Brevet FR2653225A1 — publié le 19910419

L'invention concerne la mesure du pouvoir adhésif des formes adhésives, notamment cutanées. tes différentes formes adhésives cutanées couramment utilisées sont les sparadraps, les pansements adhésifs médicamenteux, les timbres, les emplâtres et les dispositifs transdermiques. I1 est clair que leur utilisation dans des contextes différents requiert des pouvoirs adhésifs bien particuliers, et qu'une possibilité de mesure fiable du pouvoir adhésif serait particulièrement bienvenue. I1 existe déjà dans le domaine des adhésifs classiques, ou même plus spécifiquement des sparadraps, des méthodes de mesure normalisées de divers paramètres de l'adhérence, par exemple : mesure du pouvoir d'agrippage selon la norme ASTM D 2979-81, mesure du pouvoir adhésif par fluage selon la norme AFNOR NF X 41-031, ou par pelage à 1800 selon la norme AFNOR NF X 41-022. Cependant, toutes ces méthodes exigent un appareillage lourd et généralement très spécialisé interdisant la compatibilité de l'appareillage avec les diverses méthodes. Autre part, les méthodes connues s 1intéressent à des mesures de l'adhérence "ex vivo" alors que la mesure de la bioadhérence "in vivo" serait également souhaitable. Le but de l'invention est de proposer une solution aux difficultés précitées, grâce à un appareillage permettant la réalisation de mesures "in vivo" ainsi que la compatibilité entre différentes méthodes de mesures du pouvoir adhésif. L'invention propose un dispositif qui comprend - un corps logeant un vérin dont la tige est solidaire d'un organe d'application (ou de préhen sion) de la forme adhésive, - des moyens de commande de rentrée et de sortie de la tige de vérin à vitesse constante, - des moyens de contrôle et/ou de commande de la force appliquée sur la tige de vérin. Le corps est amovible et peut être manipulé aisément pour les essais "in vivo". Le dispositif de l'invention comprend avantageusement un capteur de force constitué par un corps d'épreuve interposé entre la tige de vérin et organe d'application ou de préhension de la forme adhésive et équipé de jauges de contraintes. Il est également avantageux que le corps d'épreuve soit relié à la tige de vérin par l'intermédiaire d'un cardan ou d'un autre type d'articulation ou de rotule permettant d'appliquer et de retirer la forme adhésive normalement à la surface support. Le dispositif comprend un capteur de déplacement de la tige de vérin. L'organe d'application est de préférence un plateau poli et l'organe de préhension, une pince. Le dispositif de l'invention est avantageusement associé à un adaptateur d'essai de fluage ou de pelage à 1800C formé par une plaque en U comportant une zone médiane d'accrochage d'une forme adhésive et deux pattes d'encastrement dans le corps. Le dispositif est également associé à un adaptateur d'essai de pelage à 900, formé par un cylindre d'accrochage d'une forme adhésive, monté en rotation entre deux pattes d'encastrement dans le corps. L'appareil conforme à l'invention permet de contrôler complètement les paramètres suivants qui permettent de quantifier l'adhésivité : vitesse d'application de l'adhésif, temps d'application de la force, force d'application, temps de maintien de l'adhésif sur le support, vitesse de décollement. D'autres caractéristiques et avantages de 1 'inven- tion ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation fait en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la partie amovible de l'appareil de l'invention, - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques de deux adaptateurs destinés à l'appareil de la figure I. Le dispositif comporte une partie amovible 20 comprenant un corps creux cylindrique 1 en acier, dans lequel est logé le cylindre 2 d'un vérin électrique double-effet dont la tige 3 est coaxiale au corps 1. Monté en bout de la tige 3, un cardan 4 supporte un corps d'épreuve 5 portant à son extrémité un disqueplateau 6 sensiblement perpendiculaire à l'axe du corps 1. Parallèlement au corps 1, est monté un capteur de déplacement 7 à tige 8 dont l'extrémité libre (ou un prolongement de celle-ci) coulisse dans une glissière 9 parallèle au corps 1. La tige 8 est liée au mouvement longitudinal du cardan 4 (donc du plateau 6) par une goupille de liaison 10 passant dans une lumière longitudinale 11 de la paroi cylindrique du corps 1. Cette goupille 10 permet en même temps de bloquer le cardan 4 en rotation. Le corps I peut être placé au repos verticalement sur un pied-support 12 dans un logement cylindrique prévu à cet effet. Le corps d'épreuve 5 porte à sa surface des jauges de contraintes collées, permettant de manière classique la mesure des forces de compression et de traction. Ces jauges de contrainte, qui peuvent être constituées de fil métallique disposé en zig-zag sur un support