Guida tecnica con fonti · ROLL Lab
La resistenza dei tubi in cartone: flat crush, radial crush e rigidezza
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Le tre prove, e perché danno numeri diversi
| Prova | Come si fa | Risultato |
|---|---|---|
| Flat crush ISO 11093-9, UNI 10328-7, CCTI T-108 | Provino da 100 mm schiacciato fra due piastre parallele a 50–65 mm/min fino al primo massimo | Forza per unità di lunghezza: kN/m (100 N/100 mm = 1 kN/m) |
| Radial crush CCTI T-158 / T-159 | Il tubo in una camera dove la pressione cresce in modo uniforme su tutta la superficie; T-158 con sfere d’acciaio e misura del rientro, T-159 con camera d’aria | Pressione di cedimento in bar |
| Rigidezza del Ø interno | Quanta pressione fa rientrare il diametro interno di 0,1 mm | bar / 0,1 mm: decide se la bobina si sfila dall’albero |
Piastre o morsa?
I due valori sono poco correlati: tubi con lo stesso flat crush possono avere radial crush molto diversi, e viceversa. Il motivo è geometrico: il film non schiaccia il mandrino fra due piastre, lo stringe da tutti i lati.
Cosa fa un film al mandrino
Il film è elastico: dopo l’avvolgimento continua a ritirarsi e ogni spira stringe quelle sotto. Sul mandrino arriva una pressione uniforme che in pratica va da circa 5 a oltre 100 bar. Si muovono insieme diametro interno, diametro esterno e lunghezza; il diametro interno è il critico, perché se si chiude troppo la bobina resta sull’avvolgitore o non entra sullo svolgitore.
La pressione dipende da variabili che stanno a monte del mandrino: spessore del film, rullo di contatto, numero di spire, tensione, tipo e ricetta del film, età della bobina, ambiente. Il down-gauging (film più sottile a parità di tenuta) aumenta la pressione radiale.
Quando cede: spesso non davanti a te
| Film | Cedimento tipico |
|---|---|
| Cast | entro 72 ore |
| Blown | fra 7 e 14 giorni |
Il tipo di film decide quando il mandrino cede; il rapporto fra pressione e resistenza radiale decide se cede. Un mandrino che esce bene dalla linea non è ancora approvato: si ricontrolla a 72 ore e a 14 giorni.
La curva di crush: carta e plastica non si misurano allo stesso modo
Forza contro deformazione
Sulla carta (ISO 11093-9) il numero è il picco: la forza sale, la parete cede, la forza cala e si stabilizza. La norma però non fissa la deformazione al picco, così due tubi con lo stesso valore possono arrivarci al 3% o al 10% di deformazione. Sulla plastica non c’è picco: si legge la forza al 3% del diametro (ISO 9969), e il carico massimo vale circa 2,2 volte quella forza. Una specifica di carico si scrive guardando il tubo più debole del confronto, non la curva più alta.
Le leve della resistenza
- Spessore e qualità del cartone: la qualità del cartone pesa più della sua densità. Un cartone più denso pesa di più; quello che sposta la resistenza è il grado.
- Umidità: la leva più potente e l’unica che cambia dopo la consegna. Un punto in più costa circa il 3,6% di flat crush, il 7,1% di radial crush e il 12,3% di rigidezza del Ø interno (guida all’umidità).
- Diametro: a parità di parete un 6" ha una resistenza radiale più bassa di un 3": nelle stime di riferimento del ROLL Lab, con parete 10 mm, 28,8 bar contro 39,2 (−27%).
- Costruzione del tubo: larghezza della striscia e angolo di avvolgimento, tipo di cartone (macchina continua a cilindro o a tavola piana) e tipo di colla spostano la resistenza radiale anche a parità di flat crush. Sono scelte del produttore: chiedile se cambi fornitore.
- Età: il carico dinamico migliora con la stagionatura; le consegne urgenti partono con la resistenza non ancora sviluppata.
Flessione, coppia e carico in piedi
Flat crush e radial crush non dicono tutto. Una bobina larga sostenuta alle estremità fa lavorare il tubo come una trave: contano la resistenza e il modulo a flessione (ISO 11093-6 e -7) e, sulle macchine veloci, la velocità critica (la formula è nella pagina sulle cartiere). Le teste dentate che avviano e frenano la bobina trasmettono coppia alle estremità: con una parete debole la carta si strappa e il tubo gira a vuoto. Le bobine stoccate in piedi, infine, caricano il tubo in senso assiale.
