Chargement par le haut (écrasement de la colonne)

L'essai de charge supérieure, également connu sous le nom d'essai d'écrasement de colonne, est une méthode utilisée pour évaluer la capacité d'un composant d'emballage à résister à une force de compression verticale sans se déformer ou se rompre. Dans sa forme la plus courante, le test consiste à appliquer une charge contrôlée depuis le haut de l'échantillon, souvent une bouteille, un bocal, un plateau rigide ou un contenant similaire, jusqu'à ce qu'il atteigne une déformation spécifiée ou qu'il subisse une défaillance structurelle.

Un dispositif d'essai typique se compose d'un banc d'essai vertical motorisé, d'un plateau de compression, d'un capteur calibré pour mesurer la force et de dispositifs d'alignement pour s'assurer que la charge est appliquée uniformément le long de l'axe vertical du conteneur. L'objectif est de reproduire les forces de compression que les emballages peuvent rencontrer lors du bouchage, de l'empilage, du transport ou du stockage.

Bien qu'il soit apparenté à d'autres tests de compression tels que le test d'écrasement des boîtes, le test de charge supérieure s'intéresse spécifiquement à la résistance des colonnes plutôt qu'à l'écrasement de la surface ou des bords. Cela le rend particulièrement pertinent pour les conteneurs rigides ou semi-rigides où la performance de la charge axiale est essentielle pour maintenir l'intégrité et la sécurité du produit.

Des normes telles que ASTM D2659, EN 22872 et ISBT PTC-0002 définissent des procédures et des critères de performance pour la réalisation de ces essais sur les matériaux d'emballage, garantissant ainsi la répétabilité et la comparabilité des résultats dans tous les environnements d'essai.

Les essais en charge supérieure jouent un rôle essentiel dans la conception des emballages, l'assurance qualité et la conformité. Il permet de

• Vérifier que les contenants peuvent résister aux forces de compression pendant le bouchage, lorsque le couple de fermeture peut générer une pression axiale importante. Par exemple, les bouteilles de boissons en PET peuvent devoir résister à une force de 200 à 400 N pendant le processus de bouchage.
• Veiller à ce que l'emballage conserve son intégrité pendant l'empilage, le stockage ou le transport, afin d'éviter toute déformation ou tout effondrement.
• Soutenir les initiatives d'allègement en permettant aux fabricants de réduire l'utilisation de matériaux sans compromettre les performances.
• Prévenir les dommages coûteux aux produits ou les risques pour la sécurité causés par une défaillance de l'emballage sous charge.
• Réduire les déchets en identifiant les problèmes de conception ou de fabrication dès le début du cycle de production.

Les industries telles que l'alimentation et les boissons, les articles ménagers, les emballages médicaux et les emballages durables s'appuient toutes sur les essais en charge supérieure pour valider la sécurité des produits, améliorer la satisfaction des consommateurs et se conformer aux normes sectorielles.

Équipement et configuration

L'équipement essentiel pour un essai de charge supérieure comprend les éléments suivants :

• Un banc d'essai vertical motorisé pour appliquer une force de compression à une vitesse contrôlée.
• Unplateau ou des dispositifs decompression pour répartir uniformément la force sur la surface supérieure de l'échantillon.
• Une cellule de charge pour mesurer avec précision la force appliquée.
• Guides d'alignement et supports de conteneurs pour garantir que l'échantillon reste centré et stable.

Le contrôle de la vitesse est crucial. Les normes d'essai spécifient la vitesse à laquelle la charge doit être appliquée pour simuler les conditions réelles. Par exemple, les tests sur les bouteilles nécessitent souvent une application lente et régulière de la force pour simuler les pressions de bouchage ou d'empilage.

Méthode étape par étape

• Conditionnez les échantillons à une température et une humidité standard pour garantir des résultats cohérents.
• Placez l'échantillon sur la plate-forme d'essai ou le support, en veillant à ce qu'il soit correctement aligné sous le plateau de compression.
• Réglez les paramètres de l'essai dans le logiciel de contrôle, y compris la vitesse d'application de la charge et les critères du point final.
• Appliquer la charge verticalement à la vitesse spécifiée jusqu'à la rupture ou jusqu'à ce qu'une limite de déformation prédéterminée soit atteinte.
• Enregistrer la charge maximale et les valeurs de déformation via le logiciel pour analyse.
• Répétez l'essai sur plusieurs spécimens pour évaluer la répétabilité et la fiabilité statistique.