isolant, sont montées en pont de Wheatstone, deux jauges dans le sens longitudinal, c'est-à-dire l'axe du corps d'épreuve, et les deux autres dans le sens transversal. L'allongement est proportionnel à la contrainte que subit le corps d'épreuve et donc à la force appliquée (dans la limite élastique). Ce capteur est relié à un pont de mesure qui a pour but d'alimenter le pont de Wheatstone et d'amplifier le signal fourni par les jauges de contrainte qui est trop faible pour être exploité directement. Deux sensibilités sont disponibles (de O à 2 daN et de O à 12 daN). Le capteur de déplacement 7 utilisé est un transformateur différentiel à point milieu, à l'intérieur duquel un noyau magnétique peut se déplacer. I1 est relié à un pont de mesure qui a pour but d'alimenter le transformateur et d'amplifier le signal de sortie correspondant au déplacement du noyau qui est solidaire de la tige 3 du vérin électrique 2, et indique la position et la distance parcourue par celle-ci. L'électronique comprend, en plus des ponts de mesure de force et de déplacement - une carte d'alimentation fournissant les diverses sources de tension nécessaires aux différents circuits, - une carte rassemblant l'asservissement de vitesse et de force, les limitations de courses et de courant, les mémoires de crêtes et l'adaptation des grandeurs mesurées permettant de sortir les informations sur oscilloscope, table traçante ou ordinateur, - trois cartes voltmètre numérique permettant la lecture directe des différentes valeurs, vitesse, temps, force, consignes, etc. Une telle électronique est classique pour l'homme de métier et ne sera pas décrite plus en détail. Elle est regroupée dans un boîtier non représenté. De même, les connexions électriques des différents organes (vérin 2, capteur de force 5, capteur de déplacement 7) n'ont pas été représentées. L'appareil conforme à l'invention peut être facilement étalonné tant pour le capteur de force 5, que pour le capteur de déplacement 7. Comme il a été indiqué plus haut, l'électronique de l'appareil permet un asservissement de la vitesse, dont la valeur de consigne est imposée par un potentiomètre variable réglé par exemple pour des vitesses allant de O à 5 mm/s et de O à 5 mm/min. De même, la force d'application peut être maintenue constante durant toute la durée de l'essai grâce à un asservissement, tandis que le temps d'application est contrôlé par le chronomètre électronique de l'appareil, déclenché automatiquement dès que le capteur enregistre un signal. L'appareil ainsi décrit permet la détermination du pouvoir adhésif, ou force d'aggripage, d'une forme adhésive, tant "in vivo" que "in vitro". Le mode opératoire d'un essai "in vivo" est le suivant. Le côté support de la forme adhésive à tester est déposé au contact d'une des faces adhésives d'un adhésif double face (plus puissant que la forme adhésive), la protection étant laissée sur l'autre face de celui-ci. A l'aide dlun emporte-pièce, on découpe un disque aux dimensions choisies. La face adhésive de la forme adhésive cutanée découpée est déposée sur la peau nettoyée au préalable à l'alcool absolu. A l'aide de la partie amovible de l'appareillage, par l'intermédiaire de l'embout 6 fixé en son extrémité que l'on fait descendre à vitesse choisie et contrôlée, grâce à l'électronique d'asservissement de vitesse, on exerce une force choisie et contrôlée par l'électronique d'asservissement de force pendant une durée déterminée.Une pression de 5 N/cm2 est généralement choisie, une pression supérieure pouvant rendre l'essai douloureux. Le temps de pose écoulé, l'appareil est retiré et la protection de l'adhésif double face est enlevée. L'embout 6 de 1' appareil à nouveau apposé, et solidarisé au support de la forme adhésive, le sens du vérin est inversé, et par remontée à vitesse constante (par exemple 5 mm/s) imposée par l'asservissement de vitesse, on enregistre par l'intermédiaire de la mémoire de crête, la force maximale nécessaire pour décoller la forme adhésive de la peau. Le mode opératoire de l'essai "in vitro" est le suivant La forme adhésive à tester est maintenue par un ruban adhésif double face sur une surface plane. Le ruban adhésif double face adhère, d'une part, sur la surface plane, d'autre part, sur le support de l'adhésif à tester. La surface plane est soit l'embout fixé 6 à l'extrémité de la partie amovible, soit une plaque en inox ou en verre. L'embout de l'appareil en inox poli ou en verre, de surface déterminée est amené à vitesse constante et contrôlée au contact de la plaque. L'appareil applique une force constante pendant un temps déterminé. Une fois ce temps de contact écoulé, le sens du vérin est inversé, celui-ci est remonté à vitesse constante, la force maximale nécessaire à l'arrachement de la forme adhésive est enregistrée. L'utilisation du ruban