Come misurare la pasta di cellulosa per ottenere fogli uniformi con una forma a colata con cornice

Una forma manuale a colata riceve la pasta di cellulosa direttamente all’interno di una cornice alta, mentre è appoggiata in una vaschetta piena d’acqua. How to Make Paper di Arnold Grummer descrive questa configurazione e la distingue dall’immersione in una vasca di pasta di cellulosa di una cornice bassa. Segui le istruzioni del tuo attrezzo per il montaggio e il livello dell’acqua.

Tieni separate tre misurazioni:

• Dose di fibra secca: la quantità di materiale per la produzione della carta assegnata a un singolo foglio.
• Volume della sospensione: la quantità di miscela di fibre e acqua che versi.
• Grammatura finale: la massa del foglio asciutto divisa per la sua superficie, espressa in grammi per metro quadrato, o GSM.

Il volume della sospensione è utile per misurare la dose solo quando la concentrazione di fibre è nota e uniforme. Una tazza di sospensione ricca d’acqua e una tazza contenente fibre concentrate corrispondono a ricette diverse. Anche pesare una manciata di pasta umida strizzata non permette di sapere quanta parte del peso sia dovuta all’acqua.

Per la calibrazione iniziale, usa un solo materiale ed evita aggiunte decorative. Registra la massa iniziale del materiale secco come misura pratica della ricetta; non definirla una misurazione di laboratorio della fibra completamente priva di umidità. La documentazione di Magnolia PaperWeight di Magnolia Editions spiega come calcolare la quantità di fibra necessaria in base alle dimensioni del foglio e alla grammatura desiderata.

Scegli le dimensioni e la grammatura desiderate per il foglio. Se vuoi semplicemente riprodurre un foglio che ti piace già, la sua massa finale a secco può essere il punto di partenza per un altro foglio delle stesse dimensioni.

Per un foglio rettangolare, usa queste formule:

Superficie in m² = larghezza in cm × altezza in cm ÷ 10.000

Massa desiderata del foglio in grammi = superficie in m² × GSM desiderata

In Magnolia PaperWeight, Magnolia Editions illustra il calcolo corrispondente tra massa e superficie.

Ecco un calcolo esemplificativo, che non rappresenta una ricetta universale per la pasta di cellulosa. Per un foglio di 20 × 25 cm a 120 GSM:

• Superficie = 20 × 25 ÷ 10.000 = 0,05 m².
• Massa finale desiderata = 0,05 × 120 = 6 g.
• Usa 6 g di materiale secco iniziale per foglio come dose della prima prova.

Per la stima iniziale, misura l’apertura effettiva della cornice che forma il foglio. Dopo l’asciugatura, misura il foglio ottenuto se ti serve conoscere la GSM esatta. Calcola la grammatura effettiva in base alle dimensioni finali del foglio, senza presumere che coincidano con quelle dell’apertura.

Considera la dose calcolata come un punto di partenza. L’esempio pratico di colata di Magnolia sottolinea l’importanza di trasferire tutta la sospensione e osserva che l’umidità influisce sulla massa finale. Controlla i fogli di prova in condizioni comparabili prima di modificare la ricetta. Magnolia PaperWeight

Il seguente schema decisionale applica in modo pratico il metodo basato sulla fibra secca. Scegli il metodo che ti permette di tenere più facilmente conto di tutto il materiale che finisce in ciascun foglio.

La tua situazione	Metodo consigliato	Controllo principale
Pochi fogli e materiale secco disponibile	Prepara separatamente la dose per ogni foglio	Trasferisci l’intera porzione
Più fogli ricavati da un unico lotto preparato	Misura la sospensione a concentrazione nota	Rimescola prima di ogni porzione
Pasta già umida a concentrazione sconosciuta	Calibra una colata misurata confrontandola con i fogli asciutti	Non modificare il lotto

Per dosi separate, azzera il contenitore su una bilancia con risoluzione in grammi, pesa il materiale secco per un foglio e prepara quella porzione con un procedimento di macerazione costante. Trasferisci tutta la porzione nella cornice. Risciacqua le fibre rimaste nel contenitore di preparazione e aggiungile alla stessa colata.

Per misurare un lotto, prepara tutto il materiale insieme e determina il volume finale misurato della sospensione dopo la macerazione e il trasferimento. Aggiungere un volume dichiarato d’acqua al materiale secco non basta, da solo, a determinare lo stesso volume finale della sospensione.

Tieni accanto alla consueta attrezzatura per la forma a colata un righello, una bilancia con risoluzione in grammi, una caraffa graduata, un recipiente per la miscelazione e un quaderno. Scegli una bilancia con una risoluzione che permetta di distinguere le differenze che vuoi monitorare; un display che arrotonda ai grammi interi fornisce pochi dettagli quando si confrontano fogli che pesano solo pochi grammi.

Usa questo calcolo della concentrazione:

Concentrazione in g/L = massa iniziale del materiale secco in grammi ÷ volume finale della sospensione in litri

Volume della colata in litri = dose desiderata di materiale secco in grammi ÷ concentrazione in g/L

Proseguendo con l’esempio, supponiamo di preparare 30 g di materiale secco e di portare il volume finale della sospensione a 3 L. La concentrazione nominale è di 10 g/L. Per ottenere una dose di 6 g occorrono quindi 0,6 L, ovvero 600 mL, di sospensione miscelata uniformemente.

