Il cartone ondulato è usato in tutto il mondo per imballaggi resistenti, economici, leggeri e riciclabili. Molte scatole di cartone sono fatte su richiesta e, per soddisfare le esigenze del cliente, il prodotto finale deve garantire gli standard di resistenza del cartone che può essere quantificato attraverso metodi apposite prove di schiacciamento

La maggior parte delle scatole sono progettate per essere usate in compressione e devono sopportare di essere impilate sotto altre scatole senza cadere o collassare. Il test di schiacciamento delle scatole può essere usato direttamente per testare le scatole in compressione fino al punto di cedimento. In questo test, una grande piastra di compressione viene utilizzata per applicare forza su una scatola fino a quando non si sbriciola.

Gli angoli della scatola sono di solito il fattore di controllo della forza di schiacciamento della scatola; assicurarsi che gli angoli siano affidabili è il modo migliore per garantire una buona forza di impilamento. Un test di schiacciamento aiuterà a rilevare una scarsa penetrazione dell’adesivo, un’adesione a macchie e un cartone con una bassa forza di adesione.

Durante un test di schiacciamento, una scatola è sottoposta a un carico crescente sotto una piastra di compressione finché non si verifica un cedimento. Le scatole possono essere sottoposte a crush test sia vuote che riempite con il loro contenuto previsto, il quale, quando sono piene, questo viene definito “test in situ”.

Dato che le scatole vengono solitamente immagazzinate per un certo tempo impilate l’una sull’altra, l’imballaggio inferiore è continuamente sottoposto a un carico di compressione costante. Di conseguenza, alcuni produttori eseguono test di creep. In questo tipo di test, una piastra di compressione Texture Analyser sottopone un contenitore vuoto a un carico statico. I dati di deflessione-tempo sono usati per prevedere il tempo di rottura delle scatole conservate in questo modo.

La rigidità della struttura a scanalature è essenziale per il cartone ondulato e, anche se non è necessariamente visibile dall’esterno, i danni alle scanalature indeboliscono la scatola finita. La resistenza allo schiacciamento piatto è una misura della resistenza di questa struttura alla deformazione sull’ondulatore e su altre attrezzature di trasformazione e predice se i flauti saranno danneggiati o meno durante la lavorazione.

Un basso valore di schiacciamento piatto avrà un effetto sulla rigidità flessionale del campione e potrà suggerire che una scatola non funzionerà come previsto.

I prodotti in cartone ondulato subiscono molte sollecitazioni durante la loro vita – principalmente forze di schiacciamento quando vengono maneggiati, immagazzinati o trasportati. È quindi utile conoscere la resistenza alla compressione in senso longitudinale di un prodotto per ottimizzare il processo di produzione.

Questa “resistenza della colonna” è spesso considerata il fattore più importante nel controllo della resistenza della scatola. Inoltre, la resistenza alla compressione in senso longitudinale è il parametro principale utilizzato per determinare la resistenza alla compressione dinamica di una scatola finita fatta con il cartone in questione – la resistenza in senso longitudinale del cartone insieme alla rigidità flessionale si riferisce alla resistenza alla compressione delle scatole fatte con scanalature verticali.

Ci sono due metodi principali per testare la resistenza in senso longitudinale di un cartone combinato – il ring crush test (che può essere usato anche solo per i suoi componenti) e l’edge crush test, usato solo per il cartone finito. In questo test, un campione viene tenuto in forma di anello in un portacampioni dedicato e compresso da una piastra sulla piattaforma di prova di un analizzatore di struttura. Il test viene eseguito a velocità costante finché il campione non collassa.

Poiché la resistenza alla compressione in senso longitudinale di una tavola può essere stimata sommando le resistenze allo schiacciamento anulare dei liner e del supporto, questo test è particolarmente utile per il processo  della produzione di scatole di cartone. I potenziali materiali del liner e del supporto possono essere testati in questo modo e catalogati per stimare la resistenza in senso longitudinale di diverse combinazioni di materiali.

