XIX Congresso Nazionale UIT
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BINOMIO INSCINDIBILE CARTIERA – CARTOTECNICA RESISTENZA - MORBIDEZZA Del Magro Valentina Master in Produzione della Carta/Cartone e Gestione del Sistema Produttivo Sommario Ho svolto lo stage previsto a termine del Master in Produzione della Carta/Cartone e Gestione del Sistema Produttivo presso la Cartotecnica Tissunion Europ Surl, nata nel 1992 come azienda dedita alla commercializzazione di prodotti in carta. Obiettivo dello stage è stato quello di dimostrare che la qualità del prodotto finito dipende per il 90% dalla cartiera e che in fase di trasformazione dovremmo solo trasformare la materia prima in prodotto di consumo cercando di trattarla il meno possibile. Ecco che la Tissunion opera in questo senso, cercando di acquistare una materia prima di buona qualità, e trattando la carta in fase di converting il minimo indispensabile aggiungendo solo un ammorbidente in fase di formazione del fazzoletto di carta. A conclusione della mia esperienza sono arrivata a dimostrare che la morbidezza-resistenza sono un binomio inscindibile così come lo sono anche cartiera- cartotecnica, infatti senza la prima non si potrebbe ottenere il prodotto di qualità richiesto dal consumatore. 1° CAPITOLO: LA CARTOTECNICA “TISSUNION EUROP SURL” La Tissunion è nata nel 1992 come azienda dedita alla commercializzazione di prodotti in carta, già nel 1993 intraprende la produzione di fazzoletti mini. Con il crescere della domanda e l’esigenza di nuovi prodotti ha allargato la propria produzione con i fazzoletti standard e le veline cosmetiche. A testimonianza della professionalità ha conseguito nel 2004 il sistema di gestione della Qualità UNI EN ISO 9001: 2000. Lo Stabilimento produce 3 tipologie di prodotti: fazzoletti mini, standard, veline cosmetiche. 2° CAPITOLO: “GENERALITA’ SULLA PRODUZIONE DELLA CARTA E DEL PRODOTTO FINITO” L’invenzione della carta ha origini molto antiche, ne troviamo testimonianza in un dizionario dei caratteri cinesi completato verso la fine del 100 d.C., secondo il quale la produzione della carta derivava da una sorta di cascami di seta stemperati in acqua, la pasta fluida veniva messa su un telaio di bambù e fatta essiccare. Con il trascorrere del tempo, in Cina si migliorarono la composizione e i materiali adoperati: fogli di riso, di bambù e alcune specie di gelso. In Italia la fabbricazione della carta fu più tardiva avvenne intorno all’anno 1000 grazie alle invasioni arabe. Il primo documento di carta è conservato nell’Archivio di Stato a Palermo e risale al 1109 e proviene dalla cancelleria dei Re Normanni di Sicilia. Intorno al 1100 l’arte si affermò ad Amalfi e Fabriano e da qui si diffuse in tutta Italia. Un tempo la carta si fabbricava adoperando vecchi stracci di lino o canapa. Tali stracci si tagliavano a pezzetti, si bagnavano con acqua e si mettevano a macerare per undici giorni. Dopo averli sminuzzati in una tinozza piena di acqua si mettevano in un’altra tinozza questa volta con l’aggiunta di calce. Una volta tolti di lì venivano messi in tine piene di acqua e poi ,con telai che permettevano l’espulsione della stessa, venivano ridotti in fogli singoli, che intervallati con panni di lana, venivano pressati sotto un torchio e fatti essiccare in un’apposita costruzione fatta all’ombra. Dopo la fase di essiccazione, venivano immersi nella colla, preparata da scarti di cuoio, venivano nuovamente asciugati e levigati con il vetro e a questo punto erano pronti per essere adoperati come imballo o a sopportare la penna o meglio a non permettere il passaggio dell’inchiostro. La data esatta della fabbricazione della carta a Lucca è sconosciuta, ma sappiamo, da un documento notarile del 1235, che un certo Mensis de Luca assunse un operaio inglese per la produzione del papiro. Il passaggio dalla produzione artigianale a quella industriale avvenne nella prima metà del 1800, con l’invenzione della macchina continua e l’utilizzo del legno come materia prima. E’ proprio nell’ottica industriale che si sta studiando una strategia per incrementare la resa delle materie prime e per ottenere il massimo sfruttamento delle caratteristiche fisicomeccaniche attraverso l’affinamento e la messa a punto di macchinari atti sia alla lavorazione che alla trasformazione delle carte. 