Punti chiave di questo articolo
- Molti problemi ricorrenti di qualità nella produzione in banda, come arricciamento dei bordi, ondulazione o rigidità, hanno origine da uno squilibrio di umidità nei materiali igroscopici.
- La riumidificazione controllata ripristina la stabilità dimensionale, la flessibilità e l’affidabilità del processo.
- L’applicazione di liquidi di Contiweb garantisce un’applicazione precisa e uniforme di una miscela di acqua e tensioattivo su uno o entrambi i lati della banda.
- Questa tecnologia supporta una qualità costante, una riduzione degli scarti e un maggiore controllo operativo su materiali come non tessuti, carta, tessuti e legno.
- Mantenere il giusto livello di umidità aiuta anche a eliminare l’accumulo di cariche elettrostatiche, tema che verrà trattato nel nostro prossimo articolo.
Comprendere lo squilibrio di umidità nei materiali igroscopici
A seguito del nostro precedente articolo dedicato all’introduzione dell’applicazione di liquidi, questo blog analizza più in profondità lo squilibrio di umidità. In molti ambienti di produzione da bobina a bobina (R2R), problemi di qualità ricorrenti come arricciamento dei bordi, ondulazione o deformazione superficiale derivano da un unico fattore sottostante: una distribuzione irregolare dell’umidità. Anche quando i substrati provengono dallo stesso fornitore, sono conservati in condizioni controllate e lavorati con impostazioni identiche, differenze nel contenuto di umidità possono generare variazioni significative nelle proprietà meccaniche, nelle prestazioni e nell’aspetto. Per la maggior parte dei materiali igroscopici — come non tessuti, film, carta, cartone, cotone, lana, legno e pelle — l’umidità non è solo una condizione esterna: è una componente attiva della struttura del materiale.
Questo articolo approfondisce il tema della riumidificazione e spiega perché è fondamentale eseguirla in modo molto controllato.
Cause ed effetti dello squilibrio di umidità
Durante processi industriali continui ad alta velocità, come rivestimento, embossing, laminazione o asciugatura, i materiali sono esposti a temperature elevate, forze meccaniche e flussi d’aria. Questa combinazione espelle l’umidità dalle fibre, lasciandole impoverite e sotto tensione interna. Quando le fibre cellulosiche o naturali perdono acqua (si seccano), la struttura interna si contrae e le microfibre si riducono (Figura 1A). Questa contrazione si verifica in modo più intenso sul lato maggiormente esposto alla differenza di umidità, creando un gradiente di stress attraverso lo spessore del materiale. Una volta che la banda o il foglio si raffreddano, questo squilibrio si manifesta come arricciamento, ondulazione o rigidità, con conseguenti modifiche delle proprietà meccaniche. Il materiale può sembrare corretto subito dopo la produzione, ma man mano che riassorbe lentamente umidità dall’aria circostante, nel tempo compaiono variazioni dimensionali che spesso influenzano le fasi successive del processo, come taglio e finitura, ma anche il semplice riavvolgimento.
Aggiungere attivamente umidità al substrato aiuta a correggere questo squilibrio. Tuttavia, applicarne troppa su uno o entrambi i lati può facilmente creare nuovi problemi. L’introduzione di umidità non controllata o un eccesso di acqua può causare un rigonfiamento irregolare delle fibre, con conseguente cockling, pile bloccate, problemi di piegatura, difficoltà di adesione nei rivestimenti o arresti macchina dovuti all’ondulazione o ad altre deformazioni correlate (Figura 1B). La sfida non è quindi semplicemente “aggiungere umidità”, ma reintrodurre esattamente la quantità corretta, in modo uniforme, prevedibile e nel punto giusto del processo.
In breve: entrambi gli estremi — substrati troppo secchi o troppo umidi — compromettono la produzione e l’affidabilità della qualità del prodotto. La chiave è reintrodurre con precisione la quantità di liquido necessaria per ripristinare l’equilibrio.
Figura 1 — Spiegazione schematica dell’effetto dell’umidità sui materiali igroscopici.
A) Bassa umidità ambientale: il substrato rilascia umidità e si ritira, provocando arricciamento dei bordi su uno o entrambi i lati.
B) Alta umidità ambientale: il substrato assorbe umidità e si gonfia in modo non uniforme, generando ondulazione.
Riumidificazione controllata per raggiungere un nuovo equilibrio
In Contiweb consideriamo la gestione dell’umidità molto più di un semplice condizionamento. Grazie alla nostra profonda conoscenza del comportamento igroscopico e alla nostra avanzata tecnologia di applicazione di liquidi, aiutiamo i produttori a riprendere il controllo di uno dei parametri più trascurati ma decisivi della produzione: l’acqua. Per comprendere perché la riumidificazione controllata abbia un impatto così significativo sul comportamento del materiale, è utile guardare ai principi fisici fondamentali dell’interazione con l’umidità.
