Bibliographie & annexes
Présentation
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NOTE DE L'ÉDITEUR
Les parties 1 et 2 de la norme ISO 1183 citée dans cet article ont été remplacées par les normes ISO 1183-1 et -2 "Plastiques - Méthodes de détermination de la masse volumique des plastiques non alvéolaires - Partie 1: Méthode par immersion, méthode du pycnomètre en milieu liquide et méthode par titrage - Partie 2: Méthode de la colonne à gradient de masse volumique" (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1902 (février 2019).
La norme ISO 1922 d'août 2012 citée dans cet article a été remplacée par la norme ISO 1922 "Plastiques alvéolaires rigides - Détermination de la résistance au cisaillement" Révision 2018
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1807 (septembre 2018).
RÉSUMÉ
Cet article décrit en premier lieu l'origine et la fabrication des microsphères creuses de verre, leurs propriétés physico-chimiques importantes pour la fabrication de mousses syntactiques de l'industrie pétrolière offshore. On les retrouve principalement dans les modules de flottabilité et les isolants thermiques de pipelines immergés en forte profondeur. D'autres applications des microsphères sont également évoquées ainsi qu'une liste non exhaustive d'autres charges cellulaires.
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Jean-Marie RUCKEBUSCH : Ingénieur développement d’applications et support technique - Société 3M France, département matériaux avancés, CERGY PONTOISE, 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 comme la rigidité, l’allégement, la résistance aux chocs, la résistance thermique, etc.. Les microsphères creuses de verre, de masse volumique réelle très faible (0,12 à 0,60 g/cm3), sont surtout des charges d’allégement des résines thermoplastiques ou thermodurcissables et de certains élastomères, conduisant, entre autres, à l’obtention de mousses syntactiques.
La mousse syntactique est un matériau composite complexe réalisé à partir de microsphères creuses de verres noyées dans une matrice de résine spécifiquement sélectionnée. Ce matériau, apporte une résistance mécanique élevée pour une densité la plus faible possible.
Ces mousses syntactiques encore appelées matériaux de flottabilité sont montés sur des équipements destinés à des applications marines s’effectuant entre 1 000 et 10 000 m de profondeur. Ils ont pour but de neutraliser le poids des équipements, immergés à leur profondeur de travail. De ce fait, les mousses syntactiques doivent résister à des pressions considérables pouvant dépasser les 1 000 bar. En particulier, elles doivent conserver toutes leurs propriétés de flottabilité, c’est-à-dire ne pas se déformer, ni être perméable à l’eau.
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.
Cet article traite des modes de fabrication ainsi que des propriétés physico-chimiques des microsphères de verre puis il aborde en détail la technologie des mousses syntactiques pour lesquelles les microsphères de verre sont un des composants indispensables.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
propriétés fabrication Utilisation Isolants thermiques Modules de flottabilité Pycnométrie à gaz Compression hydrostatique
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2009 par Jean-Marie RUCKEBUSCH
DOI (Digital Object Identifier)
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Principaux débouchés des microsphères
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2. Mousses syntactiques
2.1 Définition
Les mousses syntactiques recouvrent une famille de matériaux composites cellulaires obtenus en incorporant des cellules préformées dans un liant de base.
Dans la pratique, cela est réalisé en mélangeant à une résine organique une charge sphérique creuse. Le terme syntactique est employé par analogie avec syntaxe qui désigne l’arrangement de mots composant une phrase. L’expression « mousse syntactique » est donc utilisée pour décrire un matériau présentant un arrangement ordonné, à courte ou longue distance, de cavités appelées microbulles.
Une mousse syntactique présente donc une structure cellulaire différente de celle rencontrée dans les mousses conventionnelles obtenues par expansion chimique ou physique d’un gaz au cours de la polymérisation ou du processus de solidification de la résine. Les cavités formées dans ces matériaux sont partiellement ou totalement interconnectées, tandis que, dans les mousses syntactiques, les vides sont tous inclus à l’intérieur des parois de particules rigides et sont donc isolés les uns des autres. Dans ce cas, il est donc possible de prédéterminer et de contrôler la dimension et la répartition des espaces vides constituant la mousse.
HAUT DE PAGE2.2 Nature et choix du liant de base
La résine organique peut être flexible ou rigide. Le choix du liant organique de la mousse syntactique est un facteur important à prendre en considération ; en effet, il détermine, pour une part non négligeable, les propriétés finales du composite allégé.
Les quatre facteurs importants ci-après sont à considérer.
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Mousses syntactiques
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PUTERMAN (M.) - Syntactic foams - – 1. preparation, structure and properties – Journal of cellular plastics (0021-955X), 16 (4), p. 223 (1980).
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(2) - WHITAKER TODD (E.) - Hydrostatic pressure testing of low-density syntactic foam - – AIAA Paper (0146-3705) (1980).
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(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).
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(4) - WATKINS (L.) - Syntactic foam buoyancy for production risers - – Proceedings of the International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symposium (1988).
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(5) - SHUTOV (F.A.) - Handb. Polymer - – Foams and Foam Technology (1991).
-
(6) - HIEL (C.) - Composite...
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Offshore Technology Conférence
Offshore Norway
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