1 2.1 Caratteristiche della Carta I prodotti cartai si possono distinguere in 6 categorie: da stampa, da imballo, cartoni e cartoncini, articoli igienicosanitari,uso industriali e vari e carta da scrivere e per ufficio. Con il termine di carta e cartone si intendono una serie innumerevole di prodotti aventi caratteristiche diverse. Con il termine di Tissue si intendono quei prodotti di carta destinati all’uso igienico-sanitario, sia nelle case private, la linea domestica, che nei luoghi pubblici, away from home. Le proprietà che caratterizzano una carta ad uso igienicosanitario sono le seguenti: • Grammatura: il cui valore identifica il peso del prodotto. • Levigatezza e grado di liscio: misura irregolarità superficiale di una carta; più una carta è liscia più la stampa risulta nitida • Carico di rottura: definisce la resistenza di una carta sia in senso longitudinale che trasversale. • Grado di bianco: capacità di una superficie di riflettere la luce misurata come percentuale di luce riflessa • Morbidezza: caratteristica sensoriale misurata al tatto dagli esperti. • Volume specifico o bulk: definito come volume per unità di peso • Assorbimento: esprime la quantità di acqua trattenuta da un campione • Spessore del foglio Queste caratteristiche sono legate tra loro secondo relazioni ben definite per soddisfare le richieste dei consumatori. 3° CAPITOLO: “ FABBRICAZIONE DELLA CARTA” 3.1 Cartiera La fabbricazione della carta può essere divisa in 3 fasi: • Preparazione impasti • Formazione del nastro continuo di carta • Allestimento finale Il prodotto che si ottiene è la bobina madre che sarà poi trasformata nel prodotto finito (rotolo o piegato). PREPARAZIONE IMPASTO: consiste nello spappolamento e proporzionamento delle materie prime fibrose, nella raffinazione diluizione ed epurazione della stessa. La materia prima adoperata è la cellulosa che si ricava dai tronchi di latifoglie e conifere; le fibre sono conformabili se trattate in modo opportuno, insolubili in acqua e capaci di interagire con i prodotti chimici e di formare legami con le altre fibre. Le presse di cellulosa sono disposte su nastri trasportatori e sono portate nel PULPER. Qui la cellulosa spappolata per mezzo di una girante in acqua fino alla consistenza voluta è portata in una TINA di stoccaggio, dove un agitatore ad elica mantiene in moto la miscela costantemente in modo da evitare la formazione di grumi. Dalla tina, l’impasto continua le sue operazioni di selezione e pulizia. La pasta densa passa nei cicloni e l’accettato dei cicloni è sottoposto all’EPURAZIONE in cui si ha la differenziazione tra fibre corte e fibre lunghe. Si passa alla successiva fase di RAFFINAZIONE in cui le paste sono sottoposte a forze di taglio consentendo la formazione di un numero maggiore di legami, indispensabili per una buona resistenza meccanica e formazione del foglio. A questo livello di pulizia la pasta è pronta per la macchina continua. Il lavoro della macchina continua è diviso in 3 fasi: formazione del foglio sulla tela di formazione, disidratamento meccanico nella sezione presse, essiccamento del foglio di carta nella seccheria. La formazione del foglio ha la funzione di costruire un foglio in continuo che abbia caratteristiche uniformi nelle tre dimensioni. La fabbricazione è così realizzata alimentazione della sospensione fibrosa attraverso la CASSA D’AFFLUSSO, deposizione della sospensione fibrosa su tela per ottenere un feltro fibroso tramite l’eliminazione dell’acqua attraverso la tela, per drenaggio spontaneo e aspirazione sotto vuoto attraverso TAVOLA PIANA, eliminazione continua dell’acqua mediante PRESSE AD UMIDO FELTRATE, eliminazione acqua mediante EVAPORAZIONE e successivo ARROTOLAMENTO. Tra la seccheria e il pope ci sono apparecchi che analizzano in continuo il foglio, per riscontrare anomalie su grammatura e umidità. La bobina madre formata è trasferita alla RIBOBINATRICE che ha il compito di svolgere il rotolo madre, riavvolgerlo in bobine più piccole, in modo da soddisfare gli ordini dei clienti e le esigenze di trasporto. 