Méthodes actuelles de test d'étanchéité

Méthodes actuelles de test d’étanchéité

À ce jour, il existe quatre méthodes principales pour tester l’étanchéité des emballages souples :

1/ Détection des fuites de CO₂ (automatique ou manuelle):

Il existe deux types d’équipements pouvant être utilisés:

A/ La détection automatique:

Un gaz détectable (généralement du CO₂) est injecté dans tous les emballages alimentaires. Sur un tapis roulant, chaque emballage est comprimé. Une tête de détection identifie toute fuite de CO₂. Les emballages défectueux sont rejetés.

Principaux avantages:

1. 1. Le test est non destructif, à condition que l’aliment soit compatible avec le gaz qui est injecté dans l’emballage.
  2. Il peut être installé en ligne et 100% de la production peut être testée.
  3. C’est rapide.
  4. Il n’y a pas besoin de consommables (septum).

Inconvénients:

1. 1. Aucune fuite inférieure à 500 μm n’est détectée.
  2. C’est de loin la méthode la plus coûteuse.
  3. Le CO₂ doit être injecté ou présent dans l’emballage, et l’aliment doit donc être compatible avec ce gaz.
  4. L’emballage doit être transparent.
  5. Il s’agit d’un test bon/pas bon. Aucune donnée n’est enregistrée ou fournie. Par conséquent, vous ne pouvez pas l’utiliser pour améliorer votre processus.

B/ Détection manuelle: un gaz détectable (généralement du CO₂) est injecté dans un emballage alimentaire. Un dispositif manuel est utilisé pour détecter les fuites de CO₂.

Détecteur manuel

de CO₂

Principaux avantages:

1. Localisation de la fuite.
2. Fonctionne sans consommables.

Inconvénients:

1. La détection est manuelle, et c’est très chronophage.
2. Il s’agit uniquement d’un test bon/pas bon.
3. L’aliment emballé doit être compatible avec le CO₂.

2/ Test d’immersion:

Il s’agit probablement du test d’étanchéité pour les emballages flexibles alimentaires le plus couramment utilisé dans le monde aujourd’hui. Il est conforme à la norme ASTM F2096-02 = méthode d’essai normalisée pour la détection des fuites importantes dans les emballages par pressurisation interne (essai à la bulle). La sensibilité de la méthode va jusqu’à 250 µ avec une probabilité de 81 %.

Mode opératoire : Un emballage est immergé dans un réservoir d’eau. La (les) fuite(s) est (sont) détectée(s) soit en injectant de l’air comprimé dans l’emballage souple, soit en forçant une bulle à sortir de l’emballage en le mettant sous vide. Il existe également des tests où l’emballage est immergé dans de l’encre colorée, et l’encre est ensuite aspirée dans l’emballage grâce à une mise sous vide. Un contenu taché d’encre indique qu’il y a une fuite.

Principal avantage :

Le seul avantage de la méthode d’immersion est que vous pouvez visualiser précisément où se trouve la fuite (mais ceci à condition que la fuite soit suffisamment importante pour être vue pendant la durée du test).

Principal inconvénient:

Le principal inconvénient est qu’elle ne fonctionne que pour les fuites importantes : combinées, les 4 micro-fuites de gauche sont équivalentes à un seul trou de 50 µ, et nous devons détecter au moins une fuite de 20 µ pour protéger les aliments dans l’emballage. (Les produits Astaara détectent les fuites à partir de 5 µ).

Le temps d’attente estimé pour voir une seule bulle s’échapper de l’emballage ci-dessus est de 15 minutes à une heure. Les 4 micro-fuites ne seront donc pas détectées avec un test d’immersion suivant le temps stipulé selon ASTM F2096-02. Le test sera arrêté bien avant qu’une bulle ne s’échappe.

Si l’aliment est emballé sous atmosphère modifiée, la recette de gaz s’échappera comme s’il s’agissait d’une seule fuite de 50 µ, ce qui est plus que suffisant pour compromettre la durée de conservation.

Qui plus est, l’humidité pourra pénétrer dans l’emballage.

