Oggetto

Nel presente metodo si prescrivono le modalità operative da seguire per la determinazione della resistenza alla perforazione.

Il metodo si applica ai cartoni, al cartone ondulato, alle carte destinate alla fabbricazione del cartone ondulato.

Definizioni

Resistenza alla perforazione: è il lavoro, espresso in chilogrammi forza per centimetro, necessario per la penetrazione completa di un utensile perforatore attraverso la provetta, comprensivo del lavoro richiesto per la perforazione della provetta, del lavoro di lacerazione e del lavoro di deformazione necessario alla piegatura dei bordi lacerati.

Principio del metodo

Il metodo consiste nel sottoporre una provetta alla perforazione a mezzo di un utensile perforatore a forma di piramide triangolare vincolato ad un pendolo.

Apparecchiatura

Apparecchio (perforametro) costituito dai seguenti elementi.

Pendolo e utensile perforatore: il pendolo è munito di un braccio a forma di arco di 90° di ampiezza, sul quale è applicato l’utensile perforatore. Il braccio è fissato mediante un perno ad una struttura sufficientemente rigida, tale da escludere, durante la prova, deformazioni e vibrazioni. L’utensile perforatore deve avere la forma di una piramide triangolare regolare avente l’altezza di 25,0 = 0,7 mm con gli angoli al vertice di 90°.

Gli spigoli laterali devono essere arrotondati con raggio di curvatura di 1 mm. Uno dei lati della base triangolare di questa piramide deve essere parallelo all’asse di rotazione del pendolo e l’angolo della base, opposto a questo lato, deve essere rivolto verso l’asse di rotazione. L’asse principale dell’utensile perforatore (altezza della piramide) deve essere verticale quando il suo punto mediano (a metà altezza della piramide) si trova nel piano orizzontale passante per l’asse di rotazione del pendolo. Nella posizione di partenza il pendolo deve essere orizzontale. Nella posizione di riposo il pendolo deve essere verticale.

Scale di misura: con l’aiuto dei pesi intercambiabili da fissare sul pendolo, si ottengono vari campi di misura.

Meccanismo di sganciamento: L’apparecchio deve essere munito di un dispositivo che permetta lo sganciamento a comando del pendolo. Tale dispositivo non deve influenzare l’accelerazione naturale del pendolo.

Collare:L’utensile perforatore deve essere munito alla base di un collare staccabile subito dopo la perforazione, per mantenere aperto il foro prodotto dal corpo perforatore nella provetta e impedire che i bordi del foro producano un attrito sul braccio del pendolo alterando il risultato della misura. La perdita di energia, causata dal distacco del collare, deve essere misurabile e comunque non superiore a 2,5 kgf.cm. Non occorre fare alcuna correzione di lettura, poiché questa perdita di energia è già compresa nell’azzeramento dell’apparecchio.

Dispositivo di serraggio: per fissare la provetta, l’apparecchio deve essere munito di due piastre di serraggio orizzontali, di cui quella superiore fissa. La superficie inferiore della piastra fissa, a contatto con la provetta, si deve trovare sul piano orizzontale passante per l’asse di rotazione del pendolo, o al più a 7 mm al di sopra di esso. Le due piastre di serraggio devono essere di un materiale rigido, tale da non essere deformato per effetto del serraggio. I lati delle piastre devono essere almeno di 175 mm X 175 mm.

Le piastre devono essere munite al centro di una apertura per il passaggio dell’utensile perforatore. Tali aperture avranno la forma di un triangolo equilatero di 100 mm = 2 mm di lato. E’ consentita per la piastra inferiore un’apertura circolare di 90 mm = 2 mm esattamente centrata con l’apertura triangolare della piastra superiore. La forza di serraggio tra le due piastre deve essere tale da impedire lo slittamento della provetta e compresa tra i valori di 25 kgf e di 100 kgf.

Dispositivo indicatore dei risultati: il risultato della misura deve essere indicato da un dispositivo a frizione portante un indice che si sposta su un quadrante sul quale sono riportate le scale corrispondenti ai diversi campi di misura. Le divisioni delle scale devono essere marcate in kgf.cm. Il dispositivo a frizione portante l’indice deve essere tale da permettere all’indice stesso uno spostamento regolare e impedirgli di oltrepassare il punto di misura.