3.2 Converting A seconda del prodotto finito che vogliamo ottenere le bobine possono differire nel numero di veli, tipo impasto di carta e dimensioni. In particolare analizziamo la produzione di FAZZOLETTI La materia prima del converting è la carta prodotta in macchina continua. La prima operazione da compiere è lo SVOLGIMENTO della bobina madre. Dopo si passa all’operazione di applicazione del BALSAMO nel caso dei fazzoletti, e del GRUPPO STAMPA nel caso dei rotoli. La fase successiva è la GOFFRATURA fatta mediante cilindri goffratori, le cui superfici di contatto possono essere entrambe in acciaio o una in acciaio e l’altra in gomma. Compito della goffratura è l’adesione dei veli. Dopodichè si arriva alla PIEGATURA in otto o dodici a seconda del tipo di pacchetto che vogliamo produrre se standard o mini e da qui si va alla TRONCATRICE. Durante il taglio, la risma deve essere ferma per cui si adoperano delle presse metalliche o in materiale plastico. Tali presse devono tenere la risma nel momento del taglio e poi lasciarla andare avanti subito dopo il taglio in modo da trattenerne un’altra che deve essere tagliata. A questo punto si generano le risme sfuse che vanno all’IMPACCHETTAMENTO primario e in questo modo si genera la stecca dei fazzoletti. Una volta prodotte le stecche queste sono INSCATOLATE e dirette automaticamente al PALLETTIZZATORE che in base alle specifiche del prodotto finito pallettizza il prodotto. 4° CAPITOLO: “CRITERI DI VALUTAZIONE E CARATTERISTICHE DEI PRODOTTI” Il prodotto prescelto deve rispettare una Scheda Tecnica, stabilita sulla base delle specifiche esigenze del cliente e in cui 2 sono riassunte tutte le caratteristiche che deve avere il prodotto finale. Per rispettare il capitolato e le sue indicazioni si va ad agire sul processo produttivo con diverse apparecchiature e strumenti che consentono di modificare e tenere sotto controllo ogni singola peculiarità del prodotto da realizzare. • La composizione dell’impasto caratteristica fondamentale per ottenere il prodotto richiesto. Ci possono essere composizioni con percentuali elevate di fibre corte, oppure con alte percentuali di fibre lunghe per carte resistenti ed assorbenti o impasti con maggiore percentuale di fibra riciclata per produrre carte meno pregiate. • Prodotti chimici: collanti, ammorbidenti, coadiuvanti alla resistenza, antischiuma e antiresine adoperati per rendere il prodotto più o meno morbido, più o meno resistente all’umidità e alla trazione sia a secco che ad umido. • Grammatura: unità di misura del peso del prodotto per metro quadrato • Spessore: serve per conferire più o meno volume al prodotto finito e facilitare la successiva fase del converting. • Resistenza trasversale e longitudinale: capacità che la carta ha di resistere alla trazione meccanica • Umidità: parametro ottenuto calcolando la quantità di acqua residua nel foglio di carta che oscilla tra 2,5 – 7% • Morbidezza: caratteristica variabile che non trova riscontro in norme ISO, ma che si effettua con misurazioni e comparazioni molto empiriche, confrontando tra loro diversi campioni. • Assorbenza: capacità di un foglio di assorbire acqua rispetto al proprio peso. • Crespatura: dato dal diverso rapporto di velocità tra il monolucido e l’arrotolatore e il suo compito è rendere il foglio più duttile e idoneo all’uso finale • Speratura: aiuta a determinare l’uniformità di distribuzione delle fibre sul foglio di carta. Tutti questi aspetti variano a seconda delle richieste del consumatore finale. Ad esempio La composizione dell’impasto si modifica variando la percentuale di fibre corte e lunghe o di materiale riciclato, direttamente al momento dell’introduzione della materia prima nel pulper. Anche i prodotti chimici sono introdotti nel pulper, e solo alcuni nel passaggio tra le varie tine con pompe dosatrici, previa diluizione in linea. La percentuale di impiego non è standard ma viene modificata in itinere secondo le specifiche della produzione in essere. La grammatura si modifica aumentando o diminuendo la quantità di flusso della pasta, prima di entrare nella FUN PUMP grazie a valvole regolatrici che ne testano l’entità. La grammatura oltre che agendo sulla valvola di grammatura può variare agendo sulla velocità della continua fino a sfruttare al massimo le prestazioni della macchina stessa. Oppure si modifica la grammatura variando il rapporto di crespatura tra pope e monolucido. Lo spessore si modifica agendo sull’inclinazione e spessore della lama crespatrice sul monolucido, usando fibre più o meno voluminose oppure aumentando più o meno l’umidità nel foglio di carta. La resistenza trasversale e longitudinale si modifica agendo sulla ricetta delle fibre al momento dell’introduzione della cellulosa nel pulper. E’ possibile modificare la resistenza anche intervenendo direttamente sulla cassa d’afflusso grazie alla diversa velocità tra la tela e il getto della cassa stessa. L’umidità si può variare agendo sia sulla temperatura che sulla velocità dell’aria nelle cappe e deve essere tenuta sotto controllo perché incide sullo spessore e morbidezza della carta. 