Autres inconvénients:

1. Le cycle est très long, et vous ne savez pas si vous devez attendre pour voir une fuite. La plupart du temps, le test sera arrêté avant que quelque chose ne se produise.
2. Le succès de l’opération dépend entièrement de la compétence et de l’attention de l’opérateur – pas d’automatisation possible.
3. Il n’y a pas de mesure de la taille de la fuite. Aucune donnée n’est disponible pour améliorer l’intégrité de l’étanchéité.
4. Il y a un risque de contamination par l’eau (l’eau est interdite à proximité des lignes de production dans la plupart des pays).
5. Elle nécessite des consommables (septum).

3/ Contrôle d’étanchéité par chute de pression:

80% des appareils de détection de fuites industriels utilisent aujourd’hui le contrôle d’étanchéité par mesure par chute de pression

Cette méthode est très efficace pour mesurer les fuites pour les produits qui sont rigides, et dont la forme ne change pas lorsqu’ils sont mis sous pression.

Mode opératoire : Un emballage est mis sous pression avec de l’air comprimé. Lorsque la pression atteint la valeur de référence, la valve est fermée et un capteur de pression mesure s’il y a une chute de pression dans le circuit fermé. S’il n’y a pas de chute de pression, il n’y a pas de fuite.

(a) = alimentation en air (b) = vanne

Principal avantage:

Il y a des données.

Principal inconvénient

Mesurer précisément une fuite en mesurant la chute de pression n’est précis et fiable que si le volume de l’échantillon ne change pas pendant la mesure.

L = (V x P) / ΔT <=======> Fuite = Volume x Pression sur une période de temps.

L = valeur de la fuite. V = volume de l’échantillon. P = pression. T = temps.

Pour une mesure précise, le volume doit être constant pendant que les changements de pression sont mesurés.

La « chute de pression » n’est donc pas adaptée aux emballages souples, car le volume change pendant le test. La méthode est suffisante pour identifier s’il y a une fuite ou non, mais la mesure ne sera pas très précise.

Autres inconvénients:

1. 1. Cette méthode est sensible au volume mesuré. La même fuite de 30µ sera détectée sur un échantillon de 0,5 litre, mais pas sur un échantillon de 3 litres.
  2. Le volume testé est le volume après la fermeture de la vanne, ce qui signifie qu’il inclut le volume d’air dans le tuyau, qui pour les petits échantillons peut être la moitié du volume testé. Cela réduit la sensibilité globale.
  3. Il nécessite des consommables (septum).

Conclusion: les détecteurs de fuites utilisant la « le contrôle d’étanchéité par mesure par chute de pression » ont été à l’origine développés pour des applications industrielles beaucoup plus importantes, comme par exemple des pièces automobiles avec des boîtiers rigides. Ils peuvent détecter des fuites dans les emballages souples, mais ne sont cependant pas adaptés pour les mesurer très précisément.

4/ Mesure du débit à pression constante:

La mesure du débit à Pression constante est la seule méthode fiable pour mesurer une fuite dans un emballage flexible. Elle est conforme à la norme DIN 55508-1 du 01/02/2018. Le contrôle d’étanchéité des emballages souples est une application relativement peu importante quand on la compare au contrôle d’étanchéité des pièces automobiles par exemple. Très peu de Fabricants d’équipements de contrôle d’étanchéité proposent donc des équipements utilisant cette méthode.

(1) = débit (a) = source de pression constante

(b) = Débitmètre massique (c) = échantillon

Mode opératoire : Un échantillon est mis sous pression avec de l’air comprimé provenant d’une source de pression d’air constante. Une fois l’échantillon entièrement gonflé, le débit s’arrête et le capteur de débit massique indique zéro « S’IL N’Y A AUCUNE FUITE ».

Cependant, si l’échantillon fuit, les molécules (le débit) continueront à traverser le débitmètre massique après que l’échantillon ait fini de se gonfler totalement, et la valeur du débit détecté par le débitmètre massique après que l’échantillon ait été entièrement gonflé sera égale à la valeur de la fuite.

Principal avantage:

Il peut être utilisé pour tester tout type de produit, boîtier solide ou emballage souple.

Inconvénient:

Il ne permet pas de localiser précisément l’emplacement de la fuite.

5/ Conclusion.

Parmi les quatre méthodes traditionnelles ci-dessus utilisées pour identifier et mesurer les fuites, seule la » mesure de débit à pression constante » est adaptée et fiable pour tester les emballages souples.

C’est cette méthode qui a été retenue pour développer la gamme de produits Astaara, assurant une précision et une fiabilité totales.