Contenuto di umidità della carta

Contenuto di umidità della carta

Il contenuto di umidità della carta ha un impatto significativo sulla stampa. Se il livello di umidità è troppo basso, la carta diventa fragile ed è soggetta a elettricità statica durante la stampa. Se il contenuto di umidità è troppo elevato, l'asciugatura dell'inchiostro sarà difficile. Anche le variazioni del contenuto di umidità influiscono notevolmente su varie proprietà della carta. Man mano che l'umidità fluttua, il suo peso base, la resistenza alla trazione, la flessibilità e la resistenza alla piegatura cambieranno. La carta potrebbe inoltre espandersi o contrarsi in termini di dimensioni e potrebbe anche presentare arricciature, sollevamenti dei bordi, grinze o ondulazioni.

Ogni tipo di carta ha un contenuto di umidità ottimale al quale le sue prestazioni sono ottimali. Per la carta patinata cast-e il cartone bianco patinato cast-, il contenuto di umidità ottimale è del 7% ± 2%; per il cartoncino bianco è compreso tra il 4% e il 7%; e per il cartone bianco patinato su un solo lato- è pari all'8% ± 2%. Questi valori si riferiscono al contenuto di umidità al momento della consegna dalla fabbrica.

Durante lo stoccaggio negli impianti di stampa, la carta, essendo un materiale igroscopico, può assorbire umidità dall'aria. Il tasso di assorbimento dipende dall'umidità relativa e dalla temperatura dell'aria. La carta può anche rilasciare umidità nell'aria e il tasso di perdita di umidità dipende dal contenuto di umidità della carta, nonché dalla temperatura e dall'umidità ambientale. Quando il tasso di assorbimento dell’umidità è uguale al tasso di perdita di umidità, la carta e l’aria raggiungono l’equilibrio e il contenuto di umidità della carta rimane costante. Questa condizione è denominatacontenuto di umidità di equilibriodella carta.

L'umidità relativa si riferisce al rapporto tra la quantità di umidità nell'aria a una determinata temperatura e la quantità massima di umidità che l'aria può trattenere a quella temperatura quando è satura. Il contenuto di umidità di equilibrio dello stesso tipo di carta varia in diverse condizioni di umidità relativa.

Contenuto di umidità di equilibrio

Inoltre la variazione del contenuto di umidità di equilibrio presenta le seguenti caratteristiche:

1. Influenza delle proprietà della carta
Alla stessa umidità relativa, la carta con maggiore idrofilicità avrà un contenuto di umidità di equilibrio più elevato e viceversa. La carta senza additivi tende ad avere un'umidità di equilibrio più elevata, mentre la carta contenente riempitivi, collanti o rivestimenti tende ad avere un'umidità di equilibrio inferiore. Per lo stesso tipo di carta, i prodotti più spessi solitamente hanno un contenuto di umidità di equilibrio più elevato rispetto a quelli più sottili, perché contengono una percentuale maggiore di carta base che è più assorbente.

2. Influenza della temperatura
Alla stessa umidità relativa, una variazione di temperatura di circa 15 gradi comporterà una variazione massima dell'umidità di equilibrio di circa lo 0,5%. Tuttavia, nella stampa, soprattutto per la registrazione del colore, la variazione di umidità deve essere controllata entro ±0,1%, altrimenti influirà sulla precisione della registrazione. Pertanto, nei laboratori di stampa a colori, pur controllando l'umidità relativa, anche la variazione di temperatura deve essere mantenuta entro ±3 gradi.

3. Influenza del percorso verso l'equilibrio (assorbimento vs. desorbimento)
Quando la carta raggiunge l'equilibrio assorbendo umidità da un livello di umidità inferiore, il suo contenuto di umidità di equilibrio è inferiore rispetto a quando raggiunge l'equilibrio desorbendo umidità da un livello di umidità più elevato con la stessa umidità relativa. Questo fenomeno è noto comeeffetto di isteresidell'assorbimento dell'umidità della carta.

Per ripristinare la carta al suo contenuto di umidità originale, è necessario adottare un approccio correttivo. Ad esempio, se la carta che ha raggiunto l'equilibrio a una certa umidità relativa assorbe umidità in un ambiente con umidità più elevata, per ritornare al suo contenuto di umidità di equilibrio originale, deve essere collocata in un ambiente con umidità relativa inferiore rispetto a prima e viceversa.

Inoltre, i tassi di assorbimento e desorbimento differiscono, essendo il desorbimento più lento. In entrambi i casi, il processo è più veloce all’inizio e rallenta man mano che si avvicina all’equilibrio. Questo processo è influenzato anche dalla qualità della carta e dalla circolazione dell'aria. In condizioni standard di temperatura e umidità, un singolo foglio di carta da sigarette può raggiungere un contenuto di umidità di equilibrio pari al 5,8% in circa 35 minuti; le carte da stampa richiedono generalmente 2–4 ore per raggiungere il 5%–8%; il cartone da imballaggio richiede ancora più tempo. Questo ritardo tra le variazioni dell'umidità relativa e il contenuto di umidità della carta può portare a effetti di deformazione ritardati.

4. Influenza della direzionalità della carta
La direzionalità si riferisce alla differenza nel comportamento di equilibrio dell'umidità tra la direzione della macchina (MD) e la direzione trasversale (CD) della carta. L'espansione e la contrazione nella direzione trasversale sono molto maggiori che nella direzione macchina, il che significa che la deformazione trasversale è più significativa. I test dimostrano che l'espansione trasversale di una singola fibra può essere circa 20 volte la sua espansione longitudinale.

Tuttavia, poiché le fibre all'interno della carta sono disposte in vari orientamenti (sebbene la maggior parte tenda ad allinearsi nella direzione della macchina), nella pratica la differenza di espansione è meno estrema. Ad esempio, quando l'umidità relativa cambia dal 50% al 60%, il rapporto tra espansione longitudinale e trasversale è di circa 3:7 (circa 2,3 volte). Questo rapporto varia a seconda dell'orientamento della fibra-più forte è l'orientamento, maggiore è il rapporto. Ridurre l’allineamento irregolare delle fibre durante la produzione della carta è fondamentale per ridurre al minimo l’espansione trasversale e prevenire errori di registrazione durante la stampa.

5. Influenza della doppia-facciata della carta
Anche un foglio di carta molto piatto risponderà ai cambiamenti ambientali assorbendo o rilasciando umidità. Durante l'assorbimento dell'umidità, il lato posteriore tende ad espandersi maggiormente rispetto al lato anteriore, provocando l'arricciamento della carta verso la parte anteriore. Durante la perdita di umidità, il lato posteriore si restringe maggiormente, provocando l'arricciamento della carta verso il retro.

Indipendentemente dalla direzione dell'arricciatura, generalmente avviene lungo l'asse della direzione della macchina. Ciò è dovuto alle differenze nell'orientamento delle fibre tra i due lati della carta. Questo effetto è particolarmente pronunciato nel cartone.