4.1 Morbidezza e Resistenza Caratteristiche Fondamentali nel Tissue in particolare nei Fazzoletti Con il termine di RIGIDITA’ della carta si intende la proprietà che la carta ha di opporsi alle sollecitazioni di flessione che tendono a deformarla. Il fattore che influisce più di tutti sulla rigidità è lo spessore. Infatti a parità di grammatura ed altre variabili, piccole differenze di spessore del foglio, portano a grosse differenze di rigidità. Inoltre la rigidità differisce molto nelle due direzioni principali del foglio. A causa dell’orientamento preferenziale delle fibre nella direzione di macchina, la rigidità è molto maggiore in questa direzione piuttosto che in quella trasversale. Con il termine di SOFFICITA’ si indica una caratteristica opposta alla rigidità ed è un requisito essenziale per tutte le carte ad uso igienico sanitarie e di quelle per tovaglioli, che proprio per questo sono più o meno crespate. E’ una proprietà complessa che dipende da altre tre variabili: flessibilità, spessore e grado di liscio. Per questo la migliore valutazione della sofficità è quella fatta dall’esperto con la mano, perché tutti percepiamo morbidezza, pannosità, ma è difficile rappresentare con un numero tale caratteristica, dato che si tratta di una caratteristica sensoriale. I più diffusi processi di fabbricazione della carta non favoriscono la morbidezza per una serie di motivi: • le fibre cellulosiche si legano tra loro attraverso legami chimici che conferiscono resistenza e rigidità al nastro di carta • nella fase finale di asciugatura e pressatura, la carta ancora umida, è pressata, quindi compattata provocando diminuzione di voluminosità e quindi di spessore. Quindi la morbidezza può essere ottenuta sia in MACCHINA CONTINUA che in fase di TRASFORMAZIONE FINALE comunque è sempre meglio cercare di trattare il prodotto finale il meno possibile e quindi cercare di partire già da un prodotto di buona qualità e con le caratteristiche che si avvicinano alle richieste del cliente. 4.2 Morbidezza in Macchina Un tempo il Tissue presentava un grado di morbidezza elevato tale per cui non servivano ulteriori metodi per ottenere rotoli voluminosi ed un materiale gradevole all’uso. La necessità di aumentare la produzione totale e la produttività di ogni singola macchina continua spinse le cartiere a produrre carte sempre meno elastiche e meno morbide. 3 Per ottenere un prodotto morbido, voluminoso, le cellulose dovevano essere ben cotte umide, la raffinazione doveva essere ridotta al minimo, la grammatura la più bassa possibile. Se le carte lo permettevano si agiva sulla crespatura che disorganizzando la struttura del foglio nella direzione longitudinale, agisce sui fattori che determinano la sofficità di una carta. Fattori che possono agire in cartiera per rendere il prodotto morbido sono: 1. ANALISI DELLE CELLLULOSE: le cellulose devono essere ben cotte e le fibre scelte accuratamente a seconda del tipo di ricetta di produzione. 2. OPERAZIONI DI RAFFINAZIONE: la raffinazione deve essere ridotta al minimo. L’impasto trattato con il sistema del DOPPIO STRATO. Con la raffinazione si aumenta la superficie di contatto tra le fibre, aumenta la resistenza ma diminuisce la morbidezza e ciò conferisce all’impasto una struttura rigida. 3. ANALISI CARATTERISTICHE GENERALI DELLA CARTA: la grammatura deve essere la più bassa possibile e se possibile si opera in fase di crespatura; in questo modo si perde buona parte del liscio , ma grazie alla rottura dei legami interfibra si migliora la pannosità del tissue. 4.3 Morbidezza in Converting La morbidezza si può ottenere anche in fase di trasformazione finale operando con diverse lavorazioni: calandratura, goffratura, aggiunta di additivi chimici e implementazioni meccaniche. 1. CALANDRATURA : effettua operazioni di lisciatura e lucidatura della carta. Per ottenere una carta con superficie liscia la si fa passare attraverso la calandra.Con la calandra si sfruttano due principi: il frizionamento, mettendo a contatto materiali di diversa durezza superficiale con il riscaldamento dei cilindri in ghisa, pressione la carta uscita dalla continua è disomogenea per cui la pressione riduce queste imprecisioni della struttura, eliminando l’aria e dando uno spessore più uniforme. Con questa operazione si migliorano le imprecisioni della carta ma non si eliminano completamente, ma a volte ne esaltano l’aspetto.Non sono operazioni drastiche ma ne esaltano il prodotto e lo rendono più adatto agli impieghi per cui è stato creato. 2. 