Punti chiave dell’articolo:
- I rivestimenti a base acqua richiedono un approccio all'essiccazione diverso rispetto ad altri sistemi di rivestimento.
- Le condizioni di essiccazione influenzano la formazione del film e le proprietà finali del materiale rivestito.
- I rivestimenti barriera aiutano a proteggere carta e cartone dall'umidità, dai grassi, dagli oli e da altri agenti esterni.
- Comprendere il processo di essiccazione è fondamentale per introdurre nuove applicazioni di rivestimento nella produzione industriale.
Nel nostro precedente articolo abbiamo analizzato come il crescente utilizzo di rivestimenti barriera a base acqua stia creando nuove opportunità per i produttori di imballaggi, introducendo al tempo stesso nuove sfide nella produzione industriale. Ma cosa succede dopo che un rivestimento è stato applicato su un nastro continuo di carta o cartone?
La fase successiva è l'essiccazione. Un passaggio che può sembrare semplice, ma che in realtà richiede un controllo accurato del processo: è necessario eliminare la componente liquida del rivestimento senza comprometterne le prestazioni.
Cosa sono i rivestimenti barriera e perché sono importanti?
I rivestimenti barriera sono strati funzionali che conferiscono a un prodotto determinate proprietà di resistenza meccanica oppure proteggono un materiale da sostanze come acqua, umidità, oli, grassi e ossigeno. Consentono alla carta e al cartone di acquisire le caratteristiche necessarie per specifiche applicazioni, in particolare nel settore degli imballaggi.
Per esempio, gli imballaggi in carta destinati agli alimenti possono richiedere una resistenza ai grassi, mentre quelli utilizzati per prodotti secchi possono necessitare di una protezione contro l'umidità. A seconda dell'applicazione, i rivestimenti barriera possono anche contribuire a rendere il materiale termosaldabile, permettendo di chiudere gli imballaggi senza ricorrere a un tradizionale strato di plastica.
Tradizionalmente, alcune di queste funzioni sono state ottenute mediante film plastici o strutture laminate. Tuttavia, poiché i produttori cercano soluzioni per ridurre l'impiego della plastica, soprattutto monouso, e migliorare la riciclabilità degli imballaggi a base cellulosica, i rivestimenti barriera a base acqua stanno assumendo un ruolo sempre più importante come alternativa.
Questi rivestimenti vengono applicati allo stato liquido. Successivamente, l'acqua deve essere eliminata affinché possa formarsi lo strato funzionale desiderato. Le prestazioni finali non dipendono soltanto dalla formulazione del rivestimento, ma anche dalle modalità di applicazione e di essiccazione.
L'essiccazione rappresenta quindi una fase fondamentale dell'intero processo. L'obiettivo non è semplicemente rimuovere l'acqua, ma ottenere le proprietà barriera richieste dall'imballaggio finito.
Come funziona l'essiccazione industriale dei rivestimenti a base acqua?
Quando un rivestimento liquido viene applicato su un nastro di materiale in movimento, è necessario eliminare la componente liquida per ottenere uno strato funzionale. Nel caso dei rivestimenti barriera a base acqua, questo significa far evaporare l'acqua. Allo stesso tempo, la temperatura svolge un ruolo importante nella formazione del film e, a seconda della composizione chimica del rivestimento, anche nei processi di indurimento o reticolazione.
L'essiccatore svolge quindi due funzioni fondamentali: eliminare il veicolo liquido e creare le condizioni necessarie affinché il rivestimento sviluppi le proprietà previste.
Per ottenere questo risultato è necessario trovare il giusto equilibrio tra l'energia necessaria all'evaporazione e le condizioni di temperatura adeguate alla formazione del film e all'indurimento. Il liquido deve poter migrare dall'interno del rivestimento verso la superficie, dove può evaporare. Se la superficie si asciuga troppo rapidamente, l'umidità può rimanere intrappolata negli strati più profondi. Un flusso d'aria eccessivo può inoltre alterare il rivestimento ancora umido, mentre temperature non uniformi possono provocare irregolarità nello strato applicato o difetti, come la formazione di piccoli fori.
Per questo motivo, è essenziale controllare con precisione sia il flusso d'aria sia la temperatura. Il flusso deve essere sufficiente a rimuovere l'umidità evaporata senza compromettere il rivestimento, mentre una distribuzione uniforme della temperatura favorisce la formazione di un film omogeneo e continuo.
È anche per questo che il riscaldamento a infrarossi non rappresenta sempre la soluzione migliore. Una distribuzione non uniforme dell'irraggiamento e la presenza di punti di surriscaldamento localizzati possono rendere più difficile ottenere un'essiccazione omogenea e una qualità costante del rivestimento.
La sfida consiste nell'eliminare la quantità di umidità necessaria con la massima efficienza possibile, mantenendo al tempo stesso il rivestimento e il substrato entro i limiti di temperatura richiesti per una corretta formazione del film.
Un'essiccazione insufficiente può lasciare umidità residua, compromettendo le proprietà finali del rivestimento o le successive fasi produttive. Al contrario, temperature troppo elevate o un'essiccazione eccessivamente aggressiva possono danneggiare il substrato oppure interferire con la formazione del film.
Il giusto equilibrio dipende dalla formulazione, dalla grammatura del rivestimento applicato, dalle caratteristiche del substrato e dalla velocità di produzione. Un'essiccazione efficace, quindi, non consiste semplicemente nell'applicare più calore, ma nel fornire la quantità di energia adeguata nelle corrette condizioni di processo.
Un unico concetto di essiccazione per applicazioni diverse
Le esigenze di essiccazione di un rivestimento convenzionale, di un rivestimento barriera a base acqua e di una nuova formulazione di origine biologica possono variare notevolmente. Le differenze nel contenuto d'acqua, nella grammatura del rivestimento, nel substrato e nella velocità di produzione influenzano sia la quantità di energia necessaria sia le modalità di controllo del processo di essiccazione.
È qui che un approccio flessibile alla progettazione degli essiccatori offre un vantaggio concreto. Il Contiweb Modular Dryer è stato sviluppato partendo dal principio che i requisiti di essiccazione variano in funzione dell'applicazione. Grazie alla sua struttura modulare, la soluzione può essere configurata in base alle specifiche esigenze del processo, anziché adottare un'unica configurazione per tutte le applicazioni.
Per i produttori che intendono introdurre nuovi rivestimenti o aumentare i volumi di produzione di applicazioni già esistenti, la questione fondamentale è come ottenere le prestazioni richieste dal prodotto senza compromettere la velocità di produzione, la stabilità del processo o l'efficienza energetica.
Comprendere i requisiti di essiccazione rappresenta il primo passo. Il vero valore di queste conoscenze emerge però quando vengono applicate in un contesto produttivo reale.
Nel nostro prossimo articolo parleremo con un'azienda che utilizza già un Contiweb Modular Dryer nella propria produzione, per conoscere la sua esperienza e approfondire il ruolo dell'essiccazione all'interno del processo produttivo.
