Propriétés physiques définies

Les propriétés clairement définies sont les suivantes:
• élasticité
• résistance à la traction
• allongement
• résistance à la compression.

Élasticité

Le carton a un comportement élastique jusqu’à une certaine limite : la limite d’élasticité. La déformation du carton sous l’effet d’une force qui lui est appliquée est proportionnelle à l’intensité de cette force. Si la force s’annule, le carton retrouve ses dimensions initiales. La loi de Hooke résume ces phénomènes:

 

Comportement élastique et plastique du carton.
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Le carton déformé au-delà de sa limite d’élasticité a un comportement plastique : la déformation cesse d’être proportionnelle à la force appliquée. Si la force s’annule, le carton ne retrouve pas ses dimensions initiales, il a subi un allongement. La valeur typique de la limite d’élasticité est de 0,2 à 0,5 de l’allongement relatif.

Lorsqu’on dépasse la limite d’élasticité, la déformation est permanente. En pratique, c’est souvent la cause de défauts de repérage en cours d’impression en bobine.

Le module d’élasticité E, encore appelé module de Young, est proportionnel à la pente initiale de la courbe.

Résistance à la rupture par traction et allongement

L’effort de traction est la force par unité de largeur requise pour rompre une bande de carton. Sa valeur est habituellement déterminée par une machine d’essai de traction qui applique à une bande de carton une force qui augmente progressivement jusqu’à la rupture. On enregistre la force maximale qui a été appliquée et l’allongement de la bande.

L’allongement maximal, c’est-à-dire à la rupture, emax, s’appelle aussi allongement de rupture.

Propriétés mesurables

 

Résistance à la traction (ISO 1924-2)
La résistance à la traction est la force requise pour briser une bande de carton de 15 mm de largeur. On divise la force par la largeur de l’échantillon et on exprime le résultat en kN/m.

Résistance à la traction = F/w
F = force maximale
w = largeur initiale de l’échantillon
Méthode d’essai et matériel
Tous les produits d’Iggesund Paperboard subissent des tests sur banc d’essai de traction. Outre la résistance à la traction, l’instrument mesure l’allongement de rupture, l’énergie de rupture à la traction et la rigidité à la traction (module d’élasticité).

Résistance à la compression

Parce que le carton est un matériau poreux formé d’un grand nombre de fibres disposées de manière complexe, son comportement physique est fondamentalement différent à la traction et à la compression après avoir dépassé la limite d’élasticité. À la traction, le réseau de fibres est progressivement soumis à extension. Un nombre croissant de fibres vient s’opposer à la charge jusqu’à ce que la bande testée et les fibres cèdent complètement (elles se désolidarisent).

À la compression, le réseau de fibres, que l’on peut imaginer composé de multiples colonnes de soutènement, s’effondre ; la rupture se produit dans les fibres elles-mêmes, par flambage et flexion des fibres.

Après rupture à la compression, la résistance de la fibre n’est pas altérée, ce qui signifie que la résistance à la traction est conservée, la matière gardant sa cohésion. Le mécanisme différent de la compression indique également que la résistance à la compression est toujours 2 à 3 fois inférieure à la résistance à la traction. Cette propriété est spécifique au papier et au carton – elle explique pourquoi le carton peut être rainé et plié.

Résistance maximale à la rupture.

 

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La résistance à la compression est la force maximale par unité de largeur qu’une bande de carton peut supporter en compression (connue aussi sous le nom de résistance à la compression sur tranche ou à faible portée).

Maximum compression, or strain at failure, is given by emax in %.

Résistance à la compression.
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Le carton est un matériau résistant compte tenu de son poids et de son épaisseur. La majorité des cartons pour application graphique et d’emballage ont moins de 1 mm d’épaisseur. Pour éviter que la mince bande de carton ne soit déformée par flambage (flexion élastique), la longueur libre doit rester faible par rapport à l’épaisseur. Sans cette précaution, il n’est pas possible de mesurer la force maximale que le matériau peut supporter. Le seul moyen de le mesurer consiste à réduire à 0,7 mm maximum la longueur libre de la bande à tester. Il devient ainsi possible de déterminer la résistance intrinsèque à la compression.

 

 

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