3. GOFFRATURA: si personalizza il prodotto rendendolo diverso dagli altri presenti sul mercato. Ci sono 3 tipi di goffratura: • Semplice ( acciaio – acciaio; acciaio – gomma) • Doppia ( punta –punta; punta – vuoto) • Senza colla ma con mollettatura IMPLEMENTAZIONI MECCANICHE: TDA (trough air drying) che prevede l’asciugatura della carta attraverso un flusso d’aria attraverso il foglio. L’assenza della pressa migliora il bulk, lo spessore e la morbidezza. L’aria calda con il TDA viene soffiata sulla carta in modo che questa lieviti naturalmente; infatti l’aria calda asciuga la carta lasciando spazio tra le fibre.Ci sono vantaggi nell’operare con questa tecnica: si adoperano carte con grammatura più basse ottenendo un materiale morbido all’uso e notevole volume. 4. AGGIUNTA DI ADDITIVI CHIMICI: • CARICHE MINERARIE adoperate non solo per motivi di costo, ma perché agiscono sull’opacità, sulla stampabilità e brillantezza. Migliorano la lisciatura di una carta, perché vanno a riempire i vuoti tra le varie fibre sulla superficie. Essendo meno idrofile della cellulosa, le cariche determinano una minore penetrazione dell’inchiostro sul foglio. Tuttavia ci sono anche svantaggi come : diminuiscono il drenaggio, rendono difficile la ritenzione , peggiorano le caratteristiche meccaniche, contribuiscono all’abrasione delle tele e all’occlusione dei feltri, spolverano la carta durante taglio e stampa. • AMMORBIDENTI sono acidi stearici o sali di acidi stearici; sono lubrificanti e contribuiscono all’umidità permanente sulle fibre. Migliorano lo spessore tra le fibre e la sofficità, senza perdita di elasticità, sempre se adoperata nel modo giusto. 4.4 DTDMAC Ammorbidente adoperato per quasi 3 decenni DTDMAC tensioattivo cationico il cui uso è stato abbandonato perché ritenuto un rischio per l’ambiente. Il compito di scoprire un sostituto adatto e di sviluppare un emolliente basato su questo è stato difficile non solo perché la nuova materia prima doveva rispondere a richieste di natura ecologica, ma anche perché le due proprietà, efficacia e sicurezza nella formulazione, dovevano essere al massimo equivalenti con quelle del DTDMAC. I legami esterici fungono da ponti, quindi questo comporta che una molecola grande come il DTDMAC si trasformi in un numero maggiore di molecole, ma di dimensioni minori. Le molecole così formate, sono più facilmente accessibili agli attacchi da parte dei microrganismi. Quindi una molecola di grande dimensione potrebbe essere attaccata dai microrganismi solo lentamente e diventare quindi biodegradabile solo lentamente, mentre una molecola più piccola può essere attaccata più facilmente. I sostituti,che possono essere adoperati, sono: esteri di ammonio quaternari, derivati di metildietanolammine, derivati delle epicloridrine. 4.5 Esteri di Ammonio Quaternari Derivano dalla reazione tra gli acidi grassi e la trietanollammina che sono successivamente quaternizzate in dimetil solfato. Molecola versatile con: alto potere ammorbidente, alta capacità di reidratazione, buona stabilità alla viscosità, bassa viscosità nelle soluzioni concentrate, piccole dimensioni delle micelle. Sebbene il passaggio da DTDMAC ad un’altra sostanza è di natura ecologica, occorre che il nuovo prodotto sia formato da 4 una materia prima processabile e che gli aspetti estetici di fragranza ed odore non siano danneggiati. Gli esteri possono essere applicati in due modi: massa e spray. Presso la Tissunion viene adoperato l’ammorbidente denominato commercialmente Versoft M 586. Questo è un ammorbidente versatile, adatto per tutti i tipi di applicazione. La sua miscela di componenti conferisce al prodotto una buona resa in morbidezza, sia incrementando il rigonfiamento delle fibre, sia il grado di liscio superficiale.Ha una viscosità idonea con il dosaggio e garantisce l’assenza di depositi di natura polimerica. Il range di impiego può variare da 1,5% a 3,5% a seconda del grado di morbidezza richiesto. Il Versoft è compatibile con profumi, lozioni ed essenze; tuttavia è consigliato fare delle analisi preliminari di compatibilità. 4.6 Ammorbidenti al Silicone La loro performance è aumentata dalla presenza di gruppi laterali amminofunzionali che provvedono alla distribuzione del silicone sulla superficie delle fibre. Sono prodotti in solubili in acqua ecco che si adoperano in soluzione acquosa. Un buon ammorbidente al silicone è ritenuto un ammorbidente con una buona repellenza all’acqua. Scegliendo il tipo giusto di silicone ammoni-funzionale modificato si provvede ad una combinazione di ottima sofficità e reidratabilità.Questi gruppi possono provocare ingiallimento fenomeno che si verifica alle alte temperature. Le caratteristiche del prodotto finale dipendono dal polimero al silicone. Unico problema è che i classici gruppi amminofunzionali sono sensibili al calore. 