Analyse des défaillances des emballages verre et polymère

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Lucile Bonin
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1 Analyse des défaillances des emballages verre et polymère Industries agro- alimentaire, pharmacie, cosmétique Jean Louis Heitz - responsable Département Verre CRITT Matériaux Alsace Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 1

2 Fonctions de l'emballage Garantir l'intégrité du produit Interaction chimique contenant - contenu Mettre en valeur le produit / informer Défaut d'aspect Assurer la sécurité du consommateur - patient - personnel soignant Contaminants Casse Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 2

3 Intégrité du produit Interaction chimique contenant - contenu Emballage Liquide Certains ions peuvent être extraits de l'emballage par le liquide (principalement sodium, potassium, calcium dans le cas du verre) Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 3

Intégrité du produit Interaction chimique contenant - contenu Emballage Liquide Certains ions peuvent être extraits de l'emballage par le liquide

4 Intégrité du produit Interaction chimique contenant - contenu Emballage Liquide Certains ions peuvent être extraits de l'emballage par le liquide (principalement sodium, potassium, calcium dans le cas du verre) Modification de la composition chimique du produit Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 4

5 Intégrité du produit Interaction chimique contenant - contenu Dans certaines configurations : modification de la surface du verre : Délamination Des paillettes de verre peuvent se détacher de la surface du flacon Produits injectables : sécurité du patient! Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 5

6 Intégrité du produit Interaction chimique contenant - contenu Essais de simulation R&D, conseil : Microscopie optique, MEB Collaboration CRITT avec Analyses chimiques : ICP Interprétations, expertise Analyses de surface réalisées par: Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 6

7 Mise en valeur du produit Défaut d'aspect Bague à vis de flacon, produit cosmétique Matière : PE Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 7

8 Mise en valeur du produit Section du défaut MEB + EDS Zone saine Microscope IRTF Carbone, oxygène, titane PE Charge (pigment) Défaut Carbone, oxygène, titane PE oxydé Défaut : Matière qui a stagné dans la presse à injecter Mauvais nettoyage de la presse Nécessité de combiner MEB+EDS et microscope IRTF Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 8

9 Contaminants fibres et particules PE PP cheveu cellulose Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 9

10 Contaminants fibres et particules Microscopie optique morphologie MEB + EDS chimie, partie minérale Microscope IRTF composés non-minéraux Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 10

12 Corps étrangers, fragments de verre Microscopie optique morphologie Face d'origine MEB + EDS analyse chimique du verre ( + référence si disponible) Na2O MgO Al2O3 SiO2 SO3 K2O CaO corps étranger 15.5 < 0.3* < 0.3* 10.2 référence 15.4 < 0.3* < 0.3* 10.3 Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 12

13 Casses, fractures 1/ Explosion de bouteilles de champagne pendant la prise de mousse Étape du processus champenois au cours de laquelle on produit le CO2 des bulles par ajout de levures au vin La pression interne dans les bouteilles peut dépasser 6 bars Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 13

14 contrainte déformation plastique métal déformation plastique polymère déformation Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 14

15 contrainte Verre : rupture avant l apparition de la plasticité à l échelle macroscopique matériau fragile déformation Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 15

16 métal polymère Liaison métallique : Mobilité des atomes sur des plans de glissement Liaisons faibles entre les chaînes, Permettent le "glissement" des chaînes les unes par rapport aux autres Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 16

17 verre, céramiques la structure tridimensionnelle rigide interdit les déplacements par glissement de plans atomiques Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 17

18 F = résistance à la fracture (MPa), bouteilles en verre F théorique = 7 GPa => l état de surface joue un rôle capital Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 18

19 a = 20 m r = 2 nm = fissure => concentration des contraintes Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 19

20 Au cours d'une expertise de casse, on recherche : La contrainte de traction qui a été appliquée Le concentrateur de contrainte Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 20

21 Recherche des débris Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 21

22 Reconstruction de l'objet Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 22

23 Lieu d'origine de la fracture Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 23

24 La bouteille a cassé quand la pression interne a augmenté du fait de la prise de mousse. La contrainte de traction exercée sur la paroi de la bouteille a été concentrée par des microfissures pré-existantes, provoquées par une manipulation brutale des bouteilles (chocs de bouteilles les unes sur les autres) Analyse MEB + EDS : impact verre sur verre La surface d'origine de la bouteille est colorée en vert La surface est blessée, on observe des abrasions et de nombreuses micro-fissures Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 24

25 Le débris qui porte l'information Importance de collecter tous les débris Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 25

26 2/ Pots de baby-food Casse au talon Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 26

27 Le fragment de verre est éjecté à l extérieur du flacon Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 27

28 Le pot a cassé du fait de l'impact d'une cuiller en acier inoxydable dans le talon quand on a vidé le pot de façon violente. La contrainte (impact) et le concentrateur de contrainte (microfissures générées par l'impact) sont contemporains. Micro-fissures en croissants et dépôts (en rose) Analyse MEB des dépôts : Cr Fe Ni (inox 18/10) Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 28

29 Conclusion L analyse fine des pièces concernées permet d expliquer la plupart des causes des défaillance Merci pour votre attention! Inauguration CRITT Illkirch, 20/01/ page 29

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