Teor de umidade do papel e as características das variações de umidade de equilíbrio

Teor de umidade do papel

O teor de umidade do papel tem grande influência na impressão. Se a umidade for muito baixa, o papel torna-se quebradiço e a eletricidade estática se acumula facilmente durante a impressão; se for muito alta, a tinta seca com dificuldade. As mudanças de umidade também afetam fortemente as propriedades do papel: gramatura, resistência à tração, flexibilidade e resistência à dobra variam com a umidade, e as dimensões do papel se expandem e se contraem, causando enrolamento, bordas empenadas, rugas e bordas onduladas. Todo papel tem um teor de umidade ótimo no qual suas propriedades são melhores: para papel couché fundido e cartão branco couché fundido, o ótimo é7 %±2 %; para papelão branco, 4 %–7 %; para papel cartão branco revestido em um lado, 8 %±2 %. Estes são os teores de umidade no momento da entrega.

Umidade de equilíbrio

Durante o armazenamento em uma gráfica, o papel, sendo um material higroscópico, absorve umidade do ar — a taxa dependendo da umidade relativa e da temperatura — e também libera umidade para o ar, a uma taxa que depende do teor de umidade do papel e da temperatura e umidade ambientes. Quando as taxas de absorção e de dessorção são iguais, o papel e o ar estão em equilíbrio e o teor de umidade do papel permanece constante; a umidade retida nesse ponto é chamada de umidade de equilíbrio.

Relative humidity is the ratio of the water vapor in the air at a given temperature to the maximum amount the air can hold at that temperature (saturation). The same paper has different equilibrium moisture at different relative humidity.

Além disso, as mudanças de umidade de equilíbrio apresentam as seguintes características:

 ​① Influência das propriedades do papel

Na mesma umidade relativa, quanto mais hidrofílico o papel, maior sua umidade de equilíbrio, e vice-versa. O papel sem carga tem maior umidade de equilíbrio, enquanto papéis com carga, encolados e revestidos têm menor umidade de equilíbrio. Para a mesma classe, produtos mais espessos têm maior umidade de equilíbrio que os mais finos, porque contêm uma proporção maior de papel-base absorvente.

② Influência da temperatura

Na mesma umidade relativa, uma variação de temperatura de cerca de15 °C altera a umidade de equilíbrio do papel em cerca de 0,5 %. No entanto, a impressão de registro exige que o teor de umidade do papel seja controlado dentro de ±0,1 %, caso contrário a precisão de registro é prejudicada; as oficinas de impressão em cores devem, portanto, controlar a temperatura em ±3 °C enquanto controlam a umidade relativa.

③ Influência do caminho até o equilíbrio—absorção ou dessorção de umidade

A uma dada umidade relativa, o teor de umidade de equilíbrio alcançado por absorção a partir de um nível de umidade mais baixo é menor do que o alcançado por dessorção a partir de um nível de umidade mais alto — este é o efeito de histerese de umidade do papel. Para levar o teor de umidade do papel de volta ao seu valor original,，você deve adotaruma abordagem de “correção excessiva”. Isto é, o papel equilibrado em uma determinada umidade relativa que absorveu umidade em ambiente de alta umidade deve ser colocado em um ambiente com umidade relativa menor que a anterior, para dessorver e retornar à umidade de equilíbrio original, e vice-versa. Além disso, a dessorção é muito mais lenta que a absorção. De qualquer forma, o processo é relativamente rápido no início e desacelera à medida que se aproxima do equilíbrio; depende também do tipo de papel e da circulação de ar. Em condições padrão de umidade e temperatura, uma única folha de papel de cigarro atinge 5,8 % de umidade de equilíbrio em 35 minutos, papéis de impressão precisam de 2–4 horas para atingir 5 %–8 %, e o cartão de embalagem leva ainda mais tempo. Essa defasagem entre as mudanças de umidade relativa e as mudanças de umidade do papel produz um efeito de histerese entre a deformação do papel e as variações de umidade.

④ Influência da direcionalidade do papel

A direcionalidade significa que a umidade de equilíbrio difere entre a direção da máquina e a direção transversal; a taxa de expansão na direção transversal é muito maior que na direção da máquina, de modo que as mudanças dimensionais na direção transversal são maiores. Testes mostram que uma única fibra se expande cerca de 20 vezes mais na largura do que no comprimento.No entanto, como as fibras do papel estão dispostas em muitas direções — apenas com mais fibras alinhadas na direção da máquina —, a diferença entre as duas direções não é tão extrema quanto para uma fibra isolada. Considerando uma variação de umidade relativa de 50 % para 60 %, a razão entre a expansão na direção da máquina e na direção transversal é de cerca de 3:7, ou seja, aproximadamente 2,3 vezes. Essa razão varia com o grau de orientação das fibras: quanto mais forte a orientação, maior a razão. Produzir papel com fibras orientadas aleatoriamente é uma das chaves para reduzir a expansão transversal e evitar o desalinhamento de registro.

⑤ Influência da dupla face do papel

Quando o ambiente de uma folha de papel perfeitamente plana muda, o papel absorve ou dessorve umidade do ar. Se absorver umidade, o verso se expande mais que a frente e a folha se enrola para a frente; se dessorver, o verso se contrai mais e a folha se enrola para o verso. Em qualquer dos casos, o eixo é sempre a direção da máquina, porque o grau de alinhamento das fibras orientadas difere entre os dois lados. Isso é especialmente pronunciado em papel-cartão.

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