Charnière intégrée : comment une capsule à clapet plie sans casser
Un bouchon de shampooing, un couvercle de boîte, un pilulier qu'on ouvre d'un pouce : tous pivotent sur une bande de plastique de quelques dixièmes de millimètre, moulée d'un seul tenant avec le reste. Qu'elle tienne pli après pli, pendant toute la vie du produit, n'a rien d'évident.
Par Rédaction Tecmom · 2 min de lecture
Une pièce, pas un assemblage
Une charnière intégrée (living hinge en anglais) est une section mince et souple qui relie deux parties rigides faites de la même matière. Sur une capsule à clapet, elle relie le corps vissé sur le flacon et le couvercle qui se rabat.
Son intérêt est industriel : une seule pièce, un seul moule, pas d'axe ni de goupille à assembler. La contrepartie est que toute la fiabilité repose sur une bande très fine, dessinée dans l'acier.
Pourquoi le polypropylène
Le polyéthylène et surtout le polypropylène sont considérés comme les meilleures matières pour une charnière intégrée, grâce à leur excellente résistance à la fatigue : ils supportent d'être pliés et dépliés un très grand nombre de fois sans se rompre. Les plastiques plus rigides ou plus cassants s'y prêtent mal.
C'est l'une des raisons pour lesquelles le PP est la matière des capsules et des piluliers ; voir le polypropylène.
Tout se joue à l'injection
La solidité de la charnière dépend de l'orientation des chaînes moléculaires. Lorsque la matière fondue traverse la section mince, ses chaînes s'alignent dans le sens de l'écoulement. Si elle traverse la charnière d'un côté à l'autre, les chaînes se retrouvent perpendiculaires à la ligne de pliage, et la charnière gagne en résistance.
D'où une règle de conception du moule : placer le point d'injection de façon que la matière franchisse la charnière d'un seul front, sans qu'une ligne de soudure s'y forme. Certains fabricants plient aussi la charnière quelques fois à la sortie du moule, encore chaude, pour prolonger cette orientation.
Une géométrie de quelques dixièmes
L'épaisseur se compte en dixièmes de millimètre : un guide de conception de Protolabs recommande environ 0,3 mm. Une charnière plus épaisse n'est pas plus solide : elle se plie moins bien et ses chaînes s'orientent moins.
La charnière n'est qu'une partie de la fonction. Le couvercle doit aussi fermer de façon étanche et rester ouvert sans retomber ; pour une capsule de médicament, il peut devoir être inviolable. Tout cela se décide dans le moule, avant la première pièce ; voir notre savoir-faire.
Une charnière intégrée ne se voit presque pas. C'est pourtant elle qu'on sollicite à chaque usage, et c'est le moule qui décide si elle tiendra.
Glossaire
- Charnière intégrée
- Section mince et souple, moulée avec les deux parties qu'elle relie.
- Résistance à la fatigue
- Aptitude d'une matière à supporter des sollicitations répétées sans rompre.
- Point d'injection
- Endroit par lequel la matière fondue entre dans l'empreinte du moule.
- Ligne de soudure
- Zone où deux fronts de matière se rejoignent, plus fragile que le reste de la pièce.