Su una linea di estrusione in bolla, una bobina di film da 20 micron che esce di due micron dal nominale significa il dieci per cento di materiale in eccesso o in difetto: sulla resa a metro quadrato di una commessa da qualche tonnellata l’errore vale più del margine. Il problema, però, spesso non è nel processo ma nel controllo. Sapere come misurare spessore di film fogli e lamine vuol dire, prima di tutto, usare uno strumento la cui divisione sia compatibile con l’ordine di grandezza del materiale.
Il principio è il più semplice della metrologia dimensionale: due tastatori affacciati, uno fisso e uno mobile, e la lettura dello spostamento. La differenza rispetto alla misura su gomma o su carta sta nel fatto che film plastici, fogli metallici e lamine sono materiali sottili e poco comprimibili: la forza di contatto non li deforma in modo apprezzabile, quindi l’incertezza si sposta tutta sulla risoluzione dello strumento e sulla stabilità dello zero.
Per questo la strumentazione da banco a contatto usata in questo campo lavora al millesimo di millimetro. Uno spessimetro digitale come il Kaefer FD 50 legge 0,001 mm su un campo di alcuni millimetri, mentre gli spessimetri a forcella digitali millesimali portano la stessa risoluzione a distanza dal bordo, dove serve rilevare il profilo trasversale di una bobina. Sono due strumenti complementari, non alternativi.
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Ordini di grandezza: perché qui serve il millesimo
I film plastici da imballaggio stanno tipicamente fra 8 e 200 micron, cioè fra 0,008 e 0,200 mm; le lamine metalliche vanno da una decina di micron a qualche decimo di millimetro. Su un film da 20 micron uno strumento con divisione centesimale offre due sole divisioni sull’intera misura: la divisione vale metà del valore letto e il dato non ha alcun significato statistico. La regola pratica da applicare in accettazione è che la divisione dello strumento non superi un centesimo del valore da misurare: 0,001 mm per tutto ciò che sta sopra i 10 micron, il che copre l’intera gamma dei film e delle lamine sottili. Al di sotto si esce dal campo della misura a contatto e si passa a metodi ottici o interferometrici.
Come misurare spessore di film fogli e lamine: la sequenza operativa
Si parte sempre dalla verifica dello zero e degli errori sistematici con blocchetti di riscontro o lamine campione di spessore certificato, scelti vicini al valore atteso: il controllo va ripetuto all’inizio di ogni serie, non una volta al giorno. Segue l’ispezione dei tastatori: a livello micrometrico un granello di polvere sul piattello è un errore del dieci per cento su un film da 20 micron, quindi le superfici si puliscono a ogni cambio bobina. Il campione va appoggiato libero fra i tastatori, senza tenderlo né piegarlo, perché la trazione assottiglia il film e una piega raddoppia la lettura. La discesa del tastatore deve essere lenta e ripetibile, con la stessa forza a ogni punto.
Il profilo trasversale della bobina e le anomalie che rivela
Il singolo punto dice poco: il vero dato di processo su una linea in bolla o piana è il profilo sulla larghezza. Si misura in punti a distanza fissa dai bordi, con l’aggiunta della mediana, e si ripete la serie su più posizioni longitudinali. Un andamento a sella indica sbilanciamento dell’anello di raffreddamento o del labbro della testa; un gradino ricorrente sempre nella stessa posizione trasversale rimanda a un difetto localizzato della filiera; una deriva progressiva lungo la bobina segnala uno scostamento termico o di portata dell’estrusore. La ripetizione dei punti nelle stesse posizioni è ciò che rende confrontabili due bobine e permette di distinguere una dispersione fisiologica da un difetto in formazione.
Spessore medio, minimo e verifica incrociata con la grammatura
Le specifiche distinguono spessore medio e spessore minimo: il primo governa la resa a metro quadrato e il costo del materiale, il secondo la tenuta meccanica e quindi il rischio di rottura in confezionamento. Un lotto può rispettare il medio e violare il minimo, ed è la ragione per cui i due valori vanno riportati separatamente. Il controllo più robusto sui film resta la verifica incrociata con la grammatura: si pesa un ritaglio di area nota e si divide il peso specifico superficiale per la densità del materiale, ottenendo lo spessore medio reale su tutta l’area. Sugli accoppiati multistrato questa è l’unica via praticabile, perché la misura a contatto restituisce soltanto il totale e non la ripartizione fra gli strati.
Contatto millesimale, sistemi a raggi e sonde capacitive in linea
I sistemi a raggi beta o X e le sonde capacitive traversanti misurano in continuo sulla linea e chiudono l’anello di regolazione: sono insostituibili sulle produzioni ad alta cadenza, ma costano quanto un impianto, richiedono taratura per famiglia di materiale e, nel caso dei radiometrici, gestione della sorgente. La misura a contatto millesimale resta il riferimento di laboratorio che valida quei sistemi, l’unico metodo utilizzabile in accettazione merci e sui campioni di reclamo. Va ricordato che i film appena estrusi continuano a ritirarsi mentre si raffreddano: la misura di collaudo si esegue su materiale stabilizzato a temperatura ambiente, altrimenti si confrontano valori non omogenei.
Per il quadro completo su campi di misura, tastatori e criteri di scelta rimandiamo alla pagina di approfondimento dedicata allo spessore di film, fogli e lamine.
Prodotti utilizzati in questa applicazione
SPESSIMETRI A CONTATTO KAEFER
Kaefer FD 50
Spessimetro da banco a contatto con lettura digitale e risoluzione 0,001 mm, sollevamento del tastatore a leva e uscita dati per la registrazione delle serie. Tastatori intercambiabili piani o sferici: adatto al collaudo di film plastici, fogli e lamine sottili.
SPESSIMETRI A FORCELLA KAEFER
Kaefer spessimetri a forcella digitali millesimali
Comparatori a forcella con risoluzione 0,001 mm e profondità di gola disponibile in più misure, fino a raggiungere la mediana di fogli larghi. Struttura rigida in acciaio, azzeramento rapido e lettura digitale: strumento di riferimento per il profilo trasversale di bobina.
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