Brevet FR2762393A1 — publié le 19981023

DISPOSITIF DE TEST EN COMPRESSION DE BANDES DE PAPIER La présente invention concerne les tests à la rupture en compression de papier. De tels tests sont, par exemple, des- tinés à classer les papiers selon leur aptitude à constituer des cartons d'emballage. Les cartons d'emballage, qui sont suscep- tibles d'être entassés les uns sur les autres, doivent avoir une bonne résistance à la compression. La figure 1 illustre un test de compression normalisé appelé "ring-crush " (écrasement de bague), qui est décrit, par exemple, dans l'ouvrage "Physical and Mechanical Testing of Paper and Paperboard", volume 1, édition Richard E. Mark, 1983. Une bande de papier à tester 10 est courbée pour former une bague. La bague est maintenue dans une rainure d'un support 12. La largeur de la bande 10, son dépassement par rapport au support 12, et le diamètre de la bague sont normalisés (respectivement 12,6 mn, 6,3 rrin et 47 mm). Par ailleurs, la bande 10 fait sensiblement un tour pour constituer la bague. Lors du test, la bague 10 est écrasée à vitesse constante par une plaque parallèle au support 12. Le résultat du test est la force maximale exercée pendant l'écrasement. Les résultats de ce test sont notablement inférieurs à la résistance en compression pure car, malgré le profil bas de la bague 10, ses parois ont tendance à flamber localement. Ainsi, les résultats traduisent plutôt la résistance au flambement local que la résistance à la compression, notamnent pour des papiers de faible épaisseur. Par ailleurs, ce type de test, du fait de la faible hauteur de la bague, ne permet pas d'effectuer des tests rhéologiques, c' est-à-dire de relever la courbe de la déformation en compression en fonction de la force. Las figures 2 et 3 illustrent deux tests en compression qui permettent de fournir une évaluation plus précise de la résistance à la compression pure ainsi que d'effectuer une rhéologie. Ces tests sont également décrits dans l'ouvrage susmentionné. A la figure 2, une bande de papier 14 est prise à chaque extrémité par une mâchoire respective 16, 17. Entre les mâchoires, la bande 14 est guidée entre deux plaques 19, 20 qui sont destinées à permettre le glissement de la bande 14 tout en empêchant son flambement lorsque les mâchoires 16 et 17 sont rapprochfies l'une de l'autre pour effectuer le test. Un inconvénient de ce système est que le réglage de l'écartement des plaques 19 et 20 est délicat. D'une part, elles ne doivent pas être trop écartes l'une de l'autre, ce qui provoquerait, comme cela est représenté, des ondulations de la bande, dues au flambement. D'autre part, elles ne doivent pas non plus être trop serrées l'une contre l'autre, car la bande 14 serait soumise à d'importants frottements au cours de sa déformation. Dans un cas comme dans 1' autre les mesures seraient faussées. Pour cela, on préfère le système de la figure 3, où chacune des plaques de guidage 19 et 20 a été remplacée par une série de lamelles souples 22 perpendiculaires au plan de la bande 14. Un tel système permet un maintien latéral ferme de la bande 14, tandis que celle-ci peut se déformer librement en compression entre les mâchoires 16, 17, les déformations étant permises relativement librement grâce à la souplesse des lamelles 22. Afin de réduire le risque de flambement de la bande 14 entre deux lamelles 22 successives, on multiplie le nombre de lamelles, ce qui accroît la complexité et le coût du système, sans toutefois supprimer totalement le risque de flambement. Par ailleurs, si on multiplie le nombre de lamelles 22, l'élasticité de celles-ci a une influence non négligeable sur les résultats de la mesure. Un objet de la présente invention est de prévoir un dispositif de test en compression de bandes de papier qui soit de structure particulièrement simple tout en fournissant des résultats proches de la réalité. Cet objet est atteint grâce à un dispositif de test en compression d'une bande de papier, comprenant des moyens de maintien latéral de la bande afin de limiter le flambement de la bande pendant le test. Les moyens de maintien latéral comprennent un tube à l'intérieur duquel la bande est enroulée librement sur plus d'un tour. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la hauteur du tube est inférieure à la hauteur de la bande enroulée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de maintien latéral comprennent deux tubes écartés l'un de 1 'autre et affleurant, chacun, une extrémité de la bande enroulée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les deux tubes comportent des formes complémentaires en coopération de glissement axial. