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Comment choisir le bon mandrin en carton
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Partir de l’application, pas du catalogue
Un tube en carton fait toujours l’une de ces trois choses : il porte une bobine qui le serre (films, rubans adhésifs), il porte un poids qui l’écrase et le fléchit (papier, métaux, textiles lourds), ou il contient et protège (expédition, coffrages). La première question est de savoir laquelle.
| Si le tube… | ce qui compte surtout | l’essai à demander |
|---|---|---|
| porte une bobine de film élastique | résistance radiale et rigidité du Ø intérieur | radial crush en bar, CCTI T-158 ou T-159 |
| porte des bobines lourdes et larges | écrasement à plat, flexion, vitesse critique | flat crush ISO 11093-9, flexion ISO 11093-6 |
| se coupe avec le rouleau (rubans, étiquettes) | qualité de coupe, poussière | flat crush et essai de coupe |
| revient et resert | cycles, humidité, propreté | comparaison avec le plastique, coût par usage |
Comment est fait un tube en carton
Un tube en carton naît de bandes de carton enroulées autour d’une broche en acier et collées couche après couche. Dans l’enroulement spiralé, les bandes arrivent inclinées par rapport à l’axe : les joints courent en hélice et se décalent d’une couche à l’autre. Le tube sort en continu et se coupe à la longueur voulue. Dans l’enroulement parallèle, ou convoluté, une feuille s’enroule en couches concentriques et la longueur est limitée par la largeur de la feuille.
Le fabricant joue sur quatre leviers : nombre de couches, qualité du carton, angle d’enroulement et type de colle, en général à base d’eau. Ce sont les mêmes leviers qui font varier résistance, rigidité et finition. C’est pourquoi deux tubes de même dimension peuvent se comporter différemment sous la même bobine.
Les 7 données à donner au fournisseur
- Diamètre intérieur avec tolérance : selon l’ISO 13542, la tolérance est uniquement positive (+1,2 mm sur le 76 mm). Voir le tableau des diamètres et des tolérances.
- Épaisseur de paroi ou diamètre extérieur (De = Di + 2 × paroi).
- Longueur avec tolérance et mode de coupe (scie, couteau, tour).
- Résistance minimale avec la méthode : flat crush ISO 11093-9 en kN/m ou N/100 mm ; pour les films, aussi le radial crush en bar avec la méthode T-158 ou T-159 (comment lire flat crush et radial crush).
- Humidité maximale à la livraison, en général 6 à 8 %, mesurée à l’étuve (pourquoi l’humidité compte autant).
- Finitions : bords (standard, chanfreinés, encochés), surface intérieure (lisse, rainurée), papier extérieur.
- Emballage : palette, cadre, pièces par colis. La cote qui prend la place, c’est le diamètre extérieur : comment emballer et charger les tubes.
La règle du Prof
Les erreurs qui coûtent une bobine
- Ne spécifier que le flat crush pour un mandrin de film. Le flat crush réagit peu aux variables qui comptent pour la radiale : deux tubes au même flat crush peuvent avoir des résistances radiales très différentes.
- Oublier l’humidité de l’entrepôt. Un point d’humidité en plus coûte environ 12 % de rigidité du diamètre intérieur. Le tube suit l’air où il vit, pas celui où il est né.
- Valider un mandrin tout juste sorti de la ligne. Sous film cast, la rupture survient en général sous 72 heures, sous film soufflé entre 7 et 14 jours. On recontrôle à 72 heures et à 14 jours.
- Comparer des fournisseurs avec des échantillons d’âges différents. Un tube qui vient d’être produit est plus faible qu’un tube stabilisé : la comparaison n’a de sens qu’à âge et humidité égaux.
- Trop sécher. Sous 4–5 % d’humidité, le papier devient cassant.
Rectitude et entraînement : les deux données qu’on oublie
Sur les machines rapides, le tube doit être droit. Un tube courbe tourne excentré, vibre et peut marquer la matière. L’ISO 11093-5 mesure justement l’excentricité du tube en rotation : si le tube est long ou la machine rapide, demandez une limite de rectitude ou de rotation concentrique.
La seconde donnée, c’est l’entraînement aux extrémités. À l’enroulement et au déroulage, les têtes à griffes transmettent le couple de démarrage et de freinage. Si la paroi est faible, les griffes arrachent le papier et le tube tourne dans le vide : en anglais on parle de chew-out, mesuré par un essai de couple sur les extrémités. Si vous travaillez avec des têtes à griffes, indiquez au fournisseur le type de tête et le couple maximal.