adhésif double face peut être supprimée en procédant de la manière suivante : la forme adhésive à tester est déposée sur une surface plane, coté adhésif tourné vers l'extérieur. On dépose l'extrémité de la partie amovible de l'appareillage au contact de l'adhésif qui se trouve ainsi maintenu; après application de l'embout à vitesse constante et à force imposée, celui-ci est remonté à vitesse constante, la force nécessaire à l'arrachement de la forme adhésive est enregistrée. Cette mesure peut être intéressante car elle prend en considération l'élasticité du support. L'appareillage décrit permet de contrôler les paramètres de pouvoir adhésif; on peut l'adapter pour mesurer le pouvoir adhésif par pelage à 1800, à 900 et par fluage. Pour réaliser un essai de mesure du pouvoir adhésif par pelage à 1800, la partie amovible 20 de l'appareillage est fixée sur son pied 12. Un adaptateur 13, par exemple en tôle inox de 2 mm, en forme de U, s'encastre par ses deux pattes dans la partie supérieure du corps de l'appareil qui comporte à cet effet deux lumières longitudinales. Une pince non représentée est fixée à l'extrémité de l'axe de mesure à la place du plateau 6. On procède de la façon suivante : on dépose en partie une bande d'adhésif sur la partie plane de l'adaptateur 13 (barre médiane du U); à l'aide d'un rouleau de masse déterminée on applique une force sur l'adhésif; l'adaptateur 13 est installé sur l'appareil; l'extrémité de la bande d'adhésif restant libre est fixée dans la pince après avoir été retournée à 1800. Par le mouvement du vérin 2,3 à vitesse constante, par l'intermédiaire de la pince, on décolle l'adhésif sous un angle de 1800, et le capteur enregistre la force nécessaire au décollement. La mesure du pouvoir adhésif par fluage est réalisée à l'aide du même adaptateur 13, utilisé pour la mesure par pelage à 1800. L'appareil peut faire l'essai dans les conditions décrites par la norme AFNOR NF X 41-031. C'est une mesure du pouvoir adhésif tangentiel; elle a pour objet de mesurer l'effort nécessaire pour faire glisser tangentiellement à la surface d'appui, un ruban adhésif appliqué sur une surface métallique. Une surface déterminée d'adhésif à tester est appliquée sur l'adaptateur 13 à l'aide d'un rouleau de masse déterminée, l'extrémité de la bande d'adhésif laissée libre est fixée dans la pince solidaire de la tige du vérin, à l'aide de celui-ci, on applique une traction tangentielle d'une force définie par l'intermédiaire de l'asservissement de force. Est déterminée la distance de glissement du ruban adhésif. Enfin, pour la mesure du pouvoir adhésif par pelage à 900, l'appareil 20 est encore fixé sur le pied 12. Un adaptateur 14 (figure 4) comprend une partie à deux pattes encastrables dans le corps 1 (comme l'adaptateur 13) ainsi qu'un roulement à billes 15 monté sur un axe tenu transversalement entre les deux pattes. L'adhésif à tester est appliqué sur la couronne extérieure du roulement à billes 15, une de ses extrémités étant maintenue par une pince comme dans les essais précédents. Là encore, par descente du vérin à vitesse constante, l'adhésif est décollé par l'intermédiaire de la pince du roulement à billes, sous un angle de 900. On enregistre la force nécessaire au décollement. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'application et/ou de mesure du pouvoir adhésif d'une forme adhésive, notamment cutanée, caractérisé en ce qu'il comprend - un corps (1) logeant un vérin (2) dont la tige (3) est solidaire d'un organe d'application (6) ou de préhension de la forme adhésive, - des moyens de commande de rentrée et de sortie de la tige de vérin (3) à vitesse constante, - des moyens de contrôle et/ou de commande de la force appliquée sur la tige de vérin. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de force (5) constitué par un corps d'épreuve interposé entre la tige de vérin et l'organe d'application (6) ou de préhension de la forme adhésive et équipé de jauges de contraintes. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps d'épreuve (5) est relié à la tige de vérin par l'intermédiaire d'un cardan (4). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de déplacement (7) de la tige de vérin. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe d'application est un plateau (6) et l'organe de préhension une pince. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est associé à un adaptateur (13) d'essai de fluage ou de pelage à 1800 formé par une plaque en U comportant une zone médiane d'accrochage d'une forme adhésive et deux pattes d'encastrement dans le corps (1). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est associé à un adaptateur (14) d'essai de pelage à 900, formé par un cylindre (15) d'accrochage d'une forme adhésive, monté en rotation entre deux pattes d'encastrement dans le corps (1).