Estimado(a) leitor(a) é com enorme prazer que continuamos a nossa viagem pelos princípios de ensaios de qualidade físicos no cartão canelado e partilhamos parte dos nossos amplos conhecimentos na área.
Conforme já tivemos ocasião de mencionar várias vezes, o nosso objetivo primário não é vender os equipamentos, vamos mais além. No entanto se tiver interesse em obter informações adicionais não hesite em contactar-nos pelos meios habituais.
O tema deste post é o Flat Crush Test (FCT) e o Concora Medium Test (CMT). Vamos explicar em que é que cada consiste. O que é possível obter deles? Quais as limitações? São essas questões que nos propomos a responder no presente post do nosso blog.
Comecemos a nossa viagem pelo Flat Crush Test com algumas breves considerações introdutórias.
O Flat Crush Test é uma medição da capacidade da prancha de cartão canelada de resistir a ser esmagada sob uma ação de força, normal ao plano da placa o que, por sua vez, afeta fortemente a resistência à compressão do produto acabado.
Durante o processo de transformação, por exemplo, o corte, a impressão, etc., a prancha de cartão é submetida a forças de compressão de alto plano. A embalagem de cartão também é submetida a cargas que exercem forças de compressão planas, que a prancha de cartão canelado tem de suportar.
Definição da força FCT
Uma amostra circular com uma área especificada na norma é esmagada num compressómetro de amostras. A maior força por unidade de área que o cartão canelado pode resistir sem que a camada ondulada seja completamente esmagada, essa é a força FCT.
A resistência do FCT está fortemente relacionada à resistência à compressão da parte ondulado do cartão canelado. Todavia, devemos lembrar-nos que a resistência à compressão do ondulado é um pouco reduzida durante a formação do ondulado. Isso pode levar a uma resistência FCT mais baixa do que a força teoricamente calculada. A redução de magnitude depende, entre outras coisas, da qualidade do ondulado e da variação nas propriedades do dispositivo de canelagem.
O método FCT está bem descrito em várias normas de qualidade internacionais. Devemos ter em conta que este método deve ser usado apenas, e só, cartão canelado de camada ondulada única. Ao testarmos cartões duplos ou triplos, o cartão deve ser de-laminado para que o teste seja realizado de acordo com o prescrito no procedimento de ensaio das diversas normas. A interpretação do resultado não é, todavia, descomplicada. É evidente que é difícil transpor esses dados para fornecer o verdadeiro resultado numa prancha de cartão duplo ou triplo.
Os métodos de ensaio atuais medem a força compressão máxima que o cartão pode resistir antes que o ondulado finalmente fica comprimido ao atingir a falha de compressão. Isso significa que a força é medida quando a espessura do cartão ondulado já foi reduzida a menos da metade da espessura original e quando a prancha perdeu drasticamente sua rigidez. Informações valiosas sobre o valor de FCT da prancha de cartão canelado, provavelmente poderiam ser mais bem especificadas se a energia de tração e o gradiente inicial da curva de deformação de força fossem relatados.
O método FCT é ainda relevante?
Numa investigação levada a cabo pelo instituto Finnish Pulp and Paper Research (KCL), verificou-se que o valor da FCT permaneceu inalterado, mesmo quando a prancha de cartão foi pré-comprimida em 30% da sua espessura original. Apesar da sujeição a condições de manuseio duras, a prancha de cartão retornava em maior ou menor grau à sua espessura original. O valor do ECT ficou mais ou menos inalterado. Por outro lado, foi observada uma drástica redução na rigidez de flexão, e isso implica que o valor de BCT da caixa foi reduzido.
Esta investigação mostrou que as forças de compressão perpendiculares à superfície à qual a prancha de cartão é exposta durante o manuseio “bruto” não são necessariamente detetadas pelo método FCT (ou outras medições tradicionais de espessura do cartão canelado). Foi somente quando a prancha canelada foi exposta a forças de compressão tão altas que a espessura foi reduzida em cerca de 50% e um valor inferior de FCT poderia ser claramente detetado. Após um período, a prancha de cartão recuperou até que apenas uma alteração de 10% na espessura fosse observada. A rigidez à flexão do cartão canelado, essa, havia sido reduzido em 30%.
Isto leva-nos a várias conclusões:
- Talvez devamos medir a capacidade de resistência à compressão da prancha de cartão canelado de uma maneira diferente do sugerido pelo método FCT.
- O teste de espessura sob uma pressão de teste de 20 kPa não mostra nada das reduções de espessura que podem ter ocorrido com ao cartão canelado durante os processos de transformação. Com efeito, o método de rigidez à flexão deve ser usado como controlo de rotina para indicar se a transformação causou alguma redução de qualidade. Hoje, existem equipamentos de laboratório consideravelmente mais avançados que podem descrever de maneira mais relevante as propriedades do cartão canelado do que aqueles que existiam quando o método FCT foi padronizado.
- O método FCT deve, pois, ser complementado com testes de flexão de 4 pontos.
Fica demonstrado que o FCT é um bom método para medir a força de compressão perpendicular à superfície, mas não é afetado por danos que possam causar uma redução considerável na espessura. Portanto, não é um guia “confiável” para a rigidez, flexão e BCT.
Flat Crush hardness: um indicador de dano sensível no processo de transformação para o cartão canelado
Durante o processo de produção do cartão canelado, a prancha passa por vários estágios (rolamentos da máquina), que comprimem o material mais ou menos. Isso também acontece posteriormente no processo, quando as pranchas de cartão canelado são impressas e cortadas.
