Rulli in carbonio ad elevate prestazioni per la produzione della carta: le migliori tecnologie per garantire qualità e processi veloci ed efficienti.

Cos’è la carta

La carta è un materiale costituito da fibre di cellulosa ricavato da piante arboree, eventualmente in miscela con altri materiali per un’ampia gamma di possibili utilizzi: la scrittura e la stampa (carta grafica), l’imballaggio (cartone e cartoncino), la realizzazione di supporto per nastri adesivi, la produzione di carte abrasive, di carte da parati (carta tecnica), fino ai prodotti per l’igiene della persona e della casa (carta tissue).

Il processo di produzione

Il processo di produzione della carta prevede, in linea generale, i seguenti passaggi:

  • creazione dell’impasto di cellulosa a partire dalle materie prime,
  • la formatura del foglio e la creazione delle bobine madre,
  • l’allestimento, ossia la trasformazione della bobina madre in fogli piani o in bobine di dimensioni adatte alle lavorazioni successive (es. stampa rotativa su specifici formati o bobine per la successiva trasformazione in prodotti finiti),
  • i processi di trasformazione (converting) successivi delle bobine nel prodotto finito.

I rulli Reglass

Molti dei passaggi di produzione della carta si basano sull’utilizzo di rulli e aste: per tutte le applicazioni specifiche che lo richiedono, Reglass può fornire prodotti in fibra di carbonio dalle eccellenti prestazioni meccaniche e personalizzati sulle caratteristiche di ciascuna macchina e per la produzione di qualunque tipologia di carta.

Qui la serie dei rulli Reglass utilizzati nell’industria del converting per la carta tissue e il nonwoven.

Le fasi produttive

Le materie prime e l’impasto di cellulosa

Le fibre utilizzabili sono le più varie, spaziando dalle fibre di cellulosa vergine di origine vegetale ad altri tipi di fibre vegetali come linters, cotone, cortecce. Le fibre vengono elementarizzate e disperse in acqua per formare l’impasto di cellulosa. Questo viene quindi purificato, sbiancato ove necessario, additivato ed eventualmente addizionato con riempitivi come caolino, talco o carbonato di calcio per migliorarne l’opacità e finitura.

La macchina continua – parte umida: rulli in acciaio e composito

L’impasto di cellulosa costituisce l’alimentazione della Macchina Continua, responsabile della formatura della carta e della produzione delle bobine madre, bobine continue di carta di larghezza fino a 10 metri, diametro dell’ordine dei 2 metri e peso dell’ordine di diverse tonnellate.

La pasta di cellulosa, costituita da acqua per più del 95%, viene inviata alla cassa di afflusso che a sua volta alimenta il telo di formatura: un nastro di trasporto forato, in grado di trattenere e compattare le fibre, ma in grado di lasciare drenare l’acqua dal foglio in formazione. Il nastro lavora a velocità dell’ordine dei 30 m/s, e ha larghezza fino a 10 m. Per macchine molto veloci, si possono utilizzare i formatori a doppia tela a scorrimento verticale (gap-former), in cui l’impasto viene deposto tra due tele accoppiate.

I rulli della sezione umida della macchina continua movimentano il telo di formatura, e sono realizzati in acciaio: in genere, la dimensione dei rulli, i carichi dovuti alla tensione della tela di formatura e la velocità di movimentazione della tela rendono il rullo in composito non necessario nelle macchine attuali. È tuttavia di interesse l’uso di materiali compositi sul rullo capo-tela (o rullo scuotitore – breast roll), il rullo di rinvio del telo più prossimo alla cassa di afflusso: questo può infatti essere sottoposto a vibrazione, per consentire una migliore orientazione delle fibre e facilitare l’uscita dell’acqua. L’uso di un rullo in fibra di carbonio consente di ridurre le masse poste in vibrazione, diminuendo l’energia richiesta e i carichi sulle fondazioni e sui componenti.

In generale, segue una fase di pressatura, per forzare meccanicamente la fuoriuscita dell’acqua e aumentare la compattezza della carta, portando il contenuto di acqua al di sotto dell’60% circa.

