Com’è fatto il cartone ondulato

Poiché il cartone ondulato è un materiale così versatile, resistente, relativamente economico, eco-sostenibile, il suo utilizzo è in costante crescita nell’industria degli imballaggi. Non solo scatole, però. L’impiego del cartone ondulato spazia dal mondo dell’imballaggio a quello dei giocatoli, fino all’architettura e alle costruzioni.

Nel 2021 nell’Unione Europea sono state prodotte circa 9, 5m di tonnellate di carta ondulata con l’Italia al primo posto (circa 3,4m tonnellate) con un trend mondiale della produzione in crescita. Vediamo dunque com’è fatto il cartone ondulato, un materiale di primaria importanza utilizzato oggi più che mai.

Le materie prime usate per produrre carta e cartone

1. il legno

La principale materia prima usata per produrre carta è cartone è il legno. Ricavato generalmente da alberi coltivati apposta per produrre cellulosa, il legno rappresenta circa l’85% della materia prima nella produzione di carta. Per il cartone ondulato la materia prima deriva principalmente da abeti a rapida crescita e scarti legnosi.

Le foreste a rapida crescita sono distribuite prevalentemente nelle regioni settentrionali degli Stati Uniti, del Canada, dell’Europa e della Russia. In queste foreste piantate appositamente per ricavare la polpa di cellulosa, ogni anno gli alberi tagliati vengono sostituite da un numero uguale di nuove piante che saranno pronte per il taglio entro 10-20 anni. Questo sistema assicura un continuo ricambio, rinnovando la materia prima senza impoverire il patrimonio forestale. Le grosse aziende dell’industria cartaria sono anche proprietarie di queste foreste a crescita rapida, in modo da poter controllare direttamente la produzione legnosa.

I legnami utilizzati per realizzare carta e cartone rientrano in due categorie:

– legnami a fibra lunga, provenienti da alberi resinosi come il pino e l’abete
– legnami a fibra corta, provenienti da latifoglie come la betulla e il faggio

Oltre a questo legname proveniente da foreste a rapida crescita, nella produzione della carta e del cartone si impiegano anche scarti di segherie, tronchi di piccola pezzatura e sottoprodotti della foresta.

2. carta e cartone riciclato (da macero)

Le fibre da recupero derivate dal riciclo della carta e del cartone vengono impiegate sempre di più nell’industria cartaria. Infatti, in Italia, l’uso della carta da macero ha superato l’80% della produzione totale di cartone ondulato. Anche se il riciclaggio delle fibre può essere fatto per un massimo di 6 o 7 volte dato il deterioramento delle fibre, riciclare la carta e il cartone è un’operazione di primaria importanza che ci riguarda tutti da vicino (vedi Come riciclare il cartone).

3. altre materie prime

Con un occhio attento all’eco-sostenibilità, le aziende sono costantemente alla ricerca di materie prime alternative al legno. Vediamo  alcune idee, alcune attualmente già in uso per la produzione del cartone, altre in fase di sperimentazione:

– bambù
– alghe
– canapa
– fibra di zucchero di canna
– erba

Il processo produttivo del cartone ondulato

Dopo averli tagliati,  gli alberi vengono ripuliti da rami, e i tronchi derivanti vengono spediti alle cartiere. In queste, i tronchi vengono trasformati in piccoli pezzi che, attraverso processi meccanici o chimici, diventano una poltiglia che si trasformerà poi in carta.

Processo meccanico

Il processo meccanico consiste nella macinatura a pietra (tipo mulino) o attraverso macinatori a disco fine dei tronchi scorticati. La macinatura rompe le fibre legnose fino ad ottenere una poltiglia. La pietra viene spruzzata con acqua per eliminare le fibre, mentre la lignina (la colla naturale che lega le fibre legnose) sarà eliminata solo in piccola parte. Ciò renderà la carta inferiore in termini di qualità, tuttavia questo processo è a basso costo e offre un’ottima resa.

Processo chimico

I trucioli di legno vengono trattati con una soluzione di solfato che separerà completamente le fibre ed eliminerà la lignina. Le sostanze chimiche degradano infatti la lignina senza indebolire le fibre, assicurando un prodotto finito qualitativamente migliore. Mentre per realizzare la carta è necessario sbiancare il prodotto dopo il trattamento chimico, per il cartone è possibile evitare questo passaggio, limitando così l’uso di sostanze chimiche.

Processo di battitura

La poltiglia estratta dal legno in seguito al processo meccanico o chimico viene raccolta in grosse vasche nelle quali è pestata e battuta (la battitura) da grossi “frullatori”. È in questo momento della lavorazione che si decidono le caratteristiche del prodotto finale come, per esempio, l’opacità o la colorazione, con l’aggiunta di materiali di riempimento.

Dopo il processo di battitura, la polpa viene passata attraverso una macchina automatizzata che, con l’ausilio di grossi rulli di feltro di lana la pressa con decisione, per poi, con dei cilindri a vapore, eliminare l’acqua in eccesso. In questo modo si ottiene la carta grezza, che si arrotola in grandi bobine.

Processo di ondulatura e assemblaggio

La carta grezza può essere di diverse misure e qualità. In base ai diversi abbinamenti di carta grezza si ottiene un diverso tipo di cartone ondulato. Per ottenere l’ondulazione, le bobine di carta vengono caricate nella macchina ondulatrice ad alta precisione. Attraverso l’utilizzo abbinato di vapore ad alta pressione e una forte pressatura, la carta prende la forma desiderata. Inoltre, grazie a questo trattamento, il materiale è reso resistente e durevole e la carta ondulata è pronta per essere assemblata. Un foglio di carta ondulata viene racchiuso fra due fogli di carta piatta (le copertine), il tutto fissato insieme da colle naturali.

Le onde possono avere diverse altezze e possono variare come numero su metro lineare, inoltre, un foglio di cartone ondulato può essere realizzato da più strati di onde. Dalla qualità di carta usata, dalle caratteristiche delle onde e dal numero di fogli ondulati usati si può determinare la qualità e la resistenza del prodotto finale.

Come si controlla la qualità del cartone ondulato

Coma già detto, differente grammatura e spessore del cartone ondulato determinano una diversa qualità del prodotto finito. Oltre a queste specifiche decise in fase di assemblaggio, il cartone ondulato viene sottoposto a diversi controlli per verificare che rientri nei parametri prestabiliti. Ecco alcuni test ai quali viene sottoposto il cartone in fase di controllo qualità:

• test di compressione (Edge Compression Test – ECT). Si tratta di una prova di compressione che misura lo sforzo espresso in kN/m.
• resistenza allo scoppio (Bursting Strenght Test -BST). Come dice il nome, misura la resistenza allo scoppio del cartone ondulato e si misura in kPa.
• assorbimento di acqua (COBB test). Determina quanta acqua viene assorbita dal cartone, si misura in gr/m2 ed è molto utile per valutare le performance del cartone in ambienti umidi.
• resistenza alla compressione in piano (FCT). Come la resistenza allo scoppio, si misura in kPa.
• flessibilità (Bending Stiffness). Viene misurata in Nm.