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NOTE DE L'ÉDITEUR
La norme NF EN ISO 844 (T56-101) du 24/10/2014 citée dans cet article a été remplacée par la norme NF EN ISO 844 d'avril 2021 : Plastiques alvéolaires rigides - Détermination des caractéristiques de compression
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2105 (Mai 2021).
RÉSUMÉ
L'industrie des matériaux composites dispose de différentes matières premières minérales, destinées à être incorporées aux résines synthétiques afin de conférer aux pièces fabriquées certaines propriétés que les résines ne possèdent pas intrinsèquement. Les microsphères creuses de verre, de masse volumique réelle très faible (0,12 à 0,60 g/cm3), sont surtout utilisées comme charge d’allégement des résines thermoplastiques ou thermodurcissables et de certains élastomères, conduisant, entre autres, à l’obtention de mousses syntactiques. Signalons que les microsphères de verre sont souvent utilisées en complément d’autres charges cellulaires telles que les cendres volantes à base de silice et d’alumine, les microsphères de résines synthétiques et les perlites, qui sont brièvement décrites en fin d'article.
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Jean-Marie RUCKEBUSCH : Ingénieur ISMRa (Institut des sciences de la matière et du rayonnement de Caen) - Responsable technique pour les microsphères de la société 3M France
INTRODUCTION
L'industrie des matériaux composites dispose de différentes matières premières minérales, destinées à être incorporées aux résines synthétiques afin de conférer aux pièces fabriquées certaines propriétés que les résines ne possèdent pas intrinsèquement. Les microsphères creuses de verre, de masse volumique réelle très faible (0,12 à 0,60 g/cm3), sont surtout utilisées comme charge d’allégement des résines thermoplastiques ou thermodurcissables et de certains élastomères, conduisant, entre autres, à l’obtention de mousses syntactiques.
Signalons que les microsphères de verre sont souvent utilisées en complément d’autres charges cellulaires telles que les cendres volantes à base de silice et d’alumine, les microsphères de résines synthétiques et les perlites, qui sont brièvement décrites en fin de dossier.
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- Version courante de janv. 2016 par Jean-Marie RUCKEBUSCH
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Microsphères creuses de verreArticle inclus dans l'offre
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4. Autres charges cellulaires utilisées avec les microsphères de verre
4.1 Cenosphères
Les cenosphères sont des sous-produits récupérés des cendres volantes des centrales thermoélectriques fonctionnant au charbon pulvérisé.
La composition chimique de ces cendres volantes varie selon l'origine du charbon utilisé ; elles sont essentiellement à base de silice et d'alumine. Ces charges cellulaires de couleur foncée présentent une masse volumique de 0,70 à 0,85 g/cm3, une granulométrie s'échelonnant entre 10 et 300 µm et une résistance à la compression de l'ordre de 15 MPa.
HAUT DE PAGE4.2 Microsphères de résines synthétiques
Des microsphères expansibles d'un copolymère de chlorure de vinylidène et d'acrylonitrile sont obtenues par polymérisation de ces deux monomères en émulsion en présence d'isobutane.
Sous l'effet de la température, les particules contenant l'isobutane s'expansent pour donner des microsphères de très faible masse volumique (30 à 70 kg/m3). Ces microsphères peuvent être revêtues de matières minérales telles que du carbonate de calcium, du dioxyde de titane ou autres.
D'autres microsphères organiques sont fabriquées en résine phénolique. Leur masse volumique réelle se situe entre 0,20 et 0,40 g/cm3.
HAUT DE PAGE4.3 Perlites
La perlite est une roche d’origine volcanique, contenant une quantité résiduelle d’eau. Une opération de traitement thermique permet d’expanser les particules afin d’obtenir une charge multicellulaire.
Les cellules multiples de perlite sont poreuses à l’air et aux liquides ; il n’est donc pas possible de déterminer la masse volumique réelle de cette charge. La masse volumique effective de certains grades de perlite varie de 0,18 à 0,40 g/cm 3.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PUTERMAN (M.) - Syntactic foams – 1. preparation, structure and properties - Journal of cellular plastics (0021-955X), 16 (4), p. 223 (1980).
-
(2) - WHITAKER TODD (E.) - Hydrostatic pressure testing of low-density syntactic foam - AIAA Paper (0146-3705) (1980).
-
(3) - WATKINS (L.W.) - Syntactic foam buoyancy for ultradeep marine riser - In: Proc. Fourteenth Annual Offshore Technol. Conf., (Houston, U.S.A.: may 3-6, 1982), 3, Dallas, U.S.A., Offshore Technol. Conf., 1982, Paper OTC 4320, p. 235 (1982).
-
(4) - WATKINS (L.) - Syntactic foam buoyancy for production risers - Proceedings of the International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symposium (1988).
-
(5) - SHUTOV (F.A.) - Handb. Polymer - Foams and Foam Technology (1991).
-
(6) - HIEL (C.) - Composite sandwich construction with syntactic foam core. A practical assessment of...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Matériaux composites phénoliques ablatifs
-
Silicones ou siloxanes
-
Polyuréthanes PUR
-
Polyimides PMR
-
...
ANNEXES
1.1 Producteurs de microsphères de verre en Europe (liste non exhaustive)
3M France http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_EU/EU-EAMD/Home/
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ASTM D 1622-08 - Standard Test Method for Apparent Density of Rigid Cellular Plastics. - -
ASTM D 695-08 - Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics. - -
Withdrawn Standard ASTM D 2736-78 - (1982) - Practice for Determination of Hydrostatic Compressive Strength of Syntactic Foam (Withdrawn 1984). - -
Withdrawn Standard ASTM D 2926-70 - (1976) - Method of Test for Bulk Modulus of Elasticity of Syntactic Foam (Piston-Cylinder Method) (Withdrawn 1987). - -
ASTM D 638-08 - Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics. - -
ASTM D 732-02 - Standard Test Method for Shear Strength of Plastics by Punch Tool. - -
ASTM D 790-07e1 - Standard Test Methods for Flexural Properties of Unreinforced and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. - -
ASTM C 518-04 - Standard Test Method for Steady-State Thermal Transmission Properties by Means of the Heat Flow Meter Apparatus. - -
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