Nella produzione di carta, cartone, film, tessuti e non tessuti la massa per unità di superficie è il primo dato di collaudo: definisce il costo del materiale, la resa in metri lineari e il comportamento in macchina. Uno scostamento di pochi punti percentuali sulla grammatura media di una bobina si traduce in materiale pagato e non utilizzato, oppure in un prodotto sotto specifica che il cliente contesta. Per questo la grammatura compare quasi sempre nel capitolato di fornitura, con una tolleranza contrattuale esplicita.
La grandezza è semplice solo in apparenza. La grammatura è il rapporto fra la massa del campione e la sua area, espresso in grammi per metro quadrato, e dipende quindi da due misure distinte: una pesata e una superficie. La pesata è la parte facile; l’area è quella che genera la maggior parte degli errori, perché nessuno la misura davvero, la si assume pari a quella nominale dell’attrezzo di taglio.
Sapere come misurare grammatura e densità superficiale significa allora governare quattro passaggi: il campionamento lungo la larghezza del materiale, il condizionamento in atmosfera normalizzata, il taglio con fustella calibrata e la pesata su bilancia di risoluzione adeguata. Le norme di riferimento sono ISO 536 per carta e cartone, ISO 3801 e ISO 9073-1 per tessili e non tessuti, ISO 2286-2 per i tessuti spalmati, ISO 187 per le condizioni di prova.
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Che cosa si misura e perché il metodo è così sensibile
La grammatura, o massa areica, è la massa di un materiale in foglio riferita a un metro quadrato di superficie. Il valore si ottiene dividendo la massa pesata per l’area del provino, e proprio questa struttura del calcolo spiega la sensibilità del metodo: l’errore sull’area pesa il doppio di quello sulla massa, perché su un provino quadrato l’area entra al quadrato rispetto alla dimensione del lato. Un lato sbagliato dell’uno per cento porta un errore di circa due punti percentuali sul risultato. La bilancia moderna, con risoluzione al centesimo di grammo, non è quasi mai il collo di bottiglia; lo è l’attrezzo che definisce la superficie. Da qui la regola pratica di usare una fustella di area nota e certificata, e non forbici o taglierina a mano libera.
Come misurare grammatura e densità superficiale: il campionamento
Il campionamento è il passaggio che decide se il numero finale rappresenta la produzione o solo un punto. La grammatura non è uniforme: nei processi in continuo varia sistematicamente dal centro verso i bordi, per effetto del profilo di formazione, della distribuzione dell’impasto o della tensione del telo. Un solo provino prelevato al centro del rotolo restituisce quindi un valore ottimistico e cieco rispetto alla dispersione trasversale. La pratica corretta prevede più prelievi distribuiti lungo la larghezza, tipicamente da cinque a dieci posizioni fra un bordo e l’altro, ripetuti su più strati o più metri lineari. Vanno scartate le parti di testa e di coda della bobina, che non sono rappresentative perché interessate da transitori di avvio, giunzioni e schiacciamento. I provini vanno identificati con la posizione di prelievo, altrimenti l’informazione sul profilo trasversale si perde.
Il condizionamento in atmosfera normalizzata
Carta, cartone, tessuti naturali e molti non tessuti sono materiali igroscopici: la loro massa cambia con l’umidità dell’aria in cui si trovano. Una grammatura misurata su materiale appena uscito dalla macchina, o rimasto in un magazzino freddo e umido, è sistematicamente diversa da quella dello stesso materiale in equilibrio. Non si tratta di un errore casuale che si media su più provini, ma di uno scostamento con un segno preciso, che può valere diversi punti percentuali. Per questo il metodo prescrive il condizionamento preventivo in atmosfera normalizzata, indicativamente 23 °C e 50 % di umidità relativa secondo ISO 187, mantenendo i provini distanziati fino al raggiungimento della massa costante. La costanza si verifica con pesate successive a intervalli regolari, fino a quando due misure consecutive non differiscono in modo significativo. Anche l’ambiente di pesata deve essere lo stesso del condizionamento.
Esecuzione della prova: fustella, pesata e calcolo
Il provino si ricava con fustella calibrata di area nota, appoggiata su base rigida e azionata con pressa a colpo unico, in modo che il bordo risulti netto e privo di sfilacciature. Le aree tipiche vanno da 100 cm² per i materiali leggeri fino a superfici maggiori quando la grammatura è bassa e serve massa sufficiente a rendere trascurabile la risoluzione della bilancia. L’area effettiva della fustella va verificata periodicamente, perché l’usura del tagliente ne modifica la quota. La pesata si esegue su bilancia analitica o di precisione scelta in funzione del peso atteso: come criterio pratico, la risoluzione deve essere almeno tre ordini di grandezza sotto la massa del provino. La grammatura è quindi il rapporto fra massa e area, riportato a grammi per metro quadrato. Per il controllo in linea esistono metodi non distruttivi, a trasmissione di radiazione o basati su misure indirette, che restituiscono un profilo continuo: sono strumenti di tendenza e di regolazione di processo, non sostituiscono la prova gravimetrica come valore di collaudo.
Espressione del risultato e verifiche periodiche
Il risultato non è un singolo numero ma una popolazione: si riportano la media dei provini, la deviazione standard o il campo di variazione, il numero di prelievi e la loro posizione. È questa dispersione, più della media, a dire se il processo è sotto controllo; una media perfettamente centrata con una variabilità trasversale ampia segnala comunque un problema di formazione. Il confronto va poi fatto con la tolleranza contrattuale, verificando che l’intero campo dei valori, e non solo la media, ricada nei limiti concordati. Sul piano della gestione della prova, bilancia e fustella vanno inserite nel piano di taratura: la prima con masse campione, la seconda con verifica dimensionale dell’area di taglio. Un registro delle verifiche rende difendibile il dato in caso di contestazione.
Per il quadro completo delle grandezze, delle norme e degli strumenti collegati è disponibile la pagina di approfondimento dedicata a Grammatura e densità superficiale.
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