Les systèmes modernes intègrent souvent un logiciel de contrôle avancé, permettant la saisie automatisée des données, le tracé en direct des courbes force-déformation et la détermination immédiate de la réussite ou de l'échec par rapport à des critères définis.

Expertise en matière de charge verticale et de résistance axiale

Mecmesin propose des systèmes de test de charge axiale dédiés, largement utilisés pour les bouteilles en PET, les plateaux rigides et les matériaux d'emballage biosourcés tels que le PLA et le rPET. Les systèmes tels que l'OmniTest et le MultiTest-dV sont conçus pour fournir des résultats précis et répétables pour le contrôle qualité, la recherche et le suivi de la production.

Conforme aux normes et configurable

Les équipements Mecmesin sont conformes aux principales normes industrielles, notamment ASTM D2659, EN 22872 et ISBT PTC-0002. Les cadres d'essai et les montages peuvent être configurés pour s'adapter à une large gamme de types d'emballages et de géométries, des petits flacons pharmaceutiques aux grandes bouteilles de boissons.

Des équipements de précision et des logiciels intelligents

Les bancs d'essai Mecmesin, associés à des capteurs de haute précision, peuvent mesurer des forces allant de quelques newtons à plusieurs kilonewtons. La plateforme logicielle VectorPro permet de programmer des routines, d'établir des graphiques en temps réel, d'automatiser les analyses de réussite ou d'échec et d'exporter les données en toute sécurité pour répondre aux exigences de conformité et d'audit.

Une assistance technique globale

Au-delà de l'équipement, Mecmesin propose des services de conseil avant-vente, de conception de montages personnalisés, d'étalonnage, de formation des opérateurs et d'assistance technique dans le monde entier. Cela permet de s'assurer que les systèmes d'essai sont non seulement installés correctement, mais qu'ils continuent à fonctionner de manière optimale tout au long de leur durée de vie.

ASTM D2659

Spécifie la méthode de détermination de la résistance à l'écrasement de la colonne des récipients thermoplastiques soufflés. Elle définit les paramètres de conditionnement, d'alignement et d'application de la charge pour garantir des résultats reproductibles.

EN 22872

Décrit la procédure d'essai de compression verticale des emballages et des fermetures. Elle s'applique à une large gamme de types de contenants et contribue à la conformité internationale en matière de qualité.

ISBT PTC-0002

Méthode volontaire établie par l'International Society of Beverage Technologists. Elle fournit des lignes directrices pour l'évaluation comparative de la résistance axiale des bouteilles en PET, en particulier dans l'industrie des boissons.

Bouteilles et bouchons en plastique

Dans la fabrication des boissons et des produits ménagers, les tests de charge supérieure sont essentiels pour confirmer que les bouteilles peuvent supporter le processus de bouchage sans se déformer. Il permet également de vérifier la résistance à l'empilage pour le transport sur palettes. Le test de rétention de couple est souvent effectué en même temps que le test de charge supérieure pour s'assurer que les bouchons restent bien en place au fil du temps.

PLA et matériaux recyclables

Les matériaux d'emballage durables tels que le PLA et le PET recyclé ont des propriétés mécaniques différentes de celles des plastiques traditionnels. Les essais de charge maximale permettent de s'assurer que ces alternatives répondent aux exigences de performance tout en soutenant les objectifs environnementaux.

Systèmes d'emballage médical

Les plateaux médicaux rigides, les blisters et les conteneurs stériles doivent résister à la déformation pour éviter la contamination et maintenir la sécurité. Les essais de charge verticale permettent de vérifier que ces emballages peuvent résister aux forces verticales rencontrées lors du stockage, du transport et de la manutention.

Les tests de charge supérieure constituent une mesure vitale de la performance des emballages, aidant les ingénieurs et les équipes qualité à optimiser les conceptions, à se conformer aux réglementations et à garantir la sécurité des produits. Mecmesin propose des solutions sur mesure, depuis les bancs d'essai standard jusqu'aux montages personnalisés et aux configurations logicielles, en s'appuyant sur un support technique mondial. Pour obtenir des conseils sur le choix du système le mieux adapté à votre application, contactez un expert Mecmesin.