo en la que nos propusimos centrar nuestra atención en la obtención de un material (o varios) basados en sus características resistentes y de durabilidad. Esta etapa nos requirió un trabajo intenso de búsqueda de componentes y de formulaciones (combinación de los mismos) que finalmente empezaron a dar resultados, alguno de los cuales fueron imprevistos.
Se han realizado más de un centenar de combinaciones, obteniendo otros tantos materiales diferentes por combinación de distintos aglutinantes y materiales afines (como arcilla, talco, caolín, etc. de los que se han encontrado reseñas históricas). Después se han elaborado con cada material obtenido distintas piezas, todas iguales, obtenidas en un molde de duraluminio fabricado expresamente con este fin.
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Las piezas de papel maché fabricadas para el ensayo se han conformado depositando la pasta fresca directamente sobre el molde de duraluminio fabricado al efecto.
De este modo, el resultado final es una estructura en cáscara con espesor uniforme de 3 mm.
El fraguado se raliza durante 12 horas a temperatura ambiente, seguido de 48 h. a 40º C. en la cámara de secado del laboratorio.
Una vez seca la pieza se pesa para la toma de datos y se mecaniza en lijadora radial para quitar los excedentes de la base. Acto seguido se pesa finalmente
La pieza obtenida se introduce en la prensa electromecánica para proceder a su ensayo de fuerza-deformación hasta su rotura con el fin de obtener valores y gráficas de la evolución conjunta de dichos parámetros poder valorar la resistencia de cada material ensayado.
Prensa electro-hidráulica. Laboratorio Oficial de Calidad de la Construcción del Gobierno de Canarias.
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4. Resultados
Plasticidad.- Su valoración fue determinada por la sensación plástica experimentada durante el proceso de amasado, modelado y moldeado.
Tiempo útil.- Este factor depende en alta medida de la correcta homogeneización de los diferentes componentes; el fraguado y endurecimiento.
Defectos.- Se realió un examen del aspecto de la pieza después de su fraguado completo y se tomaron en cuenta posibles desperfectos aparentes en la superficie de la misma.
En los materiales obtenidos se han medido las siguientes cualidades:
Contracción.- La contracción volumétrica de las diferentes pastas se calculó comparando el diámetro de cada pieza seca con el del negativo en la matriz.
Compresión.- Se anotaron los kilopondios ejercidos por la prensa electromecánica durante todo el proceso de rotura de la pieza.
Deformación.- Se tomaron medidas de los desplazamientos que la pieza sufre durante al proceso de rotura en la prensa.
Resistencia mecánica.- Se relacionaron los valores de compresión-deformación para obtener un ídice de resitencia mecánica de cada tipo de mezcla.
17Ficha de ensayo. Plantilla utilizada para la recogida de datos de la investigación.
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Resultados de los ensayos
15 min
3 min
10 min
5 min
5 min
5 min
7 min
5 min
0,9
0,5
3,5
1,5
1,9
2,0
7,5
8,0
0,5
0,5
0,5
40 %
38 %
43 %
42 %
40 %
50 %
48 %
51 %
51%
50 %
49 %
4,3 mm
8,7 mm
19,4 mm
10 mm
13 mm
5,5 mm
6,4 mm
4,7 mm
9 mm
10,4 mm
4,3 mm
436 kg
312 kg
442 kg
453 kg
365 kg
218 kg
211 kg
54 kg
437 kg
369 kg
249 kg
95 %
36 %
23 %
43 %
29 %
40 %
33 %
11 %
48 %
36 %
58 %
9,5
8,0
7,5
9,8
9,8
6,0
4,0
4,0
7,5
7,5
7,5
PLASTICID
AD
DEFECTOS
DEFORMACIÓN
TIEMPO Ú
TIL
CONTRACCIÓN
COMPRESIÓN
RESISTENCIA
PAPEL + C. BLANCA + CEMENTO
PAPEL + C. BLANCA + ESCAYOLA
PAPEL + C. BLANCA + YESO
PAPEL + C. BLANCA + ARCILLA
PAPEL + C. BLANCA + TALCO
PAPEL + C.HUESO + ESCAYOLA
PAPEL + C. PESCADO + ESCAYOLA
PAPEL + C. CONEJO + ESCAYOLA
PAPEL + C. BLANCA + HARINA
PAPEL + C. AMARILLA + HARINA
PAPEL + C. BLANCA + HARINA
Relación de valores. Resultados de las principales mezclas de la investigación.
15 min
10 min
10 min
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formaché inyectable. Cordón proyectado de 1 gr. de peso.
De los más de 100 materiales ensayados hemos seleccionado dos debido a sus cualidades mecánicas y plásticas.
El formaché modelable es una pasta facil de trabajar manualmente, modelable y muy resistente, lo que le confiere un amplio rango de aplicaciones en las Bellas Artes y en el sector del bricolage y la industria en general.
El formaché inyectable es una versión aligerada del material anterior que incluye una emulsión de aire en su interior lo cual nos permite incluso la proyección de cordones del material con un gran rango de calibres, lo que le hace idóneo para aplicaciones específicas.
Resultados más sobresalientes
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> Permite trabajar el material en fresco mediante la adición o eliminación de materia.
> Material resistente y flexible, cualidades mecánicas que se obtienen tras el proceso de secado a temperatura ambiente.