Como ferramenta de solução de problemas, as medições de espessura não são sensíveis o suficiente para estimar a quantidade de esmagamento ocorridos nesses processos. Durante o processo, a prancha de cartão recuperará a sua espessura.
Os compressómetros modernos, com medições de deflexão, podem avaliar os danos no processo de conversão com valor de dureza de esmagamento plano. Este valor corresponde ao primeiro pico de queda (ver o número 2 no quadro xxx).
No exemplo seguinte, uma série de ensaios FCT foram realizados num compressómetro de amostras que, antes do ensaio propriamente dito, tinham diferentes estágios de pré-esmagamento. Como podemos verificar abaixo, a forma da curva de deflexão da carga mudou muito na amostra fortemente pré-esmagada.
A diferença de espessura do cartão canelado medido antes e após o pré-esmagamento foi de 0 para as amostras pré-esmagadas a 9% e de apenas 5% para as amostras pré-esmagadas de 35%. Isso mostra, pois, que a medição da espessura não é uma ferramenta sensível de avaliação de danos. No entanto, o valor de dureza Flat Crush é muito sensível ao pré-esmagamento. Para uma amostra pré-esmagada a 9%, o valor de dureza cai 16% e para uma amostra pré-esmagada a 35%, o primeiro pico desaparece totalmente!
O método CMT
Uma das funções mais importantes do ondulado é separar as duas faces/camadas. Uma medida dessa capacidade é a força do FCT. Um ensaio semelhante, destinado à previsão do valor FCT do cartão ondulado, é o Corrugated Medium Test, o qual é realizado apenas na camada do ondulado. A origem da sigla CMT deriva do Concora Medium Test pois o método foi originalmente desenvolvido pela Container Corporation of America. O valor do CMT é considerado uma das propriedades de qualidade mais importantes dos materiais do ondulado do cartão.
As tiras de ondulado são normalmente condicionadas por 30 minutos (CMT30). Contudo, por vezes, esse tempo de condicionamento é reduzido para 0 (ou no máximo a 15 segundos), o resulta num valor muito mais alto, chamado “CMTHot” ou CMT0. Neste último caso, os valores são 20 a 25% mais altos, em comparação com um condicionamento de 30 minutos a 50% de humidade relativa a uma temperatura constante de 23º C. O valor de CMT é dado em Newtons (N).
Um desvio de na ordem dos 5% é normal e as variações maiores geralmente dependem dos seguintes fatores:
- Humidade Relativa;
- Pressão na aresta do ondulado;
- A temperatura dos rolos da acaneladora;
- Eventuais falhas mecânicas do equipamento.
Definição de CMT
A resistência ao esmagamento do cartão ondulado de laboratório é a força que, sob condições de ensaio específicas, é necessária para esmagar a amostra de ensaio de ondulado colocada entre os pratos de compressão do compressómetro, quando a força é aplicada perpendicular ao plano em que os ondulados são destinados a estar.
Uma grande desvantagem do método CMT é que ele exige grande despendimento de tempo e requer grande precisão da execução para ser satisfatório.
Em equipamentos de laboratório, apenas a onda A é usada, o que exige novos cálculos para outros tipos de ondas. Mas o método fornece indicações e gamas das forças de esmagamento dos materiais dos ondulados, incluindo o enfraquecimento que pode ocorrer na curvatura da onda. O método Short Compression Test (SCT) começou a substituir cada vez mais o método CMT. O método SCT mede (como veremos num post a publicar) a verdadeiras propriedades do material, ou seja, a força de compressão pura do placa e o ondulado. Se a medição do SCT for realizada na direção da máquina acanaladora, isso corresponde à direção de carga no método CMT.
Requisitos de um bom compressómetro de amostras
Se quisermos ter resultados confiáveis no compressómetro de amostras, devemos atender aos requisitos especiais ditados pelos ensaios FCT e CMT. Para evitar queda de ondulados durante a compressão, o equipamento deve ser construído especificamente para que os pratos de compressão não oscilem e não possam ser dobrados sob carga lateral. É evidente que as máquinas de ensaio denominadas “universais”, não são tão bem projetadas para esse fim.
Além possuir uma construção robusta, um bom compressómetro de amostras dispõe muitos recursos especiais para facilitar a medição. As posições de medição e início são memorizadas pelo equipamento, o que facilita muito a operação. Após a medição, o resultado do ensaio realizado é apresentado diretamente no painel nas unidades corretas.
Como medir Flat Crush Test?
Em princípio, uma amostra de cartão canelado é submetida a uma força crescente, aplicada perpendicular à superfície da prancha, até que que o ondulado quebre. O valor do FCT é expresso como a força dividida pela área de superfície da amostra (100 cm2).
Conclusão
Em forma de conclusão, podemos dizer que o ensaio FCT consiste num ensaio que medimos a capacidade do cartão canelado resistir às forças compressivas perpendiculares à superfície da prancha quando ocorre o esmagamento total das camadas de ondulado. O método só pode ser usado no cartão canelado de uma onda.
No entanto, o método FCT fornece pouca ou nenhuma informação de como será o desempenho de uma caixa de cartão empilhada em razão da compressão da camada da camada de ondulado.
Melhores informações sobre a capacidade do ondulado em manter os revestimentos separados na prancha de cartão canelado e a importância da força de compressão plana para o desempenho de uma caixa de cartão ondulada ao ser empilhada, pode ser obtida se a energia para falha compressiva também for medida.
Esperamos, pois, com este post ter trazido esclerecimentos adicionais sobre este ensaio físico no cartão.
RMP Consulting Services 