Il viscosimetro: tipologie, funzionamento e vantaggi
Un’introduzione ai sistemi di controllo della viscosità, un prezioso alleato per la stampa in molteplici settori, dalla flessografia al converting, e uno strumento di innovazione
I sistemi di controllo della viscosità si dividono principalmente in tre grandi famiglie:
- i sistemi fuori linea (tipicamente i viscosimetri rotazionali inseriti in bacinella)
- i sistemi in bypass (tipicamente i viscosimetri a caduta di un grave)
- i sistemi in linea (tipicamente i sistemi a vibrazione).
Viscosimetri fuori linea
I sistemi fuori linea sono semplici strumenti a immersione che campionano la misura in modo continuo all’interno della bacinella contenente il fluido da misurare. Sono sistemi che necessitano di molta manutenzione spesso costosa e sono invadenti, nel senso che invadono lo spazio necessario all’operatore per aggiungere inchiostro. Necessitano di essere spesso estratti dalla bacinella per il lavaggio e la manutenzione. Sono dunque soggetti a frequenti rotture e le modifiche fisiche all’elemento di misura causano la perdita della corretta calibrazione.
Viscosimetri in bypass
I sistemi in bypass sono l’evoluzione dei sistemi fuori linea. Hanno il pregio di liberare lo spazio in bacinella ed essendo installati in una posizione fissa non modificabile, permettono una misura più accurata rispetto ai sistemi fuori linea. Purtroppo, necessitano di valvole per interrompere il flusso durante la misura causando alla stampa flexo aumenti di pressione in camera racla con il rischio di rovinare la stampa. Le valvole per inchiostro sono molto sollecitate (effettuano almeno un ciclo al minuto) e sono pertanto soggette ad usura. Inoltre, il bypass aumenta sensibilmente l’inchiostro in circolo e consequenzialmente la quantità di tubi da pulire durante i fermi macchina, incrementando inoltre il consumo di solvente per i lavaggi. Non ultimo, interferendo con la pressione di stampa sono soggetti a malfunzionamento dovuto a pressione insufficiente o eccessiva. Aggiungendo poi che i sistemi in bypass subiscono enormemente la presenza di grumi e impurità e che la loro misura diventa inaffidabile nel tempo ovviamente la soluzione dei sistemi in linea ha preso maggiormente piede.
Viscosimetri in linea
I nuovi sistemi in linea semplificano fortemente l’installazione in macchina perché evitano di inserire in bacinella elementi invasivi e difficili da montare. I sistemi in linea riducono l’inchiostro in circolo e sono pertanto la soluzione ideale. Cioè installare un sistema in linea non produce un aumento della lunghezza delle tubature e quindi consente un livello di pulizia molto superiore. Non necessitano di valvole per la campionatura della lettura e quindi garantiscono un grado di usura decisamente inferiore.
Il principio della risonanza
La quasi totalità degli strumenti in linea attualmente commercializzati sfrutta il principio della risonanza. I viscosimetri a risonanza fanno vibrare un corpo che cambia la propria frequenza di risonanza al variare della viscosità del fluido campionato. Hanno il vantaggio di campionare un numero molto elevato di misure ed hanno un ingombro limitato. Hanno purtroppo il limite di subire le vibrazioni della macchina e quindi necessitano l’utilizzo di soluzioni antivibranti per il montaggio degli strumenti. La sonda di misura ha un punto di giunzione che è molto delicato per la misura e non può utilizzare trattamenti superficiali in teflon atti a ridurre il deposito di inchiostro sul corpo di misura. La sonda diventa quindi sempre più pesante e la misura deriva nel tempo. Questo è il motivo per cui la sonda a vibrazione ad alta frequenza non può correlare con la tazza di misura nel lungo periodo. Ritorniamo quindi alla necessità di ricalibrare gli strumenti a vibrazione ad alta frequenza regolarmente. Questo fatto non impedisce di mantenere il controllo della viscosità in macchina ma obbliga a dipendere in modo sensibile dalla bravura degli operatori della linea, che devono continuamente ricalibrare gli strumenti a bordo macchina.
Viscosimetri a vibrazione a bassa frequenza
I viscosimetri a vibrazione a bassa frequenza invece sfruttano una lama che vibra senza cercare risonanze e misurano la frequenza di oscillazione di un movimento ampio e prolungato (come la pinna caudale dei pesci). Considerato l’ampio movimento, le micro-vibrazioni diventano ininfluenti e quindi non sono necessarie complicate soluzioni antivibranti. Aggiungendo poi che la lama in questione può subire un trattamento al PTFE (teflon), si può comprendere come l’affidabilità della misura sia molto elevata e la necessità di ricalibrare lo strumento diventi rara e poco raccomandabile. Ovviamente l’obiettivo di miglioramento sarà sempre lo stesso per tutti gli strumenti in linea: evitare completamente il processo di ricalibrazione mantenendo quindi una perfetta correlazione con la tazza di misura. In questo modo lo stampatore potrà utilizzare la tazza di misura per verificare il corretto funzionamento dei viscosimetri installati.
I vantaggi in termine di riduzione dei consumi
Il viscosimetro è uno strumento davvero utile se ben utilizzato e consente di ridurre fortissimamente il consumo di inchiostro. Un nostro studio ha verificato sul campo una riduzione dei consumi di inchiostro pari ad oltre il 20% per gli inchiostri a base solvente ed oltre il 10% per gli inchiostri a base acqua. Non solo, il viscosimetro permette di mantenere una ripetibilità ottimale della qualità di stampa e semplifica incredibilmente il processo di lavoro.
Il viscosimetro è dunque lo strumento ideale per tenere sotto controllo il processo di stampa e per consentire di misurare le performance della produzione.
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