Evaluation des efforts objectifs de serrage pour des emballages de matériaux différents (Verre et PET)

6.5.3.1 Objectifs

La comparaison entre le verre et le PET a plusieurs objectifs :

• Mesurer l’évolution de la force de serrage pour des matériaux différents, à forme identique et masse constante.

• Obtenir des premiers éléments objectifs sur les effets attribuables à la déformabilité.

• Calculer la répartition des forces sur le pouce, en opposition aux quatre autres doigts, selon les mêmes modalités de geste et de protocole.

6.5.3.2 Protocole et outils expérimentaux

Ce test est effectué en deux étapes. Les mesures ont été prises à deux jours d’intervalle sur le verre puis sur le PET. Pour le verre, huit participants (six femmes et deux hommes) ont contribué, contre douze pour le PET (huit femmes et quatre hommes).

Du fait de la différence de matériau entre les deux emballages, la position du centre de gravité est variable d’une bouteille à l’autre. Le volume d’eau ajouté dans chacune des bouteilles sert donc de variable d’ajustement pour mettre les deux bouteilles à la même masse (700 grammes), et pour placer approximativement les deux centres de gravité au même niveau. Cet ajustement reste empirique du fait de la différence initiale de matériau et de masse des deux bouteilles, mais permet de déterminer un emplacement pour la saisie de l’emballage au niveau de ce centre de gravité (fig. 104).

Figure 104 : Signalisation du centre de gravité sur les emballages en Verre et en PET

Photos des emballages testés. Les deux vignettes de gauche montrent la matrice posée sur la bouteille en verre, et les deux photos de droite la matrice posée sur la bouteille en PET. Pour chacune des bouteilles, le volume d’eau contenu permet d’avoir une position approximativement identique des deux centres de gravité, symbolisés par la gommette rouge sur les photos. La matrice est posée de façon à ce que la saisie se fasse à hauteur de cette gommette. La masse est identique (700 grammes) pour les deux bouteilles28_.

Trois modalités de saisie sont testées ici :

• Bout des Doigts 1 (BD1), qui correspond à la modalité BD du test précédent : la saisie se fait par le bout

des doigts au niveau du centre des faces.

• Bout des Doigts 2 (BD2) : la saisie se fait par le bout des doigts, placés à proximité des arêtes de la bouteille, la paume de la main étant située vis-à-vis d’une face de la bouteille.

• PN : prise normale classique.

Le protocole est le même que précédemment, avec comme contrainte expérimentale supplémentaire le positionnement de la main par rapport au centre de gravité. Le geste réalisé par les participants consiste à rechercher une position verticale stable, 10 cm au-dessus du plan de pose. On conviendra ici que la stabilité est établie lorsque le plastique a atteint la limite de sa déformation. Enfin, il ne faut pas négliger l’influence de la pression de l’eau sur les parois lors de la saisie de la bouteille. Cette pression n’est pas calculée ici, mais il convient de ne pas sous-estimer son rôle.

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Toutes choses étant égales par ailleurs, on veut explorer d’éventuelles différences d’effort produit lors du maintient statique d’une bouteille en verre par rapport à l’effort produit pour le maintien statique d’une bouteille en PET. Le verre étant plus lourd que le plastique, et à poids identique, le centre de gravité ne sera pas placé strictement au même endroit pour chacune des deux bouteilles. La première précaution expérimentale est donc de trouver un taux de remplissage permettant d’avoir des centres de gravité approximativement équivalents sur les deux bouteilles. En fonction du volume contenu, la position de la matrice sera adaptée dans chaque cas.

6.5.3.3 Résultats et interprétations

Une fois le traitement sur les seuils effectué, et le test d’absence de significativité sur les mesures entre pouce et quatre doigts réalisé, les valeurs des efforts de serrage moyen obtenues pour ce test sont résumées dans le tableau 22.

Pour la condition BD1, l’effort moyen produit est le même pour le Verre et le PET (24 N). A poids égal, le résultat signifie alors que, dans ces conditions expérimentales, la déformation du PET n’a pas d’influence sur la production de l’effort pour ce type d’emballage.

Pour la condition BD2, l’effort produit n’augmente que pour le PET (36,5 N), alors que la valeur obtenue pour le Verre (24,4 N) est la même que pour la modalité de saisie BD2. Ce résultat s’explique par l’impossibilité pour les sujets de saisir la bouteille en Verre à proximité des arêtes à cause de la rigidité du matériau, alors que la souplesse du PET l’autorise. Les participants se sont rapprochés, pour le Verre, d’une saisie proche de BD1 en décalant leur doigt vers le centre des faces.