Nel caso di carta tissue, è possibile sostituire la pressatura con un processo di rimozione non compressivo dell’acqua che prende il nome di TAD (Through-Air Drying), in cui l’abbattimento del grado di umidità avviene forzando il passaggio di aria attraverso la carta. Tale processo, tecnicamente più complesso delle presse tradizionali, dà luogo ad un supporto fibroso meno pressato e con ottime proprietà di assorbenza nei confronti dell’acqua, come è necessario per i prodotti in rotolo (ad es. carta cucina, carta igienica).

La macchina continua – sezione secca: rulli in acciaio-ghisa

L’abbattimento finale del livello di umidità si realizza nella sezione secca della macchina continua, mettendo a contatto la carta con cilindri metallici scaldati internamente tramite vapore (sezione di essiccazione). Per fare aderire la carta ai cilindri essiccatori si usano apposite tele essiccatrici.

Nel caso di produzione del tissue, si segue un processo specifico al fine di garantire al prodotto le proprietà tipiche, ossia una bassa grammatura (14-45 g/mq), una leggera crespatura, buone proprietà di assorbenza nei confronti dell’acqua e, dove necessario, la capacità di dissolversi facilmente in acqua. Per ottenere tali caratteristiche, si usa un singolo cilindro essiccatore di grandi dimensioni che prende il nome di Yankee Dryer. Realizzato in ghisa o acciaio, ha diametro fino a 6 m e peso fino a 100 ton, e costituisce la chiave della produzione del tissue. La carta in ingresso aderisce al cilindro tramite l’uso di specifici adesivi; in uscita viene rimossa tramite un coltello, che, lambendo la superficie del cilindro, distacca carta essiccata e realizzando la crespatura tipica.

Una volta raggiunto il grado di umidità finale della carta possono seguire, ove richiesti, trattamenti di stesura di composti amidacei, stesura del primo strato di patina o pre-patina e fasi di finitura. Tra queste ultime, è di assoluto rilievo per diverse tipologie di carte grafiche e tecniche la calandratura, una lavorazione in cui la carta vien fatta pressata tra cilindri con superficie dura al fine di ottenere una carta liscia, compatta e con superficie lucida.

La carta così prodotta viene avvolta in bobine madri, da inviare alle macchine per l’allestimento. In genere, l’avvolgimento si realizza su cilindri (asta del pope), eventualmente rivestiti in gomma o poliuretano. L’asta del pope ha caratteristiche tecniche di assoluto rilievo: deve lavorare ad alte velocità (velocità periferiche fino a 2000 m/min); la massa della bobina supera facilmente le 3-4 tonnellate, e l’asta deve garantirne l’avvolgimento con bassi valori di deflessione. I tradizionali rulli di acciaio possono essere sostituiti, per garantire maggiore efficienza nella lavorazione, con rulli in composito di carbonio. Si ottiene così una maggiore velocità di lavoro, migliore deflessione e minore peso, ed è possibile avvolgere un maggiore quantitativo di carta diminuendo il numero di cambi bobina per turno.

Allestimento: la ribobinatrice

A cavallo tra la macchina continua e l’industria della trasformazione, è necessaria la fase di allestimento per la produzione di fogli piani (tramite l’uso di taglierine) o bobine (tramite l’uso delle ribobinatrici)

Nelle taglierine per la produzione di fogli piani la velocità di svolgimento è relativamente bassa (limitata dalla fase di taglio trasversale dei fogli), quindi l’applicazione dei rulli in composito è estremamente rara.

Nella ribobinatrice, di contro, la bobina madre viene svolta, rifilata, tagliata in bobine di larghezza minore ove necessario, e riavvolta su anime in cartone o altri materiali a velocità fino a 2000 m/min, eventualmente accoppiando la carta di due o più bobine per realizzare bobine di carta multi velo (tissue). Questa tipologia di macchina beneficia enormemente dei rulli in composito di carbonio, grazie la possibilità di lavorare ad alte velocità con diametri relativamente piccoli e lunghezze anche superiori ai 6 metri. Tipicamente si realizzano in composito i rulli degli svolgitori, tutti i rulli di rinvio, il rullo cavaliere (che esercita una pressione controllata sulla bobina in formatura e ne regola compattezza ed uniformità di avvolgimento) e le aste porta-bobine su cui vengono fissate le anime in cartone.