Cette note d’application explique comment mesurer les couches individuelles et l’épaisseur totale des contenants en plastique multicouches pour aliments et boissons.
Les couches dans les contenants en plastique pour aliments et boissons
De nombreux contenants pour produits alimentaires emballés et de nombreuses bouteilles de boissons gazeuses contiennent une couche barrière contre les gaz entre deux couches de plastique structurel tel que le polychlorure de vinyle, le polycarbonate et le polyéthylène.
La fine couche barrière, généralement composée d’éthylène alcool de vinyle (EVOH), de chlorure de polyvinylidène (PVDC), de polyester, de copolymère acrylique ou d’un matériau similaire, est conçue pour préserver la fraîcheur et prolonger la durée de conservation en empêchant la migration de gaz à l’intérieur ou à l’extérieur de l’emballage. Par exemple, cette couche peut garder l’oxygène à l’extérieur d’un emballage d’aliments congelés ou conserver le dioxyde de carbone à l’intérieur d’une bouteille de bière.
Équipement à ultrasons utilisé pour mesurer les contenants en plastique multicouches pour aliments et boissons
Le mesureur d’épaisseur à ultrasons 39DL PLUS™ avec option logicielle de mesure multicouche peut être utilisé lorsque l’épaisseur de chaque couche est supérieure à 0,102 mm (0,004 po). Pour les applications où les couches sont plus minces, il est généralement nécessaire de prendre cette mesure avec un appareil à haute fréquence, comme le mesureur d’épaisseur à ultrasons 72DL PLUS™, qui peut atteindre des fréquences allant jusqu’à 125 MHz.
Les épaisseurs minimales mesurables dépendront toujours des propriétés acoustiques des matériaux, mais les couches barrières allant jusqu’à 0,025 mm (0,001 po) des contenants à paroi mince peuvent souvent être mesurées avec ce type de système. Les sondes à ligne à retard haute fréquence se situant dans la plage de 50 à 125 MHz sont généralement recommandées pour ce type de test.
Procédure typique pour mesurer un contenant en plastique multicouche
L’exemple de forme d’onde ci-dessous montre une mesure à 50 MHz d’un contenant en plastique à trois couches comprenant une couche structurelle externe de 0,147 mm (0,0058 po), une couche barrière de 0,064 mm (0,0025 po) et une couche structurelle interne de 0,297 mm (0,0117 po). Ce test a été réalisé à l’aide d’une sonde V2015-BB-RM de 50 MHz et du mesureur 72DL PLUS.
Mesure à 50 MHz d’un contenant en plastique à trois couches prise avec le mesureur d’épaisseur à ultrasons 72DL PLUS
L’épaisseur minimale mesurable dans une application donnée sera déterminée par la fréquence la plus élevée transmise par le plastique en question. Certaines matières plastiques atténuent fortement les ondes sonores à haute fréquence. Ainsi, il est possible que les barrières très fines intégrées à un plastique structurel épais ne soient pas mesurables en raison des effets de filtrage passe-bas. Pour un produit donné, la plage d’épaisseurs mesurables est généralement déterminée par des expérimentations avec des échantillons représentatifs.
Le rapport de réflexion à la frontière entre deux matériaux quelconques est déterminé par les impédances acoustiques relatives de ces matériaux. Comme les plastiques vierges et rebroyés d’un type donné ont des impédances acoustiques essentiellement identiques, il est impossible de mesurer séparément les couches rebroyées. De plus, les couches adhésives adjacentes aux couches barrières sont habituellement trop fines et/ou leur impédance est trop semblable à celles des couches barrières pour être mesurées avec des techniques de contrôle par ultrasons.
Comme pour toute mesure d’épaisseur par ultrasons, il est nécessaire d’effectuer un étalonnage adéquat de la vitesse de propagation des ondes sonores pour obtenir des résultats exacts. L’étalonnage de la vitesse de propagation doit être effectué pour chaque matériau à mesurer sur des échantillons d’épaisseur connue.
