| Principes généraux:
la
détection de fuite dans un
emballage se fait en appliquant
un différentiel de pression
entre l’intérieur et
l’extérieur du contenant
et en mesurant l’évolution
de ce différentiel dans le
temps.
le différentiel de pression
peut être réalisé:
-soit en faisant le vide
autour de l’emballage
(scellé hermétiquement)
dont la pression interne est différente
du vide ; la différence de
pression à laquelle sont
soumises les parois du contenant
est alors égal à :
Pression de l’emballage (généralement,
égale à la pression
atmosphérique) - Pression
de mise sous vide (externe ; comprise
entre –200 et –950mbar
relatifs );
-soit en appliquant une pression
de “gonflage” dans
l’emballage, placé
dans l’air ambiant; la différence
de pression à laquelle sont
soumises les parois du contenant
est alors égal à :
Pression de gonflage (interne) -
Pression atmosphérique (externe);
Principe du test d’étanchéité
par mise sous vide :
Mise en oeuvre matériel:
L’emballage à tester est placé dans une
enceinte hermétique, reliée
à un circuit de vide durant
la phase de mise sous vide.
Cette enceinte est du type rigide
(cloche usinée pour épouser
les formes extérieurs de
l’emballage) dans le cas d’emballages
solides (flacons en verre scellés,
fûts métalliques bouchés,
...); elle est de type souple dans
le cas d’emballages non rigides
(sachets plastiques, barquettes
souples, ...) et vient se plaquer
sur l’emballage lors de la
mise sous vide, permettant à
la pression atmosphérique
de s’appliquer contre l’emballage
(pas de déformation de l’emballage
souple).
Dans les 2 types d’enceinte,
le but recherché est de réduire
le volume soumis au vide
Courbe P=f(t):
La courbe typique de l’évolution de la pression
dans l’enceinte soumise au
vide en fonction du temps, lors
d’un cycle de test d’étanchéité,
est la suivante:
Zone 1 = période
de mise sous vide durant laquelle
l’enceinte est vidée
de son
air;
Zone 2
= instabilité de la pression
après fermeture du circuit
de vide, due aux phénomènes
d’inertie et de front de pression;
Zone 3=
zone de stabilisation à forte
pente de remontée de pression,
due à des phénomènes
thermodynamiques et d’amortissement
de front de pression;
Zone 4
= zone de stabilisation à
faible pente de remontée
de pression (amortissement des phénomènes
de la zone 3);
Zone 5
= stabilisation complète
de la pression dans l’enceinte
(pression = constante)
Recherche de fuite:
La recherche d’une fuite dans l’emballage consiste
à détecter une pente
plus forte dans les zones 3, 4,ou
5 que la pente typique d’un
emballage étanche; en effet,
une fuite d’air (de l’emballage
vers l’enceinte) va générer
une remontée de pression
dans le volume de l’enceinte.
Comparaison courbe typique / courbe avec fuite:
l’estimation
de la pente se fait par la mesure
P2-P1 durant une période
t2-t1;
la différenciation entre
la pente typique et la pente avec
fuite est d’autant plus détectable
que l’on se rapproche de la
zone 5;
ainsi, par exemple, une fuite correspondant
à une pente de +2mbar/s sera
plus difficilement décelable
dans la zone 3 ayant une pente typique
de +18mbar/s ( la fuite représentant
seulement 10% de la pente totale
observée ) que dans la zone
4 ayant une pente typique de +6mbar/s
( la fuite représentant 25%
de la pente totale ); une même
fuite de +2mbar/s représentera
100% de la pente dans la zone 5.
La zone de détection choisie,
en process industriel, est la zone
4 (imprécision dans la zone
3, cadence de production incompatible
avec l’attente de la zone
5).
Cas des fuites très importantes:
L’air s’échappant alors très rapidement,
la pression dans l’enceinte
est vite égale à la
pression dans l’emballage,
dès la zone de temps 4; on
mesure alors une pente nulle comme
si l’emballage était
étanche;
la solution pour détecter
ces grosses fuites consiste à
mesurer un seuil minimum de vide
présent dans l’enceinte,
dans la zone 4.
Principe du test d’étanchéité
par mise sous pression :
Mise en oeuvre matériel:
Après obturation éventuelle de ses ouvertures
(phase de bouchonnage), le conteneur
à tester est mis sous pression
(gonflage) par introduction d'air
(de 50 mbars à 10 bars).
Courbe P=f(t):
La courbe typique de l’évolution de la pression
dans le produit à contrôler,
lors d’un cycle de test d’étanchéité,
est la suivante:
Zone 1 = période
de gonflage durant laquelle l’emballage
est soumis à la pression
de gonflage;
Zone 2
= instabilité de la pression
après fermeture du circuit
de gonflage, due aux phénomènes
d’inertie et de front de pression;
Zone 3=
zone de stabilisation à forte
pente de chute de pression, due
à des phénomènes
thermodynamiques et d’amortissement
de front de pression;
Zone 4
= zone de stabilisation à
faible pente de chute de pression
(amortissement des phénomènes
de la zone 3 );
Zone 5
= stabilisation complète
de la pression dans l’emballage
( pression = constante );
Recherche de fuite:
La recherche d’une fuite dans l’emballage consiste
à détecter une pente
plus forte dans les zones 3, 4,ou
5 que la pente typique d’un
emballage étanche; en effet,
une fuite d’air va générer
une chute de pression dans le volume
testé, selon la loi des gaz
parfaits: PV = Constante (à
température constante).
Comparaison courbe typique / courbe avec fuite:
l’estimation de la pente se
fait par la mesure P2-P1 durant
une période t2-t1;
la différenciation entre
la pente typique et la pente avec
fuite est d’autant plus détectable
que l’on se rapproche de la
zone 5;
ainsi, par exemple, une fuite correspondant
à une pente de -2mbar/s sera
plus difficilement décelable
dans la zone 3 ayant une pente typique
de -18mbar/s ( la fuite représentant
seulement 10% de la pente totale
observée ) que dans la zone
4 ayant une pente typique de -6mbar/s
( la fuite représentant 25%
de la pente totale ); une même
fuite de -2mbar/s représentera
100% de la pente dans la zone 5.
La zone de détection choisie,
en process industriel, est la zone
4 ( imprécision dans la zone
3, cadence de production incompatible
avec l’attente de la zone
5 ).
Cas des fuites très importantes:
L’air s’échappant alors très rapidement,
la pression dans l’emballage
est vite égale à la
pression atmosphérique, dès
la zone de temps 4; on mesure alors
une pente nulle comme si l’emballage
était étanche;
la solution pour détecter
ces grosses fuites consiste à
mesurer un seuil minimum de pression
présente dans l’emballage
dans la zone 4.
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