Ce qui fait le prix d’un tube
Le tube se vend à la pièce ou au mètre, mais son coût suit les kilos de papier : diamètre et paroi décident du poids, la qualité du carton du prix au kilo. Viennent ensuite la longueur et les tolérances de coupe, les finitions, les quantités, l’emballage et le transport. C’est pourquoi une qualité de carton supérieure peut coûter moins qu’un millimètre de paroi en plus : comparez-les au Lab.
Questions fréquentes
Quelle différence entre tube, mandrin et noyau en carton ?
C’est le même objet sous plusieurs noms. « Tube » est le terme général ; « mandrin » désigne le tube placé au centre d’une bobine, sur lequel on enroule la matière ; on entend aussi « noyau » ou « âme ». En anglais on dit core, en italien anima ou mandrino, en allemand Hülse.
Tube spiralé ou parallèle : lequel choisir ?
Le spiralé enroule les bandes de carton en hélice : c’est le plus répandu, produit en continu, dans toutes les longueurs. Le parallèle (ou convoluté) enroule le carton en couches concentriques : il est plus rigide en flexion et plus lisse, mais coûte plus cher et sa longueur est limitée. Pour les bobines de film et de papier, le spiralé est la norme.
Comment choisir la bonne épaisseur de paroi ?
On part de la résistance nécessaire, pas de l’épaisseur. Pour les films, c’est la résistance radiale qui compte, c’est-à-dire la capacité du tube à supporter le serrage de la bobine ; pour les bobines lourdes, l’écrasement à plat et la flexion. Le calculateur « Quelle paroi faut-il vraiment ? » du ROLL Lab donne l’épaisseur minimale pour une résistance visée.
Quelles données donner au fournisseur pour commander un tube en carton ?
Sept données : diamètre intérieur avec tolérance, épaisseur de paroi (ou diamètre extérieur), longueur avec tolérance, résistance minimale avec la méthode d’essai (flat crush ISO 11093-9, radial crush CCTI T-158 ou T-159), humidité maximale à la livraison, finition des bords et de la surface, emballage. Sans méthode d’essai, une valeur de résistance n’est pas comparable.
Mandrin 3 pouces ou 6 pouces : qu’est-ce qui change ?
Le 3" (76 mm de diamètre intérieur) est le standard pour les films, rubans adhésifs et de nombreux papiers ; le 6" (152 mm) sert aux bobines grandes et lourdes, aux machines rapides et au papier. À paroi égale, un 6" a une résistance radiale plus faible qu’un 3", car son diamètre est double : il faut plus de paroi ou un carton plus résistant.
Peut-on réutiliser les mandrins en carton ?
Oui, s’ils reviennent intacts, secs et sans écrasement du diamètre intérieur. En pratique, le carton sert une fois puis se recycle ; les mandrins en plastique, d’après l’expérience des clients rapportée par les fabricants, font de 3 à 35 cycles selon le matériau.
Pourquoi un tube « identique » acheté chez un autre fournisseur casse-t-il ?
Parce que « identique » veut souvent dire seulement même diamètre et même flat crush. Deux tubes au même flat crush peuvent avoir des résistances radiales très différentes, et l’humidité à la livraison et l’âge du tube comptent aussi. Une comparaison n’a de sens qu’à méthode d’essai, humidité et âge égaux.
Qu’est-ce qui fait varier le prix d’un tube en carton ?
Le poids de papier (diamètre et paroi), la qualité du carton, la longueur et les tolérances de coupe, les finitions, les quantités, l’emballage et le transport. Le tube se vend en général à la pièce ou au mètre, mais son coût suit les kilos de papier.
Sources
- ISO 13542:2006 — diamètres intérieurs des mandrins pour bobines
- ISO 11093-9 — résistance à l’écrasement à plat
- CCTI T-158, T-159 — radial crush
- Osservatorio Packaging (Université de Bologne), fiche « Avvolgimento a spirale » ; W. Soroka, Fundamentals of Packaging Technology, 5e éd., IoPP 2014
- ISO 11093-5 — rotation concentrique
- Brevet US 5,379,648 (1995), essai de chew-out des mandrins en carton
- Calcul ROLL Lab
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