DIN 53380 Essais des matières plastiques - Détermination de la perméabilité aux gaz

La norme « DIN 53380 Essais des plastiques - Détermination de la perméabilité aux gaz », publiée par l'Institut allemand de normalisation (DIN), comprend les sous-sections suivantes publiées sous le même titre :

• La méthode décrite dans la norme « DIN 53380-1 Partie 1 : Méthode de mesure volumétrique des films plastiques » permet de déterminer la vitesse d’un gaz (par exemple, l’oxygène, le dioxyde de carbone, l’azote et leurs mélanges) traversant un film plastique et, par conséquent, son aptitude au conditionnement, notamment de produits sensibles. Cette méthode ne peut être utilisée pour les gaz susceptibles de se condenser ou de réagir chimiquement avec le matériau de l’échantillon.

Le débit de gaz est mesuré en déterminant le volume de gaz traversant l'échantillon dans des conditions spécifiées. Celles décrites à l'article 8 conviennent à la détermination de débits de gaz allant d'environ 3 cm³/(m²·j·bar) à 20 000 cm³/(m²·j·bar) (j représentant les jours). Le débit de gaz dépendant de l'épaisseur du produit, des résultats reproductibles ne peuvent être obtenus qu'avec des échantillons d'épaisseur uniforme. Pour les matériaux homogènes, le débit de gaz est généralement inversement proportionnel à l'épaisseur.

Dans le domaine des sciences des matériaux et de l'ingénierie des plastiques, garantir l'intégrité et la performance des matériaux d'emballage est primordial. L'une des propriétés essentielles des films utilisés dans l'emballage alimentaire, les dispositifs médicaux et les applications industrielles est leur capacité à faire barrière aux gaz. C'est là qu'intervient la norme DIN 53380-1, qui fournit une méthode précise pour mesurer les taux de transmission des gaz dans les films plastiques. Cette norme demeure un pilier du contrôle qualité dans l'industrie des plastiques. En intégrant une approche volumétrique pour mesurer la quantité de gaz traversant un film dans des conditions contrôlées, elle aide les fabricants à optimiser les matériaux pour des usages spécifiques.

La perméabilité aux gaz désigne la vitesse à laquelle les molécules de gaz diffusent à travers un matériau. Pour les films plastiques, une faible perméabilité est préférable afin de prolonger la durée de conservation des produits sensibles à l'oxygène, tels que les fruits et légumes frais ou les produits pharmaceutiques, tandis qu'une perméabilité élevée peut être nécessaire pour les membranes respirantes utilisées dans le textile ou l'agriculture. Un contrôle insuffisant de cette propriété peut entraîner une altération, une contamination ou une défaillance du matériau.

La norme DIN 53380-1 répond à ces besoins en normalisant les essais, en garantissant la conformité aux réglementations internationales et en facilitant les échanges commerciaux. Elle est fréquemment citée en référence croisée avec la norme ISO 1399 et d'autres normes similaires relatives à la perméabilité aux gaz du caoutchouc, ce qui souligne son interopérabilité dans les laboratoires d'essais du monde entier. À l'ère des plastiques écologiques et des composites avancés, des données précises sur la perméabilité sont essentielles à l'innovation, des films biodégradables aux stratifiés haute performance.

La norme DIN 53380-1 est indispensable aux industries utilisant des films polymères :

• Emballage alimentaire : Mesure de l’apport d’oxygène pour prévenir l’oxydation des en-cas ou des viandes.
• Produits pharmaceutiques : L’emballage sous blister garantit un environnement stérile en empêchant l’humidité et les gaz de s’échapper.
• Électronique : Tests de matériaux d'encapsulation pour écrans flexibles contre la pénétration d'hélium ou d'azote.
• Nouvelle technologie : Évaluation des barrières au méthane dans les films de stockage de biogaz, où les tests de perméabilité volumétrique au méthane suivent cette norme.

La conformité à la norme DIN 53380-1 répond non seulement aux exigences légales (par exemple, les matériaux en contact avec les aliments de l'UE), mais soutient également la R&D pour les matériaux de nouvelle génération.