5° CAPITOLO: METODI DI VALUTAZIONE DELLA MORBIDEZZA 5.1 Metodo- Handle - O – Meter L’apparecchio consiste di due piastre orizzontali, affacciate in modo che tra essi vi sia una fessura ad orli paralleli lunga 23cm e di larghezza regolabile a 5,10,20 oppure 6,35mm; quest’ultimo valore è la larghezza prescritta dal TAPPI Standard T498. Sopra la fessura di trova una lama subverticale di alluminio, lunga quanto la fessura, ripiegata in fondo in modo da formare un orlo semicilindrico con raggio di 1 mm. Questa lama è fissata ad un’estremità di un braccio suborizzontale. Il braccio si muove limitatamente, con moto oscillatorio in direzione verticale,e quando scende fa entrare l’orlo della lama entro la fessura, portandolo 8mm sotto il piano di questa. Contro il braccio è montata una cella di carico che contrasta la discesa della lama; la cella è collegata direttamente ad un voltmetro numerico che indica la forza direttamente in grammi. Le provette hanno le dimensioni di 9x4,5 pollici; si devono preparare quattro serie di provette, una per ogni direzione principale e per ogni lato della carta.Per l’esecuzione della prova si poggia una provetta sul piano dell’apparecchio, con il lato lungo parallelo alla fessura e ben centrata rispetto a questa e si mette in moto l’apparecchio. La lama si abbassa e spinge la provetta nella fessura , raggiunge il massimo valore quando si ferma per invertire il suo moto.Questo massimo rappresenta il valore della prova. Si dice che la prova è stata fatta nella direzione di macchina quando la lama è perpendicolare a tale direzione, cioè orientata nella direzione trasversale.Se si prova carta igienica, l’altezza del rotolo non è sufficiente per la prova nella direzione di macchina; si mettono in questo caso due foglietti singoli l’uno accanto all’altro sulla fessura, in modo che l’ampiezza sia quella richiesta di 9 pollici. 5.2 Metodo della Mano : Test Comparativo su Due Campioni secondo la Iso 5495 La norma International Standard ISO 5495 specifica una tecnica di riconoscimento delle differenze a livello delle proprietà organolettiche di 2 prodotti. E’ necessario sapere, fin dall’inizio, se il test è “one-sided test” ( una direzione è di particolare interesse) oppure “ two-sided test” ( entrambe le direzioni sono di uguale interesse).Ci sono delle condizioni generali del test che costituiscono oggetto di una futura Norma Internazionale, tra cui le condizioni della stanza nella quale vengono eseguiti i test e le condizioni che i valutatori devono soddisfare.Per la validità statistica del test il minimo numero dei valutatori deve essere: • “directional test”: 7 esperti o 20 valutatori qualificati • “tests of preference”: 30 valutatori non addestrati • “training assessors”: numero variabile di valutatori in base al test. Sarebbe auspicabile tenere una discussione tra i valutatori ed il supervisore della prova, riguardo al problema dei campioni: facendo in modo che la discussione non influenzi i futuri giudizi; generalmente però è raccomandabile introdurre campioni di confronto. Ecco che, la miglior valutazione della sofficità è quella fatta dall’esperto con la mano, spiegazzando un foglio di carta. Perciò sono stati adoperati diversi metodi per misurare la sofficità e molte correlazioni con altre proprietà fisiche sono state analizzate, ma la correlazione con le percezioni del consumatore eludono ancora la quantificazione. Una soluzione per le varie cartiere potrebbe essere quella di mettere su un pannello un sistema interno di analisi della sofficità del prodotto in modo da determinare quanta sofficità è richiesta ( sofficità al tatto o bulk). Le cartiere possono poi trasmettere i risultati del pannello ai loro clienti per valutarli e paragonarli prima della decisione finale, così quello che si produrrà avrà le caratteristiche richieste. Gli esempi selezionati forniranno gli standard per i futuri prodotti. Questi esempi dovranno essere tenuti in un luogo idoneo in modo da poter mantenere nel tempo la stessa sofficità. 