Una saldatura fatta di più cordoni paralleli
La saldatura multilinea è la chiusura di una busta o di un rotolo per sterilizzazione ottenuta con due, tre o più strisce saldate parallele, separate da tratti non saldati, invece che con una sola banda continua. Il nome descrive ciò che si vede in trasparenza: più righe affiancate lungo il bordo. Nel linguaggio delle norme europee queste strisce si chiamano nervature, e la chiusura è una saldatura a nervature.
La geometria viene dall’utensile. La barra saldante, o la coppia di rulli caldi nelle macchine rotative, non ha una superficie piana ma un rilievo a pettine: solo le creste toccano il materiale e trasmettono calore e pressione, e solo lì il film fonde e si unisce alla faccia porosa. Fra una cresta e l’altra il materiale resta com’era.
Temperatura, pressione e tempo formano il cordone
Una termosaldatura ha tre sole variabili di processo, e valgono per ogni cordone allo stesso modo. La temperatura della barra deve portare a fusione lo strato saldante del film senza degradarlo. La pressione deve mettere le due facce a contatto intimo, perché due superfici appoggiate senza carico si toccano solo in pochi punti. Il tempo di contatto deve bastare al calore ad attraversare lo spessore: su una saldatrice a barra è il tempo in cui le ganasce restano chiuse, su una rotativa è la lunghezza della zona riscaldata divisa per la velocità di avanzamento.
Se manca uno dei tre la fusione resta parziale e la chiusura tiene solo in apparenza; se ne arriva troppo, il film si assottiglia e le fibre della carta vengono tirate dentro il fuso. È il motivo per cui la EN ISO 11607-2 chiede la convalida dei processi di formatura, saldatura e assemblaggio, e per cui le macchine con funzione di convalida registrano quei parametri ciclo per ciclo.
Perché più linee di saldatura tengono meglio di una sola
Una perdita non è una saldatura assente: è un canale, cioè un passaggio continuo che va da fuori a dentro. I canali nascono quasi sempre da una piega o da una grinza del materiale rimasta intrappolata nella chiusura, oppure da una particella, oppure da un punto freddo della barra.
Con una banda unica e larga, una grinza che attraversi la banda apre un canale che percorre tutta la chiusura in una volta sola. Con le nervature il materiale viene schiacciato alla prima cresta, rilasciato nel tratto libero, schiacciato di nuovo alla seconda. Una piega appiattita nello spazio fra due creste non si ripresenta necessariamente nello stesso punto a quella successiva, e ogni cresta torna a essere un ostacolo indipendente. Perché la perdita esista, il canale deve allinearsi attraverso tutte.
È una ridondanza in serie, ed è la ragione vera della geometria: non tanto una tenuta più forte, quanto molte occasioni di interromperla.
Che cosa la norma chiede alla larghezza e al numero delle linee
La norma di prodotto è la EN 868-5, dedicata alle buste e ai rotoli termosaldabili con una faccia in materiale poroso e una in film plastico. Dice due cose e vale la pena leggerle insieme. La prima: la larghezza complessiva della saldatura non deve essere inferiore a sei millimetri. La seconda: per le saldature a nervature, è la somma delle larghezze delle nervature a non dover scendere sotto sei millimetri.
Ne discendono due conseguenze. Un requisito sul numero delle linee non esiste: due, tre o cinque sono scelte del fabbricante. E la misura non si prende dal bordo esterno della prima riga a quello dell’ultima: gli spazi vuoti non contano. Tre nervature da un millimetro e mezzo ciascuna, distribuite su dieci millimetri, sommano quattro millimetri e mezzo e stanno sotto il requisito, per quanto la chiusura appaia più larga di una banda piena da sei.
Quanto deve tenere la saldatura, e quando è troppo
La forza di tenuta si misura ritagliando una striscia larga quindici millimetri attraverso la chiusura e tirando le due facce in senso opposto su un dinamometro, con il metodo dell’appendice della norma; la prova di riferimento per la resistenza dei giunti sui materiali barriera flessibili è la ASTM F88. Per le buste usate nelle strutture sanitarie il valore minimo è 1,5 newton ogni quindici millimetri per la sterilizzazione a vapore e 1,2 per gli altri processi, e va rispettato sia prima sia dopo il ciclo. Per gli usi industriali la norma ammette valori diversi, da stabilire in sede di convalida.
Esiste anche un tetto pratico, che nessuna norma scrive come numero. Se la chiusura è troppo tenace, tirando non si separano le due facce: si sfoglia la carta, che si delamina e si strappa. La finestra utile sta fra il minimo di legge e il punto in cui il materiale cede prima del giunto.
Se un cordone cede
Perdere una nervatura non apre la busta, perché le altre reggono. Cambiano però due cose insieme. La larghezza saldata utile scende, e con essa la somma che la norma vuole sopra i sei millimetri; e siccome la forza di tenuta si esprime per unità di larghezza, cala in proporzione alla superficie saldata rimasta.
Il guasto serio è un altro, ed è il canale che attraversa tutte le nervature nello stesso punto. Per questo la verifica su una confezione chiusa si fa in controluce lungo tutto il bordo, cercando le interruzioni delle righe e le grinze che arrivano fino al margine, e per questo una piega che entri nella chiusura è un motivo sufficiente per rifarla.