• La norme « DIN 53380-2 Partie 2 : Méthode manométrique pour le contrôle des films plastiques » spécifie une technique manométrique permettant de déterminer la vitesse de transmission des gaz à travers les films plastiques minces. Contrairement aux méthodes volumétriques ou utilisant un gaz vecteur décrites dans d'autres parties de la série, l'approche manométrique se concentre sur les différences de pression, ce qui la rend idéale pour les matériaux de perméabilité moyenne à élevée où les variations de pression sont facilement détectables. La norme couvre généralement les films d'une épaisseur comprise entre 20 µm et 3 mm, mais des adaptations pour d'autres gammes sont possibles sur demande. Elle est compatible avec les normes internationales telles que l'ISO 15105-1 pour les capteurs coulométriques, mais met l'accent sur la simplicité du contrôle manométrique pour les essais de gaz universels.

Dans le domaine des essais de plastiques, où la sensibilité détermine la fiabilité des produits, la norme DIN 53380-2 s'impose comme un protocole essentiel pour évaluer l'interaction des gaz avec les matériaux polymères. Cette norme, qui s'appuie sur les versions précédentes, offre un cadre robuste pour les mesures manométriques. Complémentaire à la série DIN 53380, elle propose une approche directe de la mesure de la perméabilité aux gaz par la pression, la rendant indispensable aux industries exigeant des évaluations de barrière fiables et performantes. Cette méthode est particulièrement précieuse de par son applicabilité et sa simplicité à une large gamme de gaz, de l'oxygène à l'hydrogène, dans les films utilisés pour l'emballage, les composants automobiles et bien d'autres applications.

La norme DIN 53380-2 est largement utilisée dans divers secteurs industriels :

• Conditionnement : Évaluation des barrières au dioxyde de carbone dans les bouteilles de boissons ou des écrans à oxygène pour les produits périssables.
• Automobile et énergie : Évaluation de la perméabilité à l'hydrogène des membranes de piles à combustible et mise au point de nouveaux dispositifs permettant des tests sûrs et conformes aux normes.
• Médecine et électronique : Tests d’étanchéité aux gaz des films dans les dispositifs ou les écrans.
• Durabilité : Mesure du transfert d'azote ou de méthane dans les films biodégradables pour l'agriculture.

Cette norme accélère la R&D en permettant des tests rapides et polyvalents, comme on le constate dans le cas des polyuréthanes thermoplastiques où les données de perméabilité guident les formulations pour les applications à faible teneur en gaz.

• La norme « DIN 53380-3 Partie 3 : Gaz vecteur spécifique à l'oxygène - Méthode de mesure sur films et pièces moulées en plastique » décrit une méthode de détermination de la perméabilité à l'oxygène (à l'oxygène pur ou à des mélanges gazeux d'oxygène, par exemple à l'air) des films, feuilles et corps creux en plastique (par exemple, emballages, tubes), conformément à la norme DIN 16922. Cette méthode permet d'évaluer leur aptitude aux applications d'emballage et d'ingénierie. Elle permet de déterminer des valeurs de perméabilité allant de 0,05 cm³/(m²•d•bar) à 1 000 cm³/(m²•d•bar) pour les films et feuilles, et d'environ 0,0005 cm³/(d•bar) à 10 cm³/(d•bar) pour les corps creux. Ici, d représente une unité de 24 heures.

En ingénierie des matériaux moderne, la précision des performances de barrière aux gaz est essentielle, et la norme DIN 53380-3 est considérée comme la référence pour la mesure du taux de transmission d'oxygène dans les films plastiques par la méthode du gaz vecteur. Cette norme représente l'approche la plus avancée et la plus précise pour les essais spécifiques à l'oxygène au sein de la série de normes DIN 53380. Contrairement aux techniques volumétriques ou manométriques, la méthode du gaz vecteur utilise un système à flux continu avec un capteur d'oxygène dédié et offre des limites de détection aussi basses que 0,0005 cm³/(m²•d•bar), ce qui est crucial pour les films à haute barrière utilisés dans les emballages alimentaires, pharmaceutiques et électroniques.