6° CAPITOLO: RESISTENZA ALLA TRAZIONE La resistenza alla trazione della carta è la resistenza che una striscia della stessa presenta quando è sollecitata a trazione, cioè quando alle sue estremità si applica una forza crescente, orientata parallelamente al lato lungo della striscia e giacente nel piano di questa. La forza agente sulla striscia è uno sforzo normale, poiché essa è applicata normalmente alla sezione trasversale della striscia. Questa a sua volta di deforma, aumentando la propria lunghezza, fino al momento in cui avviene la rottura. RESISTENZA LONGITUDINALE si intende quella misurata nel senso di macchina RESISTENZA TRASVERSALE invece quella letta in direzione perpendicolare alla prima. Inizialmente la carta ha un comportamento elastico, infatti se applichiamo un carico e poi lo rimuoviamo il provino 5 riacquista la sua lunghezza iniziale. Se oltrepassiamo però, il limite di elasticità, in funzione del tipo di carta, si passa nel campo plastico, zona in cui, anche se il carico viene rimosso, nella carta rimarrà un allungamento permanente e quindi la striscia perde la proprietà di riassumere la lunghezza iniziale. Il comportamento plastico della carta è dimostrato dal fatto che se si applica ad una striscia un carico costante, maggiore del limite di elasticità e minore del carico di rottura, essa continua ad allungarsi, fino a quando non avviene una rottura. Questa è a cosiddetta DEFORMAZIONE VISCOSA o PRIMARY CREEP. Se prima che avvenga la rottura si elimina il carico, la striscia tende a riprendere la forma originale, ma parte della deformazione non è più recuperata e rimane come deformazione permanente. Se inversamente si applica alla striscia un certo carico, sempre minore di quello di rottura, e si mantiene costante la deformazione subita dalla carta, si nota che lo sforzo a cui è sottoposta diminuisce progressivamente. Questo fenomeno prende il nome di RILASSAMENTO o SECONDARY CREEP. Molto importante è la velocità con cui viene applicato il carico. Se il carico è applicato rapidamente, il comportamento elastico è più pronunziato, mentre una carta che si deformi lentamente presenta uno scorrimento marcato. Questa differenza di comportamento elastico-plastico è dovuta al fatto che in campo elastico la deformazione è completamente recuperata (ogni ciclo ritrova il provino nelle sue condizioni iniziali), cosa che invece non accade nel campo plastico (in ogni ciclo infatti il provino mantiene parte dell’allungamento della sollecitazione precedente). Fino a quando la deformazione subita dalla striscia è modesta, i legami interfibra rimangono integri, anche se sono messi sotto tensione, e il contesto fibroso si comporta come una molla, che al cessare dello sforzo riacquista la sua forma primitiva. Se invece la deformazione aumenta, alcuni legami interfibra sono sottoposti ad una tensione troppo forte e saltano, e così si rompono alcune fibre. La rottura dei legami interfibra è dimostrata dal fatto che la fibra, mano a mano che si deforma, diventa più opaca, perché diminuisce il numero dei punti di contatto ottico all’interno del foglio, quindi aumenta il coefficiente di assorbimento di questo. Per questo motivo la raffinazione della cellulosa fa aumentare fortemente la resistenza alla trazione della carta, perché la raffinazione aumenta i legami interfibra presenti nel foglio, ma danneggia a resistenza delle fibre in sé. Per questo motivo un giusto grado di raffinazione, che non indebolisca eccessivamente le fibre e che aumenti notevolmente la superficie esterna di queste ultime, per aumentarne il numero dei legami chimici, aumenta la resistenza totale della carta. 7° CAPITOLO: METODI DI VALUTAZIONE DELLA RESISTENZA ALLA LACERAZIONE La lacerazione della carta può essere effettuata in due modi diversi, secondo che si agisca su un foglio avente l’orlo integro oppure in corrispondenza di un taglio già esistente sull’orlo del foglio. Nel primo caso si parla di resistenza alla lacerazione iniziale, nel secondo di resistenza interna. In linea di principio può essere misurata con il dinamometro. Si preferisce misurare la resistenza con il lacerometro, dato che con l’altro strumento occorre un valore di fondo scala troppo basso e ciò comporta una lettura imprecisa. Compito del lacerometro è quello di misurare il lavoro speso per lacerare la carta lungo una data distanza. 