Campionamento e preparazione delle provette

Il cartone e il cartone ondulato devono essere campionati secondo il metodo (campionamento dei prodotti cartotecnici). La carta deve essere campionata secondo il metodo "Campionamento della carta e del cartone per le prove". Il campione deve essere condizionato in un ambiente conforme al metodo "Condizionamento della carta e del cartone per le prove". Dal campione si ricavano 20 provette con dimensioni di almeno 175 mm X 175 mm. L’area destinata alla perforazione deve trovarsi a non meno di 60 mm dai bordi della provetta ed egualmente da ogni piegatura e cordonature.

Condizioni e procedimento di prova

Si effettuano le prove in ambiente condizionato secondo il metodo "Condizionamento della carta e del cartone per le prove". Si applicano al pendolo i pesi supplementari necessari per operare su quella scala di misura nella quale i risultati di prova prevedibili siano fra il 20 % e l’80 % del massimo della scala stessa. Si porta il pendolo nella posizione iniziale. Si fissa il collare nella sua sede alla base dell’utensile perforatore. Si porta l’indice a fondo corsa a contatto del nottolino di trascinamento. Si blocca la provetta fra le piastre di serraggio, in modo che l’area destinata alla perforazione si trovi a non meno di 60 mm dai bordi della provetta e da ogni piegatura e cordonature.

Si libera il pendolo agendo sul dispositivo di sganciamento. L’utensile perforatore deve attraversare completamente la provetta. La posizione assunta dall’indice sulla scala appropriata indica il valore del lavoro assorbito nella perforazione. Si eseguono 10 determinazioni su una faccia, di cui 5 con la direzione di macchina parallela all’asse del pendolo e 5 con la stessa perpendicolare all’asse. Si eseguono altre 10 determinazioni sulla faccia opposta con le stesse modalità.

Calcolo ed espressione dei risultati

La resistenza alla perforazione viene espressa in kgf.cm, come media aritmetica delle 20 misure effettuate. I risultati ottenuti si approssimano a 1 kgf.cm per le scale di misura fino a 120 kgf.cm e a 2 kgf.cm per le scale di misura superiori.

Resoconto della prova

Nel resoconto di prova si riportano:

- la data e il luogo della prova;

- la descrizione e l’identificazione del materiale sottoposto alla prova;

- il numero delle determinazioni;

- la media aritmetica di tutte le prove;

- la eventuale presenza di stampa sulla parte interessata alla perforazione;

- le eventuali modifiche a quanto prescritto nel presente metodo.

Avvertenze

Al fine di permettere l’uso degli apparecchi esistenti, si assume che l’asse principale dell’utensile perforatore sia verticale anche quando il suo punto mediano si trova a = 12,5 mm rispetto al piano orizzontale passante per l’asse di rotazione. Al fine di permettere l’uso di apparecchi esistenti, la piastra inferiore può avere un’apertura di 100 mm di diametro. Tale caratteristica deve essere riportata nella relazione di prova. Ai fini della trasformazione delle unità di misura adoperate in quella del sistema internazionale si ricorda che: 1 chilogrammo forza per centimetro equivale a 0,0980665 Newton per metro.

Appendice A

Taratura, verifica e regolazione dell’apparecchio. Per tutti i campi di misura, quando il centro di gravità del pendolo si trova nella sua posizione più bassa (posizione di riposo) la punta dell’utensile perforatore si deve trovare, con una tolleranza di = 5 mm, nel piano orizzontale passante per l’asse di rotazione del pendolo. Nel tracciare le scale di misura non si deve tener conto delle perdite di energia dovute agli attriti. Tali perdite di energia dovranno essere compensate agendo sul dispositivo a frizione in modo che, facendo compiere al pendolo una oscillazione libera, l’indice trascinato dal pendolo segni esattamente il punto di zero.

Per misurare la perdita di energia causata dal distacco del collare, si usa un diaframma rimuovibile che trattiene il collare stesso quando il pendolo oscilla liberamente. Per la verifica delle scale di misura si fa il seguente controllo: si permette al pendolo di prendere la sua posizione di riposo (centro di gravità nella sua posizione più bassa). Quando il nottolino di trascinamento dell’indice, fissato sull’asse del pendolo, è a contatto con l’indice stesso, questo deve indicare esattamente il valore massimo della scala. Si deve effettuare un controllo analogo con il pendolo nella posizione orizzontale (a 180° dal punto di sganciamento) e in tal caso l’indice deve indicare esattamente lo zero.