L'oxygène joue un rôle clé dans l'oxydation, l'altération et la prolifération microbienne des produits emballés. Même une perméabilité infime, de l'ordre de 0,1 cm³/m²/jour, peut réduire la durée de conservation des produits sensibles de plusieurs mois à quelques semaines. À l'inverse, un apport contrôlé d'oxygène est préférable pour des applications telles que l'emballage des fruits et légumes frais (emballage sous atmosphère modifiée) ou les pansements.

La norme DIN 53380-3 prévoit ce qui suit :

• Limites de détection ultra-basses pour les matériaux à haute barrière (par exemple, le PET recouvert d'aluminium).
• Répétabilité élevée (généralement plus/moins 5 %)
• Surveillance en temps réel avec flux de gaz continu.
• Conformité au règlement (CE) n° 1935/2004 et à la réglementation FDA 21 CFR relative aux matériaux en contact avec les aliments.

Avec l'essor des appareils électroniques flexibles, des barrières biodégradables et des emballages actifs, des données précises sur le taux de distribution d'oxygène sont essentielles à l'innovation et à l'approbation réglementaire.

• La norme « DIN 53380-4 Partie 4 : Méthode spécifique d’absorption infrarouge pour le contrôle du dioxyde de carbone dans les films et moules en plastique » décrit une méthode d’absorption infrarouge permettant de déterminer les vitesses de transmission du dioxyde de carbone, du méthane, du protoxyde d’azote et d’autres gaz absorbant l’infrarouge. Cette méthode, qui garantit une cohérence internationale, est conforme à la norme ISO 15105-3.

Dans le domaine complexe des tests de barrière polymère, la norme DIN 53380-4 offre une solution spécialisée et de haute sensibilité pour la mesure des taux de transmission du dioxyde de carbone et d'autres gaz actifs dans l'infrarouge à travers les films plastiques. Cette norme utilise la spectroscopie infrarouge non dispersive pour une détection sélective en temps réel, avec des limites de détection aussi basses que 0,1 cm³/(m²•d•bar). Destinée aux applications critiques pour le dioxyde de carbone, allant des emballages de boissons aux systèmes sous atmosphère modifiée et aux membranes pour la production de biogaz durable, cette norme complète les méthodes spécifiques à l'oxygène (DIN 53380-3), manométriques (DIN 53380-2) et volumétriques (DIN 53380-1).

La norme DIN 53380-4 est largement utilisée dans les domaines suivants :

• Emballages de boissons : les bouteilles en PET doivent présenter un taux de perte de dioxyde de carbone inférieur à 10 % sur 3 mois. Cette norme valide les revêtements barrières et les mélanges de PET recyclé.
• Emballages alimentaires : Le café, les en-cas, le fromage et autres produits nécessitent un emballage sous atmosphère modifiée lavée au dioxyde de carbone, ce qui implique un équilibre entre l’entrée et la sortie du gaz. Ceci empêche l’emballage de s’affaisser pendant le transport.
• Biogaz et énergies renouvelables : barrières anti-méthane dans les membranes des digesteurs anaérobies. Filtre à méthane (3,3 µm), conforme à la norme DIN 53380-4, pour la mesure des risques de fuite.
• Produits pharmaceutiques : Les flacons et les plaquettes thermoformées lavés au dioxyde de carbone empêchent l’oxydation sans test d’oxygène.

La norme DIN 53380-4 est la norme précise pour la perméabilité au dioxyde de carbone et aux gaz actifs dans l'infrarouge des films plastiques.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte de son personnel compétent et expérimenté, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'essais avancés dont ils ont besoin et les accompagne dans la mise en place, l'application et l'amélioration de leurs systèmes de management. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'essais aux entreprises, conformément à la norme « DIN 53380 Essais des matières plastiques – Détermination de la perméabilité aux gaz ».