7.1 Lacerometro di Elmendorf L’esecuzione della prova avviene in questo modo: si sposta completamente il pendolo a sinistra, in modo che sia trattenuto dal fermo, quindi si colloca tra i morsetti la provetta costituita da un certo numero di foglietti rettangolari. Si taglia l’orlo inferiore della provetta con il coltello, poi facciamo partire il pendolo che andando verso destra lacera la restante parte della provetta ed esegue un lavoro pari alla differenza fra l’energia potenziale del pendolo all’inizio e alla fine dell’oscillazione. Il moto del pendolo viene quindi frenato e quando raggiunge il punto morto verso destra, l’angolo con la verticale è tanto minore quanto maggiore è l’energia consumata per lacerare la carta. Durante il lavoro del pendolo l’indice è trattenuto dal suo arresto e misura il lavoro di lacerazione. Consiste nel misurare il lavoro speso per lacerare ,lungo una distanza determinata, una mazzetta costituita da alcuni foglietti di carta al cui orlo è stato applicato un taglio iniziale. 8° CAPITOLO: CONCLUSIONI A seguito del tirocinio effettuato presso la ditta Tissunion e l’analisi dei parametri che influiscono e modificano il prodotto finito, posso concludere che CARTIERA – CARTOTECNICA sono un binomio inscindibile così come lo sono MORBIDEZZA – RESISTENZA di un prodotto. Infatti come illustrato brevemente nei paragrafi precedenti, il prodotto che si origina dalla cartiera è la materia di partenza per la trasformazione. E’ quindi risultato evidente che non può esistere il converting senza la cartiera e viceversa. Lo stesso vale per le caratteristiche di resistenza e morbidezza del prodotto. Per quanto concerne la morbidezza, prerequisito fondamentale dei fazzoletti, è stato difficile trovare un metodo standardizzabile dato che si tratta di una caratteristica sensoriale. La miglior valutazione è quella fatta dall’esperto con la mano, perché tutti percepiamo la morbidezza, la sofficità di una carta, ma risulta difficile rappresentarla con un numero. Questa è la direzione intrapresa in Tissunion e in quasi tutte le cartiere e cartotecniche del Distretto cartario Lucchese. Ho fatto diversi campionamenti partendo da diverse tipologie di materia prima di più o meno buona qualità, ma è risultato evidente che per ottenere un prodotto morbido e che rispetti tutti i requisiti richiesti dal cliente, è necessario partire da una materia prima di buona qualità e trattarla in fase di trasformazione finale il meno possibile, in modo da non generare l’effetto contrario. La realtà aziendale mi ha dimostrato che in fase di converting il prodotto deve avere il più possibile i requisiti richiesti dal consumatore e quindi operare solo la trasformazione magari aggiungendo l’ammorbidente, il cui unico scopo, deve essere quello di esaltare le qualità che il prodotto aveva già in origine. Questo perché, i trattamenti meccanici cui viene sottoposta la carta, come lisciatura e calandratura possono migliorare notevolmente la superficie senza riuscire ad eliminarne completamente le irregolarità. Quindi in Tissunion non sono mai state e saranno compiute implementazioni meccaniche o installazioni di calandre per migliorare la morbidezza del foglio, perché tutte queste innovazioni comportano un senso di 6 liscio superficiale, ma non la pannosità e morbidezza richiesta dal consumatore; quindi è meglio partire da un prodotto buono e cercare di non stressarlo in fase di allestimento finale. Su quest’ottica lavora Tissunion Europ Surl. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI 1. “ introduzione alla fabbricazione della carta” aticelca ( (associazione tecnica italiana per la cellulosa e la carta), stampa unigrafica 2. “la tecnologia cartaria” (titolo originale technische universitat dresden), heinrich l. baumgarte per aticelca, industrie grafiche pubblicita’, milano dicembre 2001. 3. “ prove sulle materie prime fibrose sulla carta “ aticelca, Edoardo Grandis, stampa unigrafica, 1989. 4. “pulp and paper manufacture” published by the joint textbook committee of the paper industry, 1992. 5. “dispense fornite durante il corso di impiantistica di cartiera I, ing. Galli 2002. 6. “dispense fornite durante il corso di impiantistica II” dott. Franceschini, 2002. 7. “dispense fornite durante il corso di chemiometria cartaria“ dott. Angela Lippera 2002 8. “ dispense fornite durante il corso di tecnologia chimica cartaria” dott. Pieroni,2002 9. “ dispense fornite durante il corso di gestione della qualita’ “ dott. Sergio Casella, 2007 10. “ manuale pratico di produzione carta tissue” dott. Sergio Casella, 2007 11. “ dispense fornite da tissue world february / march 2004 by Fernand Dantas 12. “ dispense softerners” fornite da ecoverde, 2008 13. “ dispense esterquat and tissue” fornite da ecoverde, 2008 14. “dispense international standard iso 5495” fornite da ecoverde, 2008 15. materiale vario scaricato da internet dal sito wikipedia 7