Qu'est-ce qu'un test de fissuration sous contrainte ? Guide du contrôle des fonds de bouteilles PET
Un test de fissuration sous contrainte mesure la résistance du fond d'une bouteille PET à la fissuration lorsqu'il est sous pression et au contact d'un liquide agressif. Il s'applique aux bouteilles PET soufflées pour boissons gazeuses, dont le fond reste sous la pression du CO2 pendant toute la vie du produit. Le test accélère une défaillance qui pourrait sinon apparaître longtemps après le remplissage, afin que les fabricants de bouteilles et les embouteilleurs puissent estimer le comportement à long terme de leurs bouteilles.
Comment fonctionne un testeur de fissuration sous contrainte ?
La bouteille est remplie d'eau et mise sous pression, et son fond est immergé dans une solution diluée d'hydroxyde de sodium (NaOH, soude). AT2E recommande une solution de NaOH à 0,200 %. Le testeur enregistre ensuite, pour chaque bouteille, le temps et la pression auxquels elle cède, jusqu'à la fin de la durée de test prédéfinie.
Les SCT-PLC et SCT-D d'AT2E proposent deux séquences de test :
Mode PS : la bouteille est d'abord mise sous pression et maintenue pendant un temps défini, par exemple 5 minutes. Le fond est ensuite immergé dans la solution, la pression étant maintenue.
Mode SP : le fond est d'abord immergé dans la solution, puis la bouteille est mise sous pression selon les réglages du cycle.
Une défaillance se manifeste par une fuite. Sur le SCT-D d'AT2E, la position d'une bouteille qui fuit est signalée à l'écran, sa mise en pression s'arrête, et la pression et le temps de fuite s'affichent.
Principales applications
Bouteilles de boissons gazeuses : contrôle de la résistance à la fissuration sous contrainte des fonds de bouteilles PET.
Conception des bouteilles et des préformes : comparaison de différents fonds ou de différentes préformes avant la production.
Contrôle du soufflage : vérification des bouteilles après un changement de réglages, de moules ou de matière.
Contact avec des liquides alcalins : évaluation du comportement des bouteilles au contact de produits alcalins, comme certains lubrifiants de convoyeurs et produits de nettoyage.
Notions clés : contrainte, contact chimique et temps jusqu'à la rupture
Contrainte : le fond d'une bouteille de boisson gazeuse supporte la pression du CO2, et son centre est la partie la moins étirée de la bouteille lors du soufflage. Cette combinaison en fait la zone la plus sensible à la fissuration.
Fissuration sous contrainte environnementale : un plastique sous contrainte se fissure beaucoup plus vite au contact de certains produits chimiques qu'à l'air. Pour le PET, les liquides alcalins sont typiques : c'est pourquoi le test utilise de la soude.
Temps jusqu'à la rupture : le résultat du test est le temps pendant lequel chaque bouteille tient avant de fuir, et le nombre de bouteilles qui cèdent avant la fin du test. Les résultats varient d'une bouteille à l'autre : plusieurs bouteilles sont donc testées en même temps. Les testeurs de fissuration sous contrainte AT2E ont plusieurs postes, jusqu'à 26 sur le SCT-D.
Précision de la pression : le SCT-D contrôle la pression de test de 0 à 6 bar avec une précision de ±0,5 % P.E. et une résolution de 0,01 bar, tandis que le SCT-ECO, mécanique, a une précision de ±2,5 % P.E.
Pression et chimie : pourquoi les bouteilles se fissurent
Suspendez un poids à une feuille de papier : elle tient. Déposez une goutte d'eau là où le papier est tendu : il se déchire à cet endroit. Le poids seul et l'eau seule ne faisaient aucun dégât ; ensemble, ils ont trouvé le point le plus faible.
La fissuration sous contrainte fonctionne de la même manière. Ni la pression dans la bouteille ni le liquide alcalin ne suffisent seuls à casser un fond bien fabriqué, mais ensemble ils ouvrent de petites fissures aux points les plus sollicités, et ces fissures grandissent jusqu'à ce que la bouteille fuie. La température accélère aussi le phénomène : le test se fait donc dans des conditions contrôlées, ce qui rend les résultats comparables d'un test à l'autre.
L'étalonnage du testeur de fissuration sous contrainte
Un testeur de fissuration sous contrainte doit maîtriser trois paramètres : la pression, la solution et la température.
Comparer la lecture de pression de chaque poste avec un indicateur de référence certifié à plusieurs pressions.
Préparer la solution à la concentration spécifiée, la contrôler, et vérifier le volume de solution dans chaque bac.
Vérifier la température de test, noter tous les écarts, et ajuster ou réétalonner s'ils dépassent la limite acceptable.
Une solution fraîche et des bacs propres font partie de la méthode : une solution dont la concentration a changé donne des résultats qui ne sont plus comparables aux tests précédents.
Les testeurs de fissuration sous contrainte AT2E
Les testeurs de fissuration sous contrainte AT2E vont du modèle mécanique au système entièrement automatique :
SCT-PLC : testeur de fissuration sous contrainte piloté par automate, avec remplissage automatique d'eau et de solution, modes PS et SP, de 0 à 6 bar, durée de test de 0 à 200 minutes, mono ou multipostes.
SCT-D : testeur de fissuration sous contrainte multipostes, de 1 à 26 postes, de 0 à 6 bar, précision ±0,5 % P.E., jusqu'à 100 heures par étape.
SCT-ECO : testeur de fissuration sous contrainte entièrement mécanique, sans électricité (alimentation en air comprimé de 7 à 8 bar), de 1 à 12 postes, de 0 à 6 bar, précision ±2,5 % P.E.
Conclusion
La fissuration sous contrainte est une défaillance lente qui commence à un endroit difficile à voir : le centre du fond. Un test de fissuration sous contrainte la reproduit en laboratoire dans des conditions contrôlées. Avec une pression maîtrisée, une solution à la bonne concentration et assez de bouteilles par test, il donne une estimation du comportement d'un fond et d'un procédé de soufflage pendant toute la vie du produit.
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