Impianti industriali per la produzione di carta. Wikimedia Commons, dominio pubblico.
Preparazione dell'impasto
Il processo inizia con la preparazione dell'impasto, denominato in gergo tecnico "stock" o "pasta". La materia prima — che sia cellulosa vergine in balle o carta da macero — viene introdotta in vasche di mescolamento dove viene dispersa in acqua fino a formare una sospensione altamente diluita. La concentrazione di fibra in questa fase è tipicamente nell'ordine del 3-5% in peso.
Le fibre vengono poi sottoposte a raffinazione meccanica: il passaggio attraverso raffinatori a dischi modifica la struttura superficiale delle fibre, aumentando la loro capacità di legarsi tra loro nella fase di formazione del foglio. Il grado di raffinazione influenza direttamente le proprietà del foglio finale: una raffinazione più intensa produce carta più liscia e resistente, ma meno opaca e porosa.
La macchina continua
Il cuore dell'impianto cartario è la macchina continua, una struttura che può svilupparsi per decine di metri in lunghezza. Nella sua configurazione più comune — la macchina a tavola piana o Fourdrinier, dal nome dei finanziatori che ne sostennero lo sviluppo nell'Ottocento — l'impasto diluito viene distribuito su un nastro mobile di tessuto plastico drenante.
Sezione di formazione
Nella sezione di formazione, la sospensione fibrosa viene deposta uniformemente sul nastro drenante attraverso una cassa d'afflusso. L'acqua viene rimossa per gravità e aspirazione, portando la concentrazione di fibra dal <1% iniziale a circa il 20%. La formazione di un foglio uniforme dipende dalla corretta distribuzione delle fibre e dal controllo del drenaggio.
Sezione presse
Il foglio umido che esce dalla sezione di formazione viene trasferito su feltri pressatori e attraversa una serie di presse idrauliche. Questa fase rimuove ulteriore acqua per pressione meccanica, portando il contenuto di secco a circa il 40-50%. Le presse moderne adottano configurazioni a doppio nip o a scarpa allargata per massimizzare l'efficienza di drenaggio riducendo l'energia necessaria nella fase successiva.
Sezione essiccatoria
La rimozione finale dell'acqua avviene per evaporazione nella lunga sezione essiccatoria, costituita da cilindri riscaldati a vapore che il foglio percorre avvolto su feltri essiccatori. Il consumo energetico di questa fase è tra i più significativi dell'intero processo. Al termine della sezione essiccatoria il foglio raggiunge un contenuto di umidità residua compreso tra il 4 e il 7%.
Fasi principali della macchina continua
- Cassa d'afflusso — distribuzione uniforme dell'impasto
- Tavola di formazione — drenaggio e formazione del foglio
- Presse — consolidamento meccanico del foglio umido
- Essiccatori — evaporazione dell'acqua residua
- Calandratura — lisciatura superficiale
- Avvolgimento — formazione della bobina madre
Finitura e trasformazione
Dopo la produzione in macchina continua, le bobine madri vengono sottoposte a lavorazioni successive che dipendono dalla destinazione d'uso. Per la carta da stampa di qualità superiore è prevista la patinatura: uno strato di miscela (acqua, pigmenti minerali e leganti) viene applicato sulla superficie per migliorarne la bianchezza, la ricettività all'inchiostro e la lucentezza.
La calandratura, eseguita con rulli ad alta pressione, uniforma lo spessore e la rugosità superficiale. Le bobine finite vengono poi tagliate nelle larghezze commerciali richieste dai clienti tramite operazioni di ribobinatura e taglio.
Parametri tecnici rilevanti
Nella specifica tecnica di un tipo di carta compaiono parametri standardizzati. Il grammatura (g/m²) indica la massa per unità di superficie, mentre la resistenza alla trazione e la resistenza allo strappo descrivono il comportamento meccanico. Per le carte da stampa, la bianchezza ISO e l'opacità sono parametri essenziali.
Efficienza energetica e impatto ambientale
Le cartiere moderne hanno significativamente ridotto il consumo specifico di acqua ed energia rispetto agli impianti di generazioni precedenti. Il recupero del calore dai vapori esausti della sezione essiccatoria, la cogenerazione di energia elettrica e termica e il trattamento delle acque reflue sono componenti standard degli impianti contemporanei. La normativa ambientale europea — in particolare la direttiva sulle emissioni industriali — impone limiti precisi sulle emissioni in acqua e in aria.