La fisica alla base di questo fenomeno è semplice ma critica ed è guidata dai legami idrogeno (legami OH):
- I materiali igroscopici assorbono naturalmente acqua dall’aria.
- Le molecole d’acqua formano legami idrogeno con la struttura delle fibre, consentendo movimenti microscopici all’interno del substrato. Questo ammorbidisce le fibre, aumenta la loro flessibilità e riduce le tensioni interne.
- Quando l’umidità viene persa a causa di essiccazione eccessiva o attrito, questi legami si rompono. Le fibre diventano rigide, fragili e instabili dal punto di vista dimensionale. I micromovimenti vengono bloccati, causando problemi di manipolazione e di processo.
- Reintrodurre umidità ripristina questi legami idrogeno e consente attivamente alla rete di fibre di rilassarsi nuovamente, recuperando flessibilità e stabilità dimensionale e tornando verso una forma ideale (o verso un nuovo equilibrio ideale).
I legami idrogeno non si riformano sempre negli stessi punti all’interno della rete di fibre; ciò significa che la struttura interna — e quindi le proprietà meccaniche — può cambiare se l’umidità viene reintrodotta in modo non uniforme. Anche il numero di legami attivi svolge un ruolo decisivo: troppo pochi rendono il substrato fragile e instabile; troppi possono causare gonfiore, ondulazione o deformazione.
Ecco perché è essenziale aggiungere esattamente la giusta quantità di umidità, in modo altamente controllato e uniforme. L’obiettivo è ripristinare l’equilibrio ottimale senza introdurre nuovi problemi meccanici.
Applicazioni e vantaggi dell’applicazione di liquidi
I vantaggi della riumidificazione vanno ben oltre il semplice appiattimento dei substrati flessibili. Nella produzione di non tessuti, ad esempio, l’umidità influisce sulla coesione delle fibre e sulla densità della banda, soprattutto con l’uso crescente di fibre riciclate o bio-based con diverse capacità di assorbimento. Nell’industria del legno e dei pannelli, un contenuto di umidità stabile previene deformazioni e garantisce un’adesione uniforme durante la laminazione. Nel trattamento di tessuti o cotone, una riumidificazione controllata mantiene l’elasticità delle fibre e una tensione uniforme lungo la banda.
In tutte queste applicazioni, il principio è sempre lo stesso: mantenere l’equilibrio tra il substrato e il suo ambiente è essenziale per garantire una qualità costante. La riumidificazione stabilizza le condizioni del substrato nelle fasi critiche del processo, riducendo la necessità di regolazioni tra i lotti grazie a una maggiore prevedibilità e mantenendo sotto controllo altri effetti variabili. Aumenta la qualità e risparmia tempo!
Una riumidificazione efficace, quindi, fa molto più che correggere un difetto visibile: stabilizza l’intero processo. Un substrato con un contenuto di umidità equilibrato rimane piatto e prevedibile anche dopo l’equilibrio con l’ambiente. Questo si traduce in meno scarti, meno sprechi e prestazioni più affidabili nelle fasi successive. Forse ancora più importante: restituisce ai produttori il controllo, consentendo loro di adattare le condizioni a materiali diversi, larghezze o velocità di linea, garantendo lo stesso livello di qualità dall’inizio alla fine.
Principali vantaggi dell’equilibrio di umidità nei materiali igroscopici:
• Stabilità dimensionale
• Prestazioni meccaniche
• Affidabilità del processo
• Coerenza della qualità
• Riduzione degli scarti
• Controllo operativo più semplice grazie alla prevedibilità
• Riduzione dell’accumulo di cariche statiche
La nostra tecnologia di riumidificazione, basata su sistemi avanzati di applicazione di liquidi, offre proprio questo livello di controllo, consentendo di aggiungere esattamente la quantità necessaria di umidità al vostro substrato. Applicando un film d’acqua dosato con precisione e distribuito uniformemente, le fibre si reidratano gradualmente e le tensioni interne vengono rilasciate. Il materiale riacquista la sua naturale flessibilità e stabilità dimensionale. Nei nostri sistemi avanzati, la quantità di umidità può essere regolata per lato, compensando ad esempio asimmetrie di asciugatura o tensioni indotte dal coating.
Richiedi un test del substrato nella nostra linea demo di applicazione di liquidi
Se desideri determinare come l’applicazione di liquidi influisce sul comportamento del tuo substrato specifico, ti invitiamo a farlo testare nella nostra linea demo. Durante questi test, il nostro team di ingegneria applicativa analizza l’assorbimento di umidità, la stabilità dimensionale e il comportamento nelle fasi successive del processo, il tutto in condizioni di processo controllate. I risultati forniscono indicazioni pratiche per le impostazioni del processo e una chiara valutazione dei miglioramenti attesi e della fattibilità nel tuo ambiente produttivo.
Per discutere le opzioni di test o i requisiti tecnici, puoi contattare Irene Eggink (Application Engineer) utilizzando i dettagli forniti insieme a questo articolo.
