Réévaluation du test de compression diamétrale comme test de rupture pour comprimé pharmaceutique : introduction de méplats et de défauts de taille contrôlée
Benjamin Croquelois  1@  , Jérémie Girardot  1@  , Jean-Benoit Kopp  1@  , Pierre Tchoreloff  1@  , Vincent Mazel  1@  
1 : Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux  (I2M)  -  Site web
Institut polytechnique de Bordeaux, Arts et Métiers ParisTech, CNRS : UMR5295, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I
Site ENSCBP Bât A 16 avenue Pey-Berland 33607 Pessac Cedex -  France

Le comprimé est la forme pharmaceutique la plus répandue. Comme tout produit pharmaceutique, il doit remplir un certain nombre d'exigences. Parmi elles, la résistance mécanique représente un attribut qualité considéré comme critique. La pratique courante dans le domaine pharmaceutique, consiste à utiliser le test de compression diamétrale (test brésilien) pour calculer la résistance à la traction. Néanmoins, dans sa forme classique ce test présente un problème de singularité des contraintes aux contacts entre les plateaux et le comprimé. Ceci est dû aux faibles surfaces de contact entre ces derniers et peut remettre en cause la validité des résultats obtenus au cours du test.

Pour pallier ce problème de contact, une géométrie contenant des méplats a été utilisée pour mesurer plus précisément la résistance à la traction des comprimés. Dans un premier temps, des simulations numériques (FEM) du test de compression diamétrale ont été réalisées pour les deux géométries. Ces dernières montrent clairement que, pour la géométrie contenant des méplats, la déformation maximale et la contrainte de traction maximale sont situées au centre du comprimé, ce qui n'est pas le cas pour la géométrie standard. Ces résultats ont été confortés expérimentalement grâce à l'utilisation d'une caméra rapide durant le test de compression diamétrale. Les acquisitions vidéo confirment que l'utilisation de comprimés parfaitement cylindriques ne permet pas d'assurer l'amorçage de la fissure au centre du comprimé, au contraire de la géométrie contenant des méplats.

Par ailleurs, le comprimé pharmaceutique est formé à partir d'une compression de poudres. Le matériau final est donc un solide poreux qui contient intrinsèquement des défauts de structure. Il est bien connu que la présence de défauts conduit à un affaiblissement de la structure, en raison de concentrations de contraintes au niveau local. Comme il est parfois difficile de quantifier correctement les défauts dans une structure, la pratique courante est d'insérer des défauts d'une taille plus grande que celle des défauts intrinsèquement présents dans le matériau. Dans ce contexte, à la fois les formalismes de la MMC et de la MELR sont applicables, ce qui conduit aux concepts de facteurs de concentration de contraintes (SCF). Cependant, contrairement à ce qui aurait pu être attendu en ne considérant que le SCF, la force nécessaire pour rompre le comprimé dépend de la taille du trou, même lorsque le rapport entre le rayon du trou et le rayon du comprimé est suffisamment petit pour que la valeur du SCF soit constante. Cette dépendance est due à la variation de la distribution des contraintes autour du trou lorsque l'on fait varier sa taille. Il a donc été décidé de transposer à notre problème, des critères prenant en compte la capacité supposée du matériau à redistribuer les concentrations de contraintes locales. Les critères communément appelés « Point-stress » et « Average-stress », issus du domaine de la rupture des matériaux composites, ont ainsi pu être appliqués avec succès au cas de la rupture du comprimé pharmaceutique.


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