I. Radici condivise nella lavorazione delle materie prime
La produzione di prodotti stampati in pasta di legno, un segmento significativo nel settore degli imballaggi in carta, è fondamentalmente radicata nei tradizionali processi di produzione della carta. Esiste una forte comunanza tra i due nel trattamento preliminare delle materie prime. Sia i prodotti stampati che la produzione di cartone in genere utilizzano carta straccia o pasta non-di legno come base. Le materie prime devono essere sottoposte alle principali fasi di lavorazione: cernita, idropulitura/defibratura, battitura/raffinazione, calibratura e preparazione dell'impasto.
Ad esempio, la produzione di cartone dalla carta straccia richiede la separazione delle fibre in un pulper, il trattamento in apparecchiature di raffinazione per ottimizzare le caratteristiche delle fibre, l'applicazione di agenti di collatura per migliorarne le proprietà, prima che il materiale venga pompato nella sezione di formatura. La linea di produzione di stampaggio della pasta mostra un'elevata sovrapposizione con questa sequenza: si basa analogamente su spappolatori idraulici per la liberazione delle fibre, utilizza operazioni di raffinazione per modificare le proprietà della pasta, applica la collatura e quindi trasporta il materiale al sistema di formatura. In questa fase di lavorazione delle materie prime, le attrezzature utilizzate in entrambi i processi produttivi sono ampiamente intercambiabili. Le differenze principali emergono nelle successive unità di formatura ed essiccazione.
II. Principio di formazione comune, apparecchiature divergenti
In termini di principi di formatura, entrambe le tecnologie appartengono ai processi di formatura-a umido. L'obiettivo principale è lo stesso: disidratare una sospensione di fibre su un tessuto formatore per creare una forma, seguita dall'essiccazione per produrre il prodotto finale. Tuttavia, i metodi di implementazione specifici e le architetture delle apparecchiature seguono percorsi nettamente diversi.
La produzione tradizionale della carta mira alla produzione continua di fogli bidimensionali. Il materiale viene distribuito uniformemente su un'unità di formatura Fourdrinier (filo) o cilindro. La disidratazione avviene sulla sezione del filo per formare un nastro bagnato. Questo nastro viene ulteriormente disidratato nella sezione pressa e quindi entra nella sezione essiccatrice (ad esempio, una serie di cilindri riscaldati a vapore-) per far evaporare l'umidità rimanente. Il risultato finale è un rotolo continuo o fogli di carta piatti. L'attrezzatura è in genere una macchina integrata di grandi dimensioni che combina funzioni di formatura, pressatura ed essiccazione, progettata per un'efficienza produttiva ad alta velocità e su larga scala.
Lo stampaggio della polpa si concentra sulla modellazione di oggetti tri-dimensionali. Il grezzo viene introdotto in stampi di formatura (femmina o maschio) ricoperti da una rete metallica o plastica. Le fibre vengono depositate sulla superficie dello stampo e disidratate, spesso tramite aspirazione a vuoto, per formare una preforma bagnata che si adatta ai contorni dello stampo. Questo processo è solitamente intermittente o di tipo batch-. La preforma bagnata viene quindi "prelevata" e trasferita. La configurazione dell'attrezzatura è più flessibile. La macchina formatrice e l'essiccatore possono essere configurati come unità separate o combinati in una linea di produzione collegata. Lo stampo di formatura è il componente principale; la sua struttura e la sua rete determinano direttamente la forma tridimensionale e i dettagli strutturali del prodotto.
III. Diversi approcci all'essiccazione e alla configurazione delle apparecchiature
La configurazione della fase di essiccazione evidenzia i diversi orientamenti di queste due tecnologie. La sezione essiccatoio è parte integrante ed inseparabile di una macchina continua tradizionale. I cilindri di asciugatura sono disposti in modo compatto, rimuovendo efficacemente l'umidità principalmente attraverso conduzione e convezione. L'apparecchiatura è caratterizzata da un'elevata integrazione e la gestione dell'efficienza termica è una preoccupazione fondamentale.
L'essiccazione nello stampaggio della polpa offre una maggiore flessibilità. Dopo la formatura, le preforme umide vengono trasferite in tunnel di essiccazione, forni o essiccatoi a più livelli indipendenti. Le fonti di calore sono diverse (elettrica, gas, vapore). Il trasferimento di calore spesso combina convezione e irraggiamento. Poiché i prodotti hanno strutture tridimensionali-, il processo di essiccazione deve bilanciare il mantenimento della forma con un restringimento uniforme. Il controllo della temperatura di asciugatura, del tempo e dei modelli del flusso d'aria richiede maggiore precisione. Le apparecchiature di essiccazione possono essere installate in modo indipendente, consentendo un più facile abbinamento con macchine formatrici di diverse capacità. Questa configurazione è adatta alla produzione di prodotti vari e personalizzati.
IV. Differenze fondamentali nella forma del prodotto e negli obiettivi prestazionali
Questi diversi processi portano direttamente a prodotti finali distinti. La fabbricazione della carta produce principalmente fogli o rotoli continui (ad esempio, cartone di rivestimento, materiale ondulato). Le sue prestazioni si concentrano su parametri bidimensionali-come l'uniformità della formazione, la forza e la fluidità. Questi prodotti servono i successivi processi di conversione come stampa, fustellatura-e laminazione.
I prodotti stampati in pasta di legno vengono formati direttamente in articoli tri-dimensionali (ad es. vassoi, contenitori per alimenti, inserti di imbottitura). Le loro prestazioni principali risiedono nelle proprietà funzionali derivate dalla loro struttura 3D: resistenza al carico specifica-, prestazioni di ammortizzazione, stabilità di impilamento e adattamento geometrico preciso. Non sono solo materiali; sono componenti strutturali finiti con funzioni definite.
V. Evoluzione tecnologica e posizionamento industriale
Da una prospettiva di sviluppo, lo stampaggio della pasta di cellulosa può essere visto come un'estensione e un'innovazione significativa della tecnologia di produzione della carta nel regno tridimensionale. Eredita i fondamenti della-formatura a umido della produzione della carta, ma ha sviluppato i propri sistemi tecnici indipendenti nella tecnologia degli stampi, nella dinamica della formatura, nell'essiccazione tridimensionale e nei processi di modellatura.
Spinta dalle crescenti esigenze ambientali e dalla crescente necessità di soluzioni di ammortizzazione/supporto personalizzate negli imballaggi industriali e di consumo, questa tecnologia di "produzione della carta tridimensionale" continua ad evolversi. Sta compiendo continui progressi nella precisione degli stampi, nell'automazione della produzione e nella funzionalizzazione dei materiali (ad esempio, resistenza all'acqua, rinforzo).
Pur condividendo la lavorazione delle materie prime e il principio base della formatura a umido, lo stampaggio della pasta di legno e la produzione tradizionale della carta si sono sviluppati in chiari rami tecnici. Differiscono nella forma dell'apparecchiatura, nella modalità di produzione (continua o intermittente), nella dimensione del prodotto (2D rispetto a. 3D) e negli obiettivi prestazionali principali. Il primo è specializzato nella precisa formatura di fibre 3D tramite stampi per soddisfare specifiche funzioni di imballaggio e carico-. Quest'ultimo si basa su una produzione efficiente e su larga scala-di materiali a base di fibra piatta-. Insieme, costituiscono un ricco spettro di tecnologie di lavorazione dei materiali in fibra.