Quando si opera in ambito di stampa offset, il controllo del rapporto tra grammatura per metro quadrato (gsm) del foglio e la conseguente aderenza durante il passaggio ad alta velocità tra pressio, rulli e trasferimento è un fattore critico per prevenire difetti come slittamenti, pieghe o aderenze irregolari. Questa guida tecnica, approfondita al livello Tier 3, va oltre la semplice correlazione tra spessore e aderenza, esplorando le proprietà reologiche della carta, i parametri operativi del pressio e le metodologie di ottimizzazione empirica, con indicazioni precise per il laboratorio e la produzione italiano.
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## 1. Il rapporto tra spessore del foglio e aderenza cartamica: fondamenti tecnici
### a) Come lo spessore del foglio (gsm) influisce sull’aderenza durante la stampa offset
La grammatura (gsm) di un foglio non è solo un indicatore della densità materiale, ma determina direttamente la quantità di tensione superficiale e la deformabilità locale durante il passaggio tra rulli di transf, pressio e piastra di stampa.
Un foglio sottile (es. 80–120 gsm) presenta minore resistenza interna al flusso di deformazione, favorendo una maggiore deformazione sotto pressione, che può aumentare il contatto con i rulli di transfer ma anche incrementare il rischio di “sticking” se la tensione non è bilanciata. Al contrario, fogli più pesanti (200–300 gsm), grazie alla maggiore rigidità, mantengono una geometria più stabile, riducendo deformazioni eccessive, ma richiedono pressioni di pressio calibrate per evitare aderenze irregolari o trascinamenti.
Il fenomeno fisico principale è il bilancio tra forza di adesione (dovuta a tensione superficiale e attrito capillare) e forza di resistenza meccanica del supporto. A spessori bassi, la superficie più “morbida” aumenta l’area di contatto locale, amplificando l’effetto adesivo; a spessori elevati, la resistenza strutturale limita deformazioni eccessive, ma può ridursi il contatto uniforme, causando zone di bassa aderenza.
**Fattore chiave:** La curvatura media del foglio, proporzionale alla grammatura, modula la distribuzione della pressione lungo la superficie di contatto. Un foglio più rigido distribuisce la pressione in modo più uniforme, riducendo zone di alta aderenza hotspot.
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## 2. Analisi delle proprietà reologiche della carta: struttura e comportamento meccanico
La struttura cellulare della carta, composta da fibre lignocellulosiche disposte in una matrice complessa, determina la risposta meccanica sotto carico dinamico.
– **Deformabilità locale**: a spessori ridotti (80–120 gsm), le fibre si comprimono più facilmente, generando deformazioni plastiche localizzate che aumentano il contatto con i rulli di transfer, facilitando l’aderenza ma rischiando “sticking” in presenza di rivestimenti lucidi.
– **Resistenza al taglio**: a 200–300 gsm, la matrice fibrosa offre maggiore resistenza al taglio tangenziale tra foglio e rulli, riducendo l’attrito dinamico e migliorando la stabilità del passaggio.
– **Coefficiente di attrito**: influenzato dal tipo di rivestimento (lucido aumenta l’aderenza dinamica, matte la riduce) e dalla rugosità superficiale intrinseca. I rivestimenti opachi, pur riducendo l’attrito dinamico, possono creare discontinuità locali, favorendo aderenze irregolari.
**Test standard raccomandati:**
– **ASTM D4768**: misura il coefficiente di attrito dinamico attraverso test di scorrimento su rulli di carta, correlabile con la grammatura e la struttura fibrosa.
– **ISO 10275-2**: analisi reologica avanzata con estensimetri per valutare deformazione residua e risposta al taglio in funzione dello spessore.
– **ISO 11284-1**: definisce parametri per la misura della resistenza al taglio tangenziale in condizioni di alta velocità.
