Essais & Simulations n°126

essais et modélisation

essais et modélisation coutures, architecture/forme générale) comme les procédures de fabrication. Un puits de chute – configuré avec des masses légères et un dispositif antirebond – permet de rechercher et trouver les amorces de dégâts par fissure. Enfin, l’ajout d’une enceinte climatique permet le chauffage et le refroidissement d’éprouvettes pour essais et évaluation du comportement du matériau en températures non ambiantes. Les normes applicables sont bien souvent l’ISO 6603-2 ou l’ASTM D3763, ou toute autre norme définie par les fabricants eux-mêmes. réSISTANce de fILMS pLASTIques au déchIrEMENT et à la perfOrATION Les films plastiques utilisés en emballage sont soumis à des chocs lors du remplissage ou des opérations suivantes. En cas de déchirements ou de perforations de l’emballage, le produit emballé peut être pollué. Le marché de l’emballage est en croissance dans le monde entier et la demande de matériaux nouveaux et évolués est une priorité. D’un côté, le marché réclame l’amélioration du comportement courant et de l’autre côté l’intérêt grandit pour les aspects nouveaux et innovants. Un aspect semblant intéressant sur le marché mondial est la possibilité de remplacement des matériaux synthétiques par d’autres obtenus à partir de ressources renouvelables (biopolymères). Les films minces peuvent faire l’objet d’essai par de nombreuses de méthodes différentes, selon l’aspect du film à étudier. Pour la résistance à la perforation, un système à puits de chute ou à chute de bille doit être utilisé, la résistance au déchirement peut être mesurée avec une machine d’essai de déchirement. De plus, le puits de chute doit être utilisé en association avec un impacteur instrumenté, qui permet des analyses et comparaisons supplémentaires sur le film objet de l’essai. Par exemple, la défaillance des structures en couche dans l’essai de pénétration peut être caractérisée par diverses variations de la courbe charge-déplacement après la première fissure ou dégradation. De plus, certains des films les plus courants présentent plusieurs crêtes ou variations de pente pour les essais de matériaux laminés ou chargés. réSISTANce d’adhéSION d’embALLAge médical L’industrie des dispositifs médicaux tend à utiliser toujours plus d’équipements à usage unique préemballés, par exemple instruments chirurgicaux et seringues. Pour évaluer la résistance à la traction des adhésifs utilisés dans les emballages, on se base habituellement sur une norme telle que l’ASTM F88, méthode d’essai normalisée de l’étanchéité des matériaux barrières souples. Cependant, cette norme concerne spécifiquement l’essai des matériaux et non l’essai de pièces ayant déjà été emballées. La configuration type comprend une machine de traction dotée si possible de mâchoires pneumatiques à action latérale pour leur facilité d’utilisation, leur productivité et leur meilleure répétabilité. De plus, les mâchoires pneumatiques permettent d’adapter la pression de serrage, alors que les Essai de torsion sur emballage médical Pelage adhésif 16 IESSAIS & SIMULATIONS • N° 126 • Octobre-Novembre 2016

essais et modélisation mâchoires actionnées manuellement dépendent de la force de l’opérateur. Ce montage apporte à la fois un pilotage très précis et une ligne de charge parfaitement alignée. Certains fabricants de machines d’essais proposent un module logiciel pour essai de pelage, déchirement et friction (comme par exemple le logiciel Bluehill d’Instron) qui contient des méthodes préconfigurées pour effectuer trois essais de pelage différents : pelage en T, pelage à 90 degrés et pelage à 180 degrés. Il est conseillé d’utiliser une vitesse d’acquisition des données élevée pour obtenir un profil de pelage caractérisé avec précision, ce qui permettra d’évaluer la résistance de la jonction collée par le calcul de base de la force maximum sur une crête absolue, ou d’utiliser des calculs plus avancés tels que la moyenne d’un nombre spécifique de crêtes, de creux ou d’une combinaison des deux. Pour plus de souplesse, il est nécessaire de spécifier où la mesure commence et où elle se termine, ce qui permettra au logiciel de calculer une vaste gamme de résultats. ESSAI de TracTION de Cerclage en pLASTIque Le cerclage en plastique est largement utilisé dans l’industrie de l’emballage pour regrouper les articles et les fixer à des palettes pour le transport. Il se compose principalement de polypropylène ou de polyester. Le polyester est le plus résistant des deux et constitue une alternative attrayante au cerclage métallique car il ne se corrode pas (rouille) et ne colore pas les produits. Il est également beaucoup plus léger, plus sûr et plus facile à mettre au rebut, et offre une résistance à la traction rivalisant avec celle de l’acier. Le cerclage en polyester est également résistant aux dégradations par les ultraviolets et capable de supporter une exposition prolongée aux éléments lors du stockage et du transport. Pneumatic Side Acting Grip 30 kN Puits de chute avec système antirebond Les producteurs de matériaux de cerclage doivent réaliser des essais en traction qui soulèvent de nombreux défis. La solution d’attache des éprouvettes doit fournir une force d’attache stable, une approche manuelle (serrage à la main) est donc exclue. Les forces de rupture attendues sont généralement supérieures à 12 kN pour des bandes de polyester de 25 mm. Étant donné que ces forces sont supérieures à ce que la plupart des mâchoires pneumatiques à action latérale peuvent supporter, des mâchoires hydrauliques sont habituellement utilisées dans l’industrie. Les mâchoires pneumatiques sont toutefois recherchées en raison du coût élevé des mâchoires hydrauliques, ce qui demande bien souvent d’adapter une solution pneumatique existante et de développer des mordaches conçues spécifiquement pour le cerclage en plastique. Cela permet d’éviter le fractionnement longitudinal et la rupture prématurée des éprouvettes. La gamme des essais mécaniques réalisés sur les emballages est très vaste, et les exemples cités ci-dessus ne représentent qu’un aperçu des essais réalisés (on pourrait également ajouter les essais de compression ou de torsion). Tous les jours, de nouveaux matériaux et emballages sont imaginés par les fabricants pour assurer la sécurité des produits durant leur transport, une ouverture trop facile (sécurité enfant), améliorer la préhension (par exemple pour les produits à destination des personnes âgées), ou se mettre en conformité avec de nouvelles contraintes, en particulier environnementales. Les emballages eux aussi doivent faire face à des besoins de réduction de masse tout en augmentant leur résistance mécanique et participer ainsi à l’effort de réduction des gaz à effet de serre dans les transports. Les essais mécaniques représentent donc une part importante dans leur développement, aujourd’hui et dans le futur. ● ESSAIS & SIMULATIONS • N° 126 • Octobre-Novembre 2016 I 17