Prima delle perdite durante il trasferimento, il lotto contiene cinque porzioni teoriche da 6 g. Non aggiungere altra acqua per portare l’ultima porzione fino alla tacca di misurazione se parte della pasta prevista si trova altrove. Tieni conto del materiale rimanente oppure conservalo per una prova separata.

Prima di ogni misurazione, mescola fino in fondo al recipiente, quindi preleva subito la porzione. Sheet Formation and Uniformity di Hand Papermaking spiega perché l’agitazione è importante per distribuire le fibre e in che modo i grumi producono una formazione disomogenea. Applicare questo principio al recipiente di misurazione aiuta a rendere più rappresentative le porzioni successive.

Tieni separata l’acqua di risciacquo dal calcolo della concentrazione. Dopo aver misurato una dose in una caraffa di travaso, risciacquala con una piccola quantità d’acqua, sempre uguale, per trasferire nella cornice le fibre rimaste. Se aggiungi acqua al contenitore della sospensione principale, aggiorna la concentrazione prima di misurare un’altra dose.

Usa la stessa sequenza per i fogli di prova:

1. Monta la forma e la cornice seguendo le istruzioni e posizionale in piano nella vaschetta.
2. Riporta la vaschetta allo stesso livello dell’acqua prima di ogni prova.
3. Rimescola la sospensione e misura la dose scelta.
4. Versa su tutta l’area di formazione del foglio e trasferisci le fibre rimaste nella caraffa.
5. Distribuisci le fibre mentre sono ancora in sospensione, poi solleva mantenendo il livello e lascia scolare sempre nello stesso modo.
6. Trasferisci, pressa e asciuga ogni foglio di prova con la stessa procedura.

Anche quando le dosi di fibra sono uguali, le fibre devono distribuirsi uniformemente sul telaio. Hand Papermaking descrive brevi movimenti in entrambe le direzioni per disperdere i grumi durante il drenaggio e spiega che ulteriori scuotimenti non possono migliorare la formazione una volta scomparsa l’acqua libera dalla superficie. Applica questo principio sui tempi di scuotimento quando formi fogli con il metodo a colata. Sheet Formation and Uniformity

Per la prima prova, concentrati soprattutto su una colata e un sollevamento a livello ripetibili. Evita di modificare contemporaneamente la dose, la routine di miscelazione e il metodo di asciugatura; altrimenti non saprai quale modifica ha migliorato il risultato.

Realizza tre fogli di prova con la stessa dose. Lasciali asciugare completamente e pesali in condizioni ambientali comparabili. Registra la massa e le dimensioni di ciascuno, poi osservane la formazione mettendoli controluce. La luce trasmessa rivela una distribuzione disomogenea delle fibre, come descritto in Sheet Formation and Uniformity.

Usa questa sequenza pratica per la diagnosi:

• Masse simili, tutte inferiori al valore desiderato: verifica che il trasferimento sia completo, poi prova una dose maggiore.
• Masse simili, tutte superiori al valore desiderato: prova una dose inferiore.
• Masse molto diverse tra loro: ripeti la procedura di miscelazione e misurazione prima di modificare la dose nominale.
• Masse simili, ma formazione irregolare: concentrati sulla distribuzione e sulla tecnica di drenaggio.

Per una modifica esemplificativa, supponiamo che una colata da 600 mL produca un foglio con massa finale media di 5,4 g e che il valore desiderato sia 6 g. Supponendo di usare la stessa pasta, le stesse modalità di trasferimento e la stessa procedura di formazione:

Volume della colata successiva = 600 × 6 ÷ 5,4 ≈ 667 mL

Questa regolazione proporzionale è una stima per la prova successiva. Realizza un altro piccolo lotto di prova e controllalo. Se hai iniziato con pasta umida a concentrazione sconosciuta, lo stesso approccio permette di definire una ricetta utile per quel lotto specifico senza dichiarare di conoscere la concentrazione di fibra secca.

Tieni una ricetta sintetica che riporti il materiale, la massa iniziale del materiale secco se nota, il volume finale della sospensione, l’apertura della cornice, la quantità misurata per la colata, la routine di miscelazione e il metodo di pressatura e asciugatura. Aggiungi la massa finale e le dimensioni di ogni prova. Indica esplicitamente le quantità sconosciute invece di completare la ricetta con stime.

Ricalibra quando cambi materiale o procedimento di preparazione. Conserva un foglio riuscito accanto alla sua ricetta, così potrai confrontarne il peso misurato e l’aspetto. Per ottenere risultati ripetibili servono una dose misurata, un trasferimento completo e una routine di formazione che puoi riprodurre, seguiti dal controllo del foglio finito per capire se occorre regolare la ricetta.

• Arnold Grummer’s Paper Making — How to Make Paper
• Magnolia Editions — Magnolia PaperWeight
• Hand Papermaking — Sheet Formation and Uniformity