Au total, ces deux modalités de saisie montrent qu’à forme identique et pour un poids constant et assez faible, la déformabilité du matériau n’a pas d’impact sur la production de l’effort de serrage, et confirme qu’un positionnement des doigts dans l’axe de la bouteille (ici au centre des faces) permet d’optimiser l’effort de serrage.

Concernant la modalité de saisie PN, le constat est le même que pour les bouteilles cylindriques. L’augmentation du nombre de points de contact de part et d’autre de l’axe de la bouteille, liée à l’augmentation de la surface d’appui de la main sur la matrice, rend plus difficile l’analyse de la valeur d’effort obtenue. On peut cependant indiquer que, en PN sur la bouteille en PET, l’effort constaté est quasiment le même que pour la modalité de saisie BD1, ce qui s’explique par le positionnement de la main des sujets sur la bouteille qui se rapprochait d’une modalité de saisie en BD1.

Condition Pouce Doigts opposés Total

Bout des Doigts 1 Effort mesuré Ecart-type Effort mesuré Ecart-type Effort mesuré Ecart-type

Verre 12,4 0,8 11,9 1 24,3 1,3

PET 13,3 0,7 10,7 0,7 24 1

Condition Pouce Doigts opposés Total

Bout des Doigts 2 Effort mesuré Ecart-type Effort mesuré Ecart-type Effort mesuré Ecart-type

Verre 13,2 0,8 11,2 0,7 24,4 1

PET 19,8 1,3 16,7 0,9 36,5 2

Condition Pouce Doigts opposés Total

Prise Normale Effort mesuré Ecart-type Effort mesuré Ecart-type Effort mesuré Ecart-type

Verre 18,3 1,5 19 0,8 37,3 1,8

PET 14,5 1 11,6 0,8 26,1 1,1

Tableau 22 : Efforts de serrage moyen (en Newtons) pour les deux modalités de saisie

La modalité de saisie BD1 consiste à placer les extrémités des doigts au centre des faces. La modalité BD2 impose de les placer le plus proche possible des arêtes des emballages testés.

La contribution des doigts à la production de l’effort a fait l’objet du même type de démarche pour cette expérimentation. La figure 105 résume les informations sur ce point.

Figure 105 : Contribution des doigts (en pourcentage) pour les modalités de saisie BD1, BD2 et PN

Les emballages sont de masse 700 grammes. Les pourcentages indiqués sur le graphique sont calculés à partir des 80% de la force totale.

Pour les deux matériaux, la répartition de l’effort selon les regroupements Index-Majeur et Annulaire-Auriculaire se fait à nouveau dans les proportions 60%-40% respectivement.

Le profil retrouvé sur le verre est proche de ceux observés pour le test précédent. L’index et le majeur (entre 28 et 30%) contribuent plus à l’effort que l’annulaire, qui reste à un bon niveau (entre 20 et 25%), l’auriculaire étant lui à un niveau beaucoup plus faible (15%).

Sur le PET, le même type de résultat est obtenu pour les modalités de saisie BD1 et BD2. Pour le modalité PN, on observe une homogénéisation des contributions. L’index (23%), le majeur (30%), l’annulaire (25%) et l’auriculaire (22%) ont chacun une implication presque équivalente aux quatre autres doigts.

Au final, ce test confirme :

• L’importance du positionnement des extrémités des doigts (phalanges les plus distales) en opposition par

rapport au pouce (c'est-à-dire dans l’axe de la bouteille) pour une diminution de l’effort moyen de serrage,

• Une absence a priori d’impact de la déformation du matériau sur la production de cet effort, même s’il existe

des contraintes techniques à ne pas négliger pour la mesure d’effort sur un matériau déformable,

• Une implication invariable des contributions des doigts de la main à la réalisation du geste demandé, quel

que soit l’emballage testé.

Ces résultats posent à nouveau la question d’une éventuelle programmation de la main dans la production de l’effort pour un type de geste donné. Ces contributions sont-elles constantes ? Dépendent-elles également de l’innervation sensitive de la main ?

Par ailleurs, seul l’effort de serrage moyen a été abordé à travers ces tests. La transposition de l’outil de mesure des efforts apporte des informations qui doivent maintenant être mises en relation avec les notions plus subjectives de confort, de gêne et de perception de l’effort, pour pouvoir mettre par la suite en parallèle ces informations sur l’étude des critères biomécaniques avec les résultats des tests utilisateurs.

0 20 40 60 80

Index Majeur Annulaire Auriculaire Ind+Maj Ann+Aur

C on tr ib ut io n en p ou ce nt ag e 0 20 40 60 80

Index Majeur Annulaire Auriculaire Ind+Maj Ann+Aur

C o n tr ib u ti o n e n p o u ce n ta g e Verre PET ( ) BD1 – ( ) BD2 – ( ) PN

6.6 Evaluation subjective des efforts, des gênes et du confort d’utilisation