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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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This paper first describes the origin and manufacturing of hollow glass microspheres, and their important physical and chemical properties for the production of syntactic foams in the offshore oil industry. They are found mainly in the buoyancy modules and thermal insulation of pipelines immersed at great depth. Other microsphere applications are also discussed, and a non-exhaustive list of other cellular loads is given.
Auteur(s)
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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.
MOTS-CLÉS
propriétés fabrication Utilisation Isolants thermiques Modules de flottabilité Pycnométrie à gaz Compression hydrostatique
KEYWORDS
properties | manufacturing | utilization | thermal insulation | buoyancy modules | gas pycnometry | hydrostatic compressive strenght
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2009 par Jean-Marie RUCKEBUSCH
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Conclusion
La technologie de fabrication des microsphères de verre est en constante évolution afin de répondre à des cahiers de charges d’utilisation de plus en plus contraignants.
-
Ratio résistance mécanique sur masse volumique le plus élevé possible afin de conférer aux mousses syntactiques résistance à la compression hydrostatique et flottabilité maximale. Les futures générations de microsphères de verre pourront par exemple résister à des pressions > 30 MPa pour une masse volumique réelle ,30 g/cm3.
-
Résistance à la compression élevée pour des applications de mousses syntactiques en très forte profondeur.
-
Traitement de surface des microsphères de verre afin de garantir performance et durabilité des matériaux immergés.
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Évolution des compositions chimiques de verre afin d’atteindre les améliorations de performance physique et chimique.
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BIBLIOGRAPHIE
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(6) - HIEL (C.) - Composite...
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-
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