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend un vérin monté pour comprimer la bande enroulée entre une pièce solidaire du corps du vérin et une plaque fixée à une première extrémité de l'axe du vérin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite pièce et la plaque comportent des épaulements de centrage du ou des tubes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend un capteur de déplacement ment coopérant avec la deuxième extrémité de l'axe du vérin. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le ou les tubes sont ajourés, de sorte que la bande soit soumise à 1' atmosphère environnante de manière homogène. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles les figures 1 à 3, précédemment décrites, illustrent différents tests classiques de compression de bande de papier les figures 4A et 4B illustrent deux modes de réalisation de test en compression de bandes de papier selon 1' inven- tion ; et la figure 5 représente un exemple de réalisation pratique de dispositif de test selon l'invention. Selon la présente invention, on teste en compression des bandes de papier de hauteur suffisante pour assurer un test rhéologique convenable. Les bandes sont enroulées pour former plusieurs tours de faible diamètre par rapport à la hauteur. On constitue ainsi un échantillon tubulaire de faible diamètre. Le diamètre est, par exemple, de l'ordre de 15 mm. Il s' avère que la tendance au flambement local des parois d'un tube diminue avec le diamètre, tandis que le risque de flambement global du tube augmente. Pour empêcher le flambement global de 1 'échantillon tubulaire, la présente invention prévoit d' insérer cet échantillon dans un tube de guidage relativement rigide. La bande est enroulée librement à partir d ' une position à plat. Elle tend donc naturellement à se dérouler et à se plaquer sur les parois internes du tube de guidage. Il est inutile de prévoir un guidage interne. Par ailleurs, l'effort de plaquage de la bande contre le tube est particulièrement faible, provoquant des frottements négligeables qui n'affectent pas les mesures. Dans les figures 4A et 4B, la bande de papier enroulée 30 est placée debout sur un support 32 et est comprimée selon une flèche F par une plaque (non représentée) parallèle au support 32. A la figure 4A, il est prévu un seul tube de guidage 34. Ce tube 34 a une hauteur plus faible que celle de la bande enroulée 30, ceci pour que le tube 34 ne gène pas la libre canpression de la bande enroulée 30. La différence de hauteur, représentée de manière exagérée dans les figures, est juste suffisante pour que la bande enroulée 30 atteigne son point de rupture en compression. Cette différence est comprise entre 1 et 4 rmn selon la hauteur de la bande enroulée et sa rigidité, ce qui représente une hauteur entraînant de faibles risques de flambement. La figure 4B illustre une solution pour éviter des phé- nsmdnes de bord risquant de survenir si l'on procède comme illustré à la figure 4A. On utilise ici deux tubes de guidage 36 et 37 de même diamètre interne. Les tubes 36 et 37 affleurent, chacun, l'une des extrémités de la bande enroulée 30, et laissent subsister un jeu central suffisant pour permettre à la bande enroulée de se comprimer librement jusqu'à son point de rupture. Comme cela est représenté à la partie gauche de la figure 4B, 1'espace entre les tubes 36 et 37 peut être annulaire. De préférence, comme cela est représenté à la partie droite de la figure 4B, les tubes 36 et 37 comportent des formes complémentaires en coopération de glissement axial, par exemple des créneaux. Cette solution permet de réduire les risques de flambement. Selon un mode de réalisation non représenté, la hauteur du tube de guidage, unique, est supérieure à celle de la bande enroulée 30, cette bande enroulée 30 étant comprimée par un piston qui coulisse à l'intérieur du tube. Dans ce cas, aucune partie de la bande enroulée n'est soumise préférentiellement à du flambement. Le test peut se dérouler de manière tout à fait classique. Par exemple, la bande enroulée 30 est comprimée à vitesse constante tandis que l'on relève la force de compression. Pour obtenir des résultats proches des résultats réels, le nombre de tours de la bande 30 doit être relativement important. Une valeur optimale est obtenue lorsque la section de la bande enroulée est sensiblement égale à la moitié de la section de l'ouverture des tubes de guidage. La figure 5 illustre un exemple de réalisation