Qu'est-ce qu'un test d'éclatement ? Guide des essais de pression interne des emballages
Un test d'éclatement mesure la pression interne qu'un contenant peut supporter avant de se déformer ou de se rompre. La bouteille, la canette ou le fût est rempli d'eau, fermé, puis la pression intérieure est augmentée jusqu'à une valeur fixée ou jusqu'à la rupture du contenant. Les testeurs d'éclatement, aussi appelés testeurs d'explosion, sont des instruments courants chez les fabricants et les utilisateurs de bouteilles PET, de bouteilles en verre, de bombes aérosols et de canettes.
Comment fonctionne un testeur d'éclatement ?
Le contenant est rempli d'eau et fixé de façon étanche sur une tête de serrage. On utilise de l'eau plutôt que de l'air parce qu'elle est presque incompressible : lorsque le contenant cède, très peu d'énergie stockée est libérée, ce qui rend le test beaucoup plus sûr.
Le testeur augmente ensuite la pression et l'enregistre tout au long du test. Deux types de test sont courants :
Test d'épreuve : la pression est montée jusqu'à une valeur prédéfinie et maintenue pendant un temps donné. Le contenant est conforme s'il ne fuit pas et ne se rompt pas.
Test jusqu'à destruction : la pression continue d'augmenter jusqu'à l'éclatement du contenant, et la pression d'éclatement est enregistrée.
Pour les contenants en verre, la norme ISO 7458:2004 spécifie deux méthodes : la méthode A applique une pression interne uniforme pendant une durée prédéterminée, et la méthode B applique une pression interne qui augmente à une vitesse constante prédéterminée.
Principales applications
Bouteilles PET pour boissons gazeuses : la bouteille doit supporter la pression du CO2 pendant le remplissage, le transport et le stockage sans éclater ni trop se dilater.
Bouteilles en verre : contrôle de la résistance à la pression interne des contenants en verre selon l'ISO 7458.
Bombes aérosols : mesure de la pression à laquelle le cône et le dôme se déforment, puis de la pression d'éclatement.
Canettes et fonds : mesure de la résistance à la pression du dôme de la canette et des fonds.
Fûts : test de fûts jusqu'à 20 L avec la version fût du PBBT-2 (PBBT-2-K).
Notions clés : pression d'éclatement, expansion et vitesse de montée
La pression d'éclatement est la pression à laquelle le contenant cède. C'est le résultat le plus courant, mais pas le seul.
Expansion volumique : sous pression, une bouteille PET s'étire avant d'éclater. Le PBBT-2 d'AT2E affiche les courbes de pression et d'expansion volumique pendant le test, ce qui montre de combien la bouteille grossit avant de céder.
Vitesse de montée : la vitesse à laquelle la pression augmente modifie le résultat, car le PET se déforme lentement sous une charge constante. En mode rampe de remplissage du PBBT-2, la bouteille est rapidement mise à une pression initiale et maintenue pendant un temps donné (par exemple 13 secondes), comme sur une ligne de remplissage. La pression augmente ensuite à une vitesse fixée, par exemple 0,7 bar par seconde, jusqu'à l'éclatement de la bouteille ou jusqu'à la pression ou au volume maximal.
La plage et la résolution dépendent du contenant. Le PBBT-2 mesure de 0 à 20 bar avec une résolution de 0,01 bar, tandis que les testeurs d'éclatement de bouteilles en verre vont jusqu'à 60 bar avec une résolution de 0,1 bar.
Une boisson gazeuse est un petit réservoir sous pression
Le CO2 dissous dans une boisson crée une pression dans la bouteille, et cette pression augmente avec la température : une bouteille laissée dans un camion surchauffé subit beaucoup plus de contraintes qu'une bouteille au réfrigérateur. Un test d'éclatement vérifie que le contenant garde une marge de sécurité au-dessus des pressions qu'il rencontrera en conditions réelles, y compris pendant le remplissage, lorsque la pression monte très vite.
Le PET et le verre cèdent de façons très différentes. Comme un ballon de baudruche, une bouteille PET commence par grossir, puis cède à son point le plus faible. Le verre ne s'étire pas : une bouteille en verre se brise soudainement, souvent à partir d'un petit défaut ou d'une rayure en surface. C'est pourquoi les testeurs d'éclatement pour le verre ont des portes de sécurité et des bacs qui recueillent les éclats.
L'étalonnage du testeur d'éclatement
Le capteur de pression se vérifie par rapport à un manomètre de référence de précision :
Raccorder un manomètre de précision au circuit de test.
Appliquer plusieurs pressions sur toute la plage de mesure et comparer les deux lectures.
Sur les testeurs qui mesurent l'expansion volumique, vérifier le volume avec une fiole d'étalonnage graduée.
Le pack d'étalonnage optionnel du PBBT-2 comprend le manomètre de précision, la fiole d'étalonnage graduée et une entretoise. Si les écarts dépassent la limite acceptable, le testeur doit être ajusté avant d'être réutilisé.
Les testeurs d'éclatement AT2E
Les testeurs d'éclatement AT2E couvrent les contenants en PET, en verre et en métal :
PBBT-2 : testeur d'éclatement de bouteilles PET, de 0 à 20 bar, modes rampe de remplissage, éclatement et personnalisé, bouteilles jusqu'à 3 L.
PBBT-ECO : testeur d'éclatement de bouteilles PET sans électricité, de 0 à 20 bar.
GBBT-1 et GBBT-2 : testeurs d'éclatement de bouteilles en verre, de 0 à 60 bar, à un ou deux postes, selon l'ISO 7458.
GBBT-AUTO : testeur d'éclatement automatique de bouteilles en verre, pour des tests sans surveillance.
ACBT-1 : testeur d'éclatement de bombes aérosols, de 0 à 40 bar ; les pressions de cône, de dôme et d'éclatement sont enregistrées automatiquement.
CEBT-1 : testeur de flambage de canettes et de fonds, de 0 à 10 bar.
Conclusion
Un test d'éclatement répond à une question simple : quelle pression le contenant peut-il supporter avant de céder ? La réponse dépend du matériau, du mode de test et de la vitesse de mise en pression. Choisir une méthode qui reflète les conditions réelles de remplissage et de stockage, et garder le capteur de pression étalonné, rend les résultats utiles pour la production.
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