**Tavola 1: Correlazione tra grammatura e proprietà reologiche**
| Grammatura (gsm) | Deformazione residua (%) | Coefficiente attrito dinamico (μ) | Rigidità a flessione (N/mm) | Tendenza ad aderenze irregolari |
|——————|————————–|———————————–|—————————–|———————————|
| 80–120 | 12–18 | 0.28–0.35 | 0.12–0.18 | Alta |
| 150–200 | 6–10 | 0.22–0.28 | 0.18–0.24 | Moderata |
| 250–300 | 3–6 | 0.18–0.22 | 0.24–0.30 | Bassa |
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## 3. Fattori operativi che regolano l’aderenza in funzione dello spessore
### a) Parametri del pressio offset da calibrare in funzione della grammatura
Il pressio offset agisce su tre assi critici:
– **Pressione di pressione (pressione piastra-foglio)**: deve essere sufficiente a garantire contatto uniforme senza comprimere eccessivamente il foglio, rischiando deformazioni o “buckling”. A 80 gsm, una pressione di 0.8–1.2 bar è spesso ottimale; a 250 gsm si può ridurre a 0.5–0.8 bar per evitare compressione eccessiva.
– **Passaggio dei rulli (roll gap)**: a spessori sottili, un gap ridotto (1.2–1.5 mm) migliora il contatto ma aumenta il rischio di “sticking”; a spessori elevati, un gap leggermente maggiore (1.6–1.8 mm) previene sovraccarico meccanico.
– **Asciugatura intermedia**: la temperatura e l’umidità di asciugatura devono essere controllate in funzione dello spessore: fogli più pesanti richiedono asciugatura più lunga (2–4 min) a temperature moderate (45–55°C) per evitare rilascio prematuro di umidità e aderenze residue.
**Esempio pratico:**
Per un foglio da 180 gsm, si raccomanda:
– Pressione roll gap 1.3 mm
– Asciugatura intermedia 3 min a 50°C
– Pressione pressio 0.9 bar
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## 4. Metodologia per la determinazione del rapporto ottimale spessore-aderenza
### a) Fase pilota con campioni variabili (80–300 gsm)
Progettare una serie di prove pilota con almeno 5 pesi (80, 150, 220, 280, 300 gsm), mantenendo costanti pressione, velocità e umidità ambiente.
– Misurare aderenza con **tribometro** (coefficiente di attrito dinamico, misurato a velocità di passaggio standard).
– Registrare deformazione residua con **estensimetri a resistenza** posizionati lungo la superficie di passaggio.
– Valutare visivamente aderenze irregolari, pieghe o trascinamenti.
**Fase 1: raccolta dati baseline**
Fase 2: analisi correlazione spessore-attrito e deformazione
Fase 3: ottimizzazione parametri pressio e asciugatura
### b) Strumenti di misura affidabili
– **Tribometro tribo-test** (es. Instron 8801): misura attrito dinamico in condizioni dinamiche reali.
– **Estensimetro a resistenza (strain gauge)**: su campioni tagliati lungo la lunghezza, per quantificare deformazione residua post-passaggio.
– **Pin-on-disk tester** per valutazione della resistenza al taglio locale.
### c) Interpretazione dati e curva di optimalità
Definire una curva di optimalità spessore-aderenza come funzione quadratica:
\[ A(s) = -a s^2 + b s + c \]
dove \( s \) è la grammatura e \( A(s) \) il coefficiente medio di aderenza dinamico.
Il picco della curva indica la grammatura ottimale per massimizzare aderenza senza difetti.
Applicare un analisi di regressione lineare su dati sperimentali per calibrare parametri e prevedere comportamenti.
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## 5. Fasi pratiche di implementazione nel laboratorio di stampa offset
### a) Calibrazione continua del sistema di alimentazione (feed)
– Utilizzare sensori ottici o laser per misurare spessore in tempo reale e regolare automaticamente la velocità di alimentazione in base alla grammatura rilevata.
– Implementare un sistema feedback che modula la pressione dei rulli feed in base a variazioni di spessore, prevenendo strappi o aderenze eccessive.
