La scoperta scientifica del fenomeno di incurvatura della carta stampata
La carta, materiale utilizzato dall’uomo da almeno 2000 anni, continua a presentare enigmi e sfide scientifiche. Uno di questi riguarda il fenomeno per cui la carta stampata su un solo lato con una stampante a getto d’inchiostro inizia a incurvarsi dopo diverse ore o giorni, nonostante inizialmente appaia piatta dopo la stampa e l’asciugatura. Alexander Maaß e Ulrich Hirn, ricercatori presso l’Istituto di Bioprodotti e Tecnologia della Carta della Graz University of Technology (TU Graz), hanno recentemente scoperto la causa di questo fenomeno.
Il motivo dell’incurvatura della carta risiede nei solventi contenuti nell’inchiostro, che migrano nel tempo attraverso la carta verso il lato non stampato. Questo processo provoca il rigonfiamento delle fibre di cellulosa sul lato non stampato e, di conseguenza, la carta inizia a incurvarsi.
La misurazione del grado di incurvatura della carta con uno scanner laser
Per i loro esperimenti, i ricercatori hanno spruzzato carta per stampante A4 standard su un solo lato con un inchiostro modello costituito da acqua e glicerolo come solvente. Hanno poi osservato la curvatura dei fogli di carta per una settimana utilizzando uno scanner laser. Mentre la carta spruzzata con acqua non si incurvava ulteriormente dopo 24 ore, il processo continuava per una settimana con la carta spruzzata con la miscela acqua-glicerolo. La ragione di ciò è che il glicerolo, a differenza dell’acqua che evapora a temperature relativamente basse, migrava lentamente ma costantemente dal lato spruzzato della carta verso l’altro lato.
La carta separata in strati sottili
I ricercatori hanno potuto dimostrare questo processo dividendo i campioni di carta in strati sottili e determinando il loro rispettivo contenuto di glicerolo. Hanno scoperto che il glicerolo diminuiva continuamente negli strati superiori, quelli spruzzati, e aumentava in quelli inferiori. Poiché il glicerolo, come l’acqua, provoca il rigonfiamento delle fibre di cellulosa, il volume dei diversi strati di carta cambiava durante il periodo di test. Gli strati vicini al lato spruzzato si contraevano, mentre gli strati più profondi si rigonfiavano. Il risultato visibile era che la carta si incurvava, e lo faceva continuamente per una settimana.
La sostituzione del glicerolo con altri solventi
“Per risolvere il problema, il glicerolo potrebbe essere sostituito da altri solventi. Tuttavia, ciò non è così semplice perché il glicerolo conferisce all’inchiostro per stampanti a getto d’inchiostro proprietà importanti che lo rendono adatto per la stampa a getto d’inchiostro in primo luogo”, afferma Ulrich Hirn. In alternativa, anche il lato opposto della carta potrebbe essere stampato o trattato con una quantità appropriata di glicerolo.
I risultati si basano su lavori svolti presso il Christian Doppler Laboratory for Fibre Swelling and Paper Performance, in cui, oltre alla TU Graz, sono coinvolti anche le aziende Kelheim Fibres, Mondi Uncoated Fine & Kraft Paper, Canon Production Printing e SIG Combibloc Systems.
La scoperta di Maaß e Hirn non solo risolve un piccolo mistero del mondo della carta, ma apre anche la strada a possibili soluzioni per migliorare la qualità della stampa e la durata dei documenti stampati.
