Présentation
Auteur(s)
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Jacques VERDU : Docteur ès sciences - Professeur à l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers (ENSAM – Paris) - Laboratoire « Transformation et Vieillissement des polymères »
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Lire l’articleINTRODUCTION
a philosophie générale du vieillissement des plastiques a été introduite en tête de l’article [A 3 150] Vieillissement physique.
Les aspects généraux à tous les types de vieillissement chimique, notamment en ce qui concerne les grandes familles de processus (coupures de chaînes, réticulations, etc.) font l’objet d’un premier article Vieillissement chimique des plastiques : aspects généraux.
Dans cet article, nous étudierons les différents types de vieillissement classés en fonction de leur cause externe :
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température élevée pour le vieillissement thermique ;
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rayonnements UV ou ionisants pour le vieillissement photochimique ou radiochimique ;
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etc.
Un dernier article Vieillissement chimique : modélisation cinétique sera consacré à la présentation d’un modèle cinétique de vieillissement applicable à de nombreux cas de figure.
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VERSIONS
- Version courante de juil. 2011 par Emmanuel RICHAUD, Jacques VERDU
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6. Vieillissement chimique sous contrainte mécanique
6.1 Intérêt pratique
Les cas où les pièces en matière plastique ou en composite à matrice organique sont soumises à des contraintes mécaniques au cours de leur utilisation sont très nombreux. Les contraintes peuvent être externes ou internes ou induites.
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Les contraintes externes résultent simplement des fonctions mécaniques de l’objet, par exemple : pression hydrostatique dans un réservoir ou un tube, fatigue cyclique sur une charnière ou une pale d’hélicoptère, etc., ou bien des gradients thermiques imposés à l’objet (cycle jour-nuit en exposition extérieure, cycle marche-arrêt pour de nombreux systèmes ayant une température de fonctionnement supérieure à l’ambiante, etc.).
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Les contraintes internes résultent de la mise en œuvre et le plus souvent sont liées à la vitesse de refroidissement de l’objet au terme de cette dernière.
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Les contraintes induites par le vieillissement résultent en particulier de la différence de structure entre peau et cœur (surtout dans le cas du vieillissement oxydant où l’on voit, par exemple sur les polyoléfines, apparaître une fissuration superficielle dans des matériaux initialement sans contrainte).
Dans l’article [A 3 150] ont été présentés les cas où l’endommagement mécanique est accéléré par un vieillissement physique en présence de solvants ou d’agents tensioactifs. Ces mécanismes sont maintenant bien connus : on peut considérer que la cause première de l’endommagement est l’application d’une contrainte mécanique. Le solvant ou l’agent tensioactif constitue un facteur d’influence de la cinétique, au même titre que, par exemple, la température. En vieillissement chimique, la situation est beaucoup plus complexe, car on peut envisager des cas où le vieillissement chimique n’est qu’un des paramètres gouvernant la cinétique d’endommagement mécanique, et des cas où, au contraire, la contrainte mécanique n’est qu’un des paramètres gouvernant la cinétique de dégradation chimique. Dans d’autres cas, la contrainte mécanique peut être...
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