de dispositif de test en compression selon l'invention. Ce dispositif utilise, à titre d'exemple, deux tubes de guidage 36 et 37. Le support 32 sur lequel est posée la bande enroulée 30 est constitué par le corps d'un vérin à simple effet 38, dont l'axe 40 s'étend vers le haut à l'intérieur de la bande enroulée 30. De préférence, le vérin 38 est dépourvu de ressort de rappel de l'axe 40. Le diamètre de l'axe 40 est inférieur au diamètre intérieur de la bande enroulée 30. L'extrémité supérieure de l'axe 40 est munie d'un filetage 42 sur lequel est vissé un écrou 44 pour mettre en appui une plaque 46 sur 1 'extremité supérieure de la bande enroulée 30. L'axe 40 est couplé à un capteur de déplacement. De préférence, comme cela est représenté, la plaque 46 et le support 32 sont munis d'épaulements destinés à maintenir les tubes 36 et 37 centrés, ce qui évite tout risque de décalage d'un tube par rapport à 1' autre pendant la compression. Avec un tel système, on dispose de plusieurs possibilités pour effectuer les tests. Une première possibilité consiste à asservir la pression du vérin 38 pour obtenir un déplacement à vitesse constante de l'axe 40. Une autre possibilité consiste à augmenter la pression du vérin 38 par paliers successifs et relever les déplacements correspondants de 1' axe 40. Le système permet également d'appliquer une force de compression constante et de relever la déformation au cours du temps (mesure du fluage). Un dispositif du type de la figure 5 peut avantageusement être monté, avec plusieurs dispositifs semblables, sur un cadre amovible 48 destiné à équiper un appareil de mesure du type décrit dans la demande de brevet européen 0 508 914. Cet appareil permet de soumettre plusieurs échantillons (bandes enroulées 30) à une atmosphère contrôlée et d'automatiser les mesures de déplacement. Pour adapter le dispositif de la figure 5 à cet appareil, l'axe 40 du vérin 38 est traversant, c'est-à-dire qu'il comporte une extrémité 40-1 s'étendant vers le bas à partir du corps du vérin 38. Sur cette extrémité 40-1 seront fixés les éléments nécessaires à la mesure de déplacement. Si 1 'on souhaite effectivement mesurer le comportement des échantillons en fonction de l'atmosphère, les tubes de guidage 36, 37 sont de préféreee ajourés, comme cela est représenté, afin que l'atmosphère puisse entrer en contact avec la surface externe de la bande enroulée 30. Par ailleurs, pour que l'atmosphère puisse entrer en contact avec la surface interne de la bande 30, la plaque 46 et le support 32 sont percés, comme cela est représenté. Si 1 'on effectue les mesures de déplacement au niveau de 1 'extrémité inférieure 40-1 de 1 'axe du vérin, on doit canpenser l'étirement de cet axe à 1' intérieur de la bande enroulée 30 sous l'effort du vérin. Cet étirement est proportionnel à la force exercée par le vérin et peut facilement être compensé par calcul dans le système de mesure. REVENDICATIONS 1. Dispositif de test en compression d ' une bande de papier (30), comprenant des moyens (34, 36, 37) de maintien latéral de la bande afin de limiter le flambement de la bande pendant le test, caractérisé en ce que les moyens de maintien latéral can- prennent un tube à 1 'intérieur duquel la bande est enroulée librement sur plus d'un tour. 2. Dispositif de test selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur du tube (34) est inférieure à la hauteur de la bande enroulée (30). 3. Dispositif de test selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien latéral comprennent deux tubes (36, 37) écartés l'un de l'autre et affleurant, chacun, une extrémité de la bande enroulée. 4. Dispositif de test selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux tubes comportent des formes complémen- taires en coopération de glissement axial. 5. Dispositif de test selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un vérin (38) monté pour comprimer la bande enroulée entre une pièce (32) solidaire du corps du vérin (38) et une plaque (46) fixée à une première extrémité de l'axe (40) du vérin. 6. Dispositif de test selon la revendication 5, caractoisé en ce que ladite pièce (32) et la plaque (46) comportent des épaulements de centrage du ou des tubes. 7. Dispositif de test selon la revendication 5, caractérisé en ce qutil comprend un capteur de déplacement coopérant avec la deuxième extrémité (40-1) de l'axe du vérin. 8. Dispositif de test selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ou les tubes sont ajourés, de sorte que la bande soit soumise à l'atmosphère environnante de manière homogène.