Qu'est-ce qu'un couplemètre ? Guide de la mesure du couple des bouchons

Un couplemètre est un instrument de mesure qui détermine la force de rotation nécessaire pour serrer ou desserrer un bouchon à vis sur un contenant. Il mesure le couple appliqué par la visseuse et le couple dont le consommateur aura besoin pour ouvrir l'emballage. Les couplemètres sont des équipements courants des laboratoires de contrôle qualité dans les industries des boissons, de l'alimentaire, de la cosmétique et de la pharmacie.

Comment fonctionne un couplemètre ?

Le contenant est maintenu fermement sur un plateau de mesure pendant que le bouchon est tourné, à la main ou par un moteur. Sur les couplemètres électroniques, un capteur de couple convertit la force de torsion en signal électrique, et l'instrument affiche la valeur, généralement le pic atteint pendant le test. Les couplemètres mécaniques, comme le TMV-ECO, utilisent un ressort.

Couple d'ouverture : le couple nécessaire pour dévisser le bouchon, aussi appelé couple de dévissage.

Couple de fermeture : le couple utilisé pour serrer le bouchon, comme le fait une tête de vissage sur la ligne, aussi appelé couple d'application.

Couple de déblocage et de rupture : sur les bouchons munis d'une bague d'inviolabilité, la courbe d'ouverture présente deux pics. Le premier est le couple de déblocage, lorsque le bouchon commence à tourner. Le second est le couple de rupture, lorsque les ponts entre le bouchon et sa bague se rompent.

Un couplemètre doit mesurer uniquement le couple autour de l'axe du bouchon. Les couplemètres AT2E utilisent un système mécanique spécial qui annule la plupart des influences non coaxiales et de la charge verticale sur la mesure, afin que le résultat dépende le moins possible de la façon dont l'opérateur tient le contenant.

Principales applications

Boissons : contrôle du vissage des bouteilles PET et verre avec bouchons à vis, bouchons sport et bouchages à bague d'inviolabilité.

Cosmétique et pharmacie : pots, flacons et fioles à petits bouchons à vis, pour lesquels un mode de mesure haute précision aux faibles valeurs de couple est utile.

Réglage des lignes de bouchage : vérifier que chaque tête de vissage applique le bon couple, directement sur la ligne.

Étalonnage : vérifier la précision des couplemètres par rapport à un couple de référence.

Notions clés : couple d'application, couple de dévissage et précision

Le couple d'application et le couple de dévissage ne sont pas identiques. Après le bouchage, le bouchon et son joint se relâchent : le couple de dévissage est donc généralement inférieur au couple d'application, et il continue d'évoluer pendant les premières heures et les premiers jours. Les laboratoires notent donc le moment de chaque mesure, et beaucoup suivent une méthode d'essai comme l'ASTM D2063 pour la rétention du couple.

Un couple trop faible peut provoquer des fuites et, pour les boissons gazeuses, une perte de CO2. Un couple trop élevé rend l'emballage difficile à ouvrir et peut endommager le bouchon ou son filetage.

Le couple s'exprime en kgf·cm, N·m, N·cm ou in·lbs. 1 N·m équivaut à 10,2 kgf·cm, soit 8,85 in·lbs.

La précision est généralement donnée en pourcentage de la pleine échelle. Sur le TMV7 d'AT2E, qui mesure de 0 à 99,00 kgf·cm avec une précision de 0,2 % P.E., l'erreur possible est d'environ 0,2 kgf·cm sur toute la plage. Pour les très petits bouchons, le TMV7 dispose aussi d'un mode haute précision de 0,030 à 4,000 kgf·cm.

Mesure manuelle ou automatique ?

Quiconque a déjà ouvert un bocal chez soi sait que le résultat dépend de la main : tourner vite ou lentement, serrer le bocal ou non, et l'effort ressenti change. Il en va de même au laboratoire. Avec un couplemètre manuel, la vitesse et la prise varient d'un opérateur à l'autre.

Les couplemètres automatiques suppriment cette influence humaine. Le bouchon est saisi par un serrage pneumatique, la tête de mesure s'adapte à la hauteur de l'échantillon, la vitesse de rotation est réglée (de 0,3 à 10,0 tr/min sur l'ADATMV-ECO) et le zéro est remis automatiquement avant chaque cycle. L'opérateur place l'échantillon et appuie sur le bouton de démarrage.

Une troisième approche mesure le couple là où il est appliqué. Une bouteille dynamométrique de couple, comme la BT ETA TORQUE, est installée sur la ligne après la remplisseuse et passe sous les têtes de vissage comme une vraie bouteille. Elle mesure le couple dans les conditions réelles de vitesse et de charge verticale, sans démonter la machine.

L'étalonnage du couplemètre

Un couplemètre s'étalonne par rapport à une référence de couple plus précise que le couplemètre lui-même. Entre deux étalonnages, une vérification rapide confirme qu'il mesure toujours correctement :

1. Installer une référence de couple, comme la BT ETA TORQUE ECO (précision ±0,5 in·lbs), sur le plateau de mesure du couplemètre.

2. Tourner lentement et régulièrement dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture.

3. Comparer la valeur affichée par le couplemètre avec la valeur de réglage de la référence, et noter l'écart.

Les couplemètres AT2E TMV et ADATMV sont livrés avec un certificat d'étalonnage COFRAC. Si un couplemètre présente un écart supérieur à la limite acceptable, il doit être ajusté et réétalonné avant d'être réutilisé.

Les couplemètres AT2E

AT2E fabrique ses propres couplemètres depuis 1991, à l'origine à la demande d'un fabricant de cosmétiques. La gamme couvre la mesure manuelle, automatique et en ligne :

• TMV7 : couplemètre électronique à écran tactile, de 0 à 99,00 kgf·cm, précision 0,2 % P.E., mode couple de déblocage et de rupture.

• TMV8 : couplemètre électronique, de 0 à 99,00 kgf·cm, précision 0,5 % P.E.

• TMV-ECO : couplemètre entièrement mécanique à ressort, de 0 à 25 in·lbs, sans électricité.

• ADATMV-ECO : couplemètre semi-automatique avec démarrage par un seul bouton ; son logiciel est conçu pour répondre aux exigences de la FDA 21 CFR Part 11.

• ADATMV5 : couplemètre automatique monoposte avec 7 cycles de mesure.

• BT ETA TORQUE : bouteille dynamométrique de couple pour têtes de vissage, de 0 à 60,00 kgf·cm.

• TORQUE CHECK : contrôleur de couple portatif pour couplemètres, bouchons et têtes de vissage.

• BT ETA TORQUE ECO : bouteille de référence de couple de 1 à 15 in·lbs, pour vérifier tout couplemètre.

Conclusion

Le couple est l'une des mesures les plus simples sur un emballage fermé, et l'une des plus révélatrices : il montre si la visseuse fonctionne correctement et si le consommateur pourra ouvrir le produit. Mesuré avec un instrument stable et étalonné, à un moment connu après le bouchage, il donne des résultats comparables d'une équipe, d'une ligne ou d'un site à l'autre.

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