> Permite aplicar por acumulación capas del mismo producto o de otros materiales y la combinación con materiales tipo malla para la obtención de estructuras complejas.
> Fácil de tratar su superficie por medio de tapaporos y otros productos específicos para su conservación.
> Manipulación y moldeado en fresco de forma manual.
> Permite su lijado y policromado para terminaciones escultóricas o decorativas.
> Fácil desmoldeo, con materiales tradicionales.
· Se trata de un material plástico en forma de pasta modelable, obtenido a partir de fibra de papel ecológico, cola vinílica blanca, cemento y agua, en unas proporciones específicas y precisas, realizado mediante un proceso de elaboración fruto de las investigaciones llevadas a cabo.
4.1. formaché modelable
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Adecuado para una amplia gama de manualidades, artes y oficios, como la realización de volúmenes tridimensionales de carácter escultórico, y otras aplicaciones relacionadas con el bricolaje, la realización de elementos decorativos, y la construcción (bovedillas, bloques, paneles, …) en general.
Aplicaciones:
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> Permite su aplicación mediante proyección o inyección y su acabado con espátula.
> Una vez seco puede ser trabajado mediante pulido, lijado, fresado o tallado.
> Material resistente y ligero que se obtiene tras su secado a temperatura ambiente.
> Permite aplicar por acumulación capas del mismo producto o de otros materiales y la combinación con materiales tipo malla para la obtención de estructuras complejas.
> Facilita adherir elementos y el sellado de juntas o llenado de espacios que requieran un interior rígido, ligero y estanco impidiendo el paso de sustancias, como el agua, el polvo, la suciedad o el viento.
> Elevada capacidad como aislante térmico y acústico.
> Material exento de expansión volumétrica durante su secado, a diferencia de otras espumas poliméricas.
· Se trata de un material plástico en forma de pasta inyectable, obtenido a partir del formaché modeble anteriormente descrito, en cuya composisción entra a formar parte el aire emulsionado en microburbujas, que le confiere mayor ligereza y modifica su estado haciéndolo más fluido.
4.2. formaché inyectable
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Adecuado para una amplia gama de aplicaciones de carácter doméstico y bricolaje así como la elaboración de estructuras ligeras como marcos, perfilería, elementos decorativos, etc.
Aplicaciones:
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> El tiempo útil de trabajo de las mezclas antes de su endurecimiento varía según la proporción de sus componentes, lo cual ofrece un amplio abanico de estrategias en el proceso de elaboración para ser aprovechadas estas peculiaridades según el objetivo perseguido.
> En cuanto a los aspectos técnicos podemos concluir que la combinación de dos aglutinantes, uno en líquido y otro en polvo, junto a distintos soportes del tipo fibra de papel confieren unas propiedades mecánicas resistentes muy superiores a las formulaciones tradicionales de papel maché.
> El agua juega un papel fundamental en los resultados que se obtienen y no solo en su proporción sino también, y de forma especial en el proceso de tratamiento de la fibra de papel, e incluso sobre los resultados plásticos de la mezcla resultante.
> Se han ensayado ocho tipos de aglutinantes líquidos y cinco tipos de aglutinantes en polvo, además de otros componentes en polvo como talco y caolín. Se ha comprobado que un leve cambio en las proporciones de los componentes citados puede suponer cambios significativos en la plasticidad de la mezcla, y así como su resistencia mecánica. Se ha comprobado que las mezclas con mayor plasticidad y de aspecto más uniforme (con menores defectos superficiales), presentan mayor resistencia mecánica y menor deformación.
Como resultado de las investigaciones realizadas, se han observado diversas pautas de comportamiento general:
25 Enanos de La Palma. Plaza del hospital Nuestra Señora de los Dolores. 1995.
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5. Investigación en curso
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En la actualidad nos proponemos avanzar en los siguientes campos:
Será de gran interés realizar pruebas y ensayos de los materiales estudiados sometidos a fuerza dinámica, vibración e impacto para completar los ensayos.
Si utilizamos cemento, es muy importante el estudio del fraguado en distintos tiempos y condiciones de temperatura y humedad.
Si incorporamos cal hidratada en la mezcla en lugar de cemento tipo Portland o yeso, se modificarán las características del material compuesto.
De igual modo, se debe estudiar la inclusión en la mezcla de otros aditivos orgánicos, por ejemplo el gel de Aloe vera, o el mucílago de Opuntia ficus índica para estudiar la variación en las propiedades del material compuesto.
Debe estudiarse el empleo de otro tipo de fibras lignocelulósicas, como los provenientes de restos de cosechas, o las procedentes de distintos tipos de maderas.
Es de gran interés el estudio de las aplicaciones de estos materiales para su empleo en construcción, en forma de estructuras complejas, y también en la fabricación de bovedillas, paneles, bloques y otros elementos.
Desde el punto de vista de la sostenibilidad, se plantea la posibilidad de reutilizar o reciclar este material compuesto. Las nuevas líneas de investigación deben incidir en el estudio de sus propiedades anti-inflamables.
En los ensayos realizados con un 20 % de caolín en su composición, tras ser sometidos a una fuente de calor (soplete de gas) hasta su combustión han demostrado una gran resitencia ignífuga.
28 ColaboranColaboran
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