Test di schiacciamento dei bordi

Questo test è particolarmente utile per valutare rapidamente la resistenza di diverse combinazioni di materiali in una tavola finita e aiuta il produttore di scatole a prevedere le prestazioni di una scatola usando la “formula di McKee” che stima la resistenza alla compressione della scatola.

Test di adesione dei perni

Un altro fattore che controlla la qualità del cartone ondulato è la forza di adesione tra il supporto dell’ondulazione e i suoi rivestimenti. Questa adesione può essere misurata direttamente usando un “test di adesione con spilli”. In questo test, i perni sono inseriti tra il rivestimento e il supporto scanalato, poi attaccati a dei rig collegati al braccio di carico e alla base. I rig vengono allontanati a velocità costante finché il rivestimento non si separa dalle punte della scanalatura.

L’analisi valuta la qualità del legame formato quando il cartone è stato combinato e può essere usato per rilevare alcuni difetti di fabbricazione come una scarsa penetrazione dell’adesivo e un’applicazione discontinua dell’adesivo.

Test di rigidità flessionale

Le scatole di cartone ondulato sono progettate per essere impilate l’una sull’altra durante lo stoccaggio e il trasporto. Quando una scatola viene caricata in questo modo, le sue pareti si deflettono e si piegano verso l’interno o l’esterno. Ciò provoca una concentrazione di stress agli angoli della scatola, il che significa che gli angoli hanno un ruolo importante nella resistenza della scatola.

Tuttavia, la deflessione delle pareti che causa questo stress sugli angoli può essere controllata in una certa misura assicurando che il cartone abbia un’adeguata rigidità flessionale: una maggiore rigidità flessionale dà un contenitore più rigido e una maggiore resistenza alla compressione della scatola.

La rigidità flessionale, la resistenza e la deformazione a rottura possono essere misurate in un test di piegatura, come la piegatura a tre punti. In una prova come questa, un campione cuboide è posto sopra due supporti curvi (chiamati ‘rulli’) e un terzo rullo è usato per applicare un carico al centro del campione, a metà strada tra i due rulli di supporto.

Test di foratura

Alcuni produttori di scatole eseguono test di perforazione, misurando la forza o l’energia richiesta per perforare campioni di cartone. Questo test in definitiva predice la resistenza alla penetrazione di una scatola completa. Durante un test di perforazione, una punta piramidale o di forma conica viene spinta nella superficie di un campione di cartone o di carta sospeso sopra un’apertura. La resistenza alla perforazione può essere riportata in termini di forza o stress.

Prova di trazione

La prova di trazione viene applicata ai prodotti di carta per vari motivi per valutare la resistenza in uso e viene utilizzata per il cartone ondulato combinato, ma non così frequentemente come la flessione, la compressione e la perforazione.

In una prova di trazione, un campione (solitamente cuboidale o a forma di spina dorsale) viene posto tra due morse. Il Texture Analyser allontana le morse ad una velocità costante fino a quando non si verifica il cedimento. Le proprietà che possono essere determinate da una prova di trazione includono la forza e lo spostamento alla rottura, la rigidità e il lavoro alla rottura, e i risultati di forza e distanza possono essere convertiti in stress e deformazione se le dimensioni possono essere misurate in modo affidabile.

Ci sono molte varianti di prove di trazione della carta da utilizzare come soluzioni di misurazione, tra cui le prove di perforazione e le prove su carta bagnata.

Test di strappo

La resistenza allo strappo viene misurata dai produttori come mezzo per testare la durata della carta. Come per il test di perforazione, ci sono molti vantaggi associati all’uso di un Texture Analyser.

In una prova di strappo, un campione viene tenuto in morse di trazione e un campione contenente un intaglio preesistente viene strappato. Anche i test “a pantalone” sono una configurazione di test comune. La resistenza allo strappo è la forza necessaria per far avanzare uno strappo perpendicolare al foglio di carta.