Nessuna di queste resistenze si ricava dal flat crush. Se una vale per la tua linea, scrivila nella specifica con il metodo di prova; i termini sono spiegati nel glossario.
Una specifica che serve davvero
Per un mandrino da film: radial crush minimo in bar con il metodo dichiarato (T-158 o T-159), con margine sulla pressione misurata in linea; flat crush ISO 11093-9 come controllo di produzione; umidità massima alla consegna misurata in forno; Ø interno con tolleranza ISO 13542 e misura a tre punti. Stima pressione e margine nel Duello radiale.
Domande frequenti
Cos’è il flat crush di un tubo in cartone?
È la resistenza allo schiacciamento piatto: un provino lungo 100 mm si schiaccia fra due piastre parallele fino al primo cedimento. La norma è la ISO 11093-9 (in Italia anche UNI 10328-7, negli USA CCTI T-108). Il risultato si esprime in kN/m oppure in N/100 mm.
Che differenza c’è tra flat crush e radial crush?
Il flat crush schiaccia il tubo fra due piastre, su una linea. Il radial crush lo stringe con una pressione uniforme su tutta la superficie, come fa un film avvolto, e si misura in bar (metodi CCTI T-158 con sfere d’acciaio e T-159 con camera d’aria). I due valori sono poco correlati: per le bobine di film conta il radiale.
Cos’è la rigidezza del diametro interno?
È quanti bar servono per far rientrare il diametro interno di 0,1 mm. Non è una rottura ma una rigidezza, ed è il parametro che decide se la bobina si sfila dall’albero. È anche quello che l’umidità degrada di più: circa −12% per ogni punto di umidità in più, secondo i dati del ROLL Lab.
Come si convertono N/100 mm, kN/m e lbf/in?
100 N/100 mm = 1 kN/m = 1 N/mm. 1 lbf/in = 175,1 N/m = 17,5 N/100 mm. Quindi 1.500 N/100 mm = 15 kN/m ≈ 85,7 lbf/in. Il convertitore del ROLL Lab fa tutte le conversioni.
Quanta pressione fa una bobina di film sul mandrino?
In pratica da circa 5 a oltre 100 bar. Dipende da tensione di avvolgimento, spessore e tipo di film, numero di spire, rullo di contatto e tempo. Il film, ritirandosi dopo l’avvolgimento, continua a stringere: per i film cast il cedimento arriva tipicamente entro 72 ore, per i blown fra 7 e 14 giorni.
Cosa influenza la resistenza di un tubo in cartone?
Spessore di parete, qualità del cartone, diametro, umidità, larghezza della striscia e angolo di avvolgimento, tipo di colla (silicato o destrina), età del tubo. L’umidità è la leva più potente ed è l’unica che continua a cambiare dopo la consegna.
Perché la stessa norma dà numeri diversi per carta e plastica?
Per la carta (ISO 11093-9) si misura la forza al primo cedimento, cioè il picco. La plastica non ha un picco: si ovalizza e continua a resistere, quindi si misura la forza a una deformazione data, il 3% del diametro (ISO 9969). Sulla plastica il carico massimo è circa 2,2 volte la resistenza al 3%.
Il flat crush basta in una specifica?
No, se il tubo va sotto una bobina di film. Il flat crush reagisce poco alle variabili che contano per il radiale: su umidità e costruzione del tubo si muove da 3 a 25 volte meno della rigidezza del diametro interno. Una specifica utile indica anche il radial crush minimo in bar e dichiara il metodo.
Fonti
- ISO 11093-9:2006 (rev. 2019) — Determination of flat crush resistance
- UNI 10328-7 — Determinazione della resistenza a compressione
- CCTI T-108; CCTI T-158 (sfere d’acciaio, 2011); CCTI T-159 (camera d’aria)
- ISO 9969:2007 — Thermoplastics pipes, ring stiffness
- Gerhardt, ASME Journal of Engineering Materials and Technology 112 (1990) 144–150
- Elaborazione ROLL Lab
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