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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Autres charges cellulaires utilisées avec les microsphères de verre
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3. Principaux débouchés des microsphères
3.1 Mousses syntactiques
3.1.1 Industries navale et pétrolière
3.1.1.1 Modules de flottabilité
Dans le passé, ils étaient constitués par des réservoirs contenant des hydrocarbures de masse volumique faible. Actuellement, les mousses syntactiques, grâce à leur module de compressibilité très élevé et leur faible absorption d’eau, sont utilisées dans les deux domaines ci-après.
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systèmes ancrés immergés ; leur masse volumique doit être la plus faible possible pour que la poussée d’Archimède leur permette de résister aux éléments externes tels que le courant marin ;
-
systèmes équilibrés en immersion en toute profondeur ; dans le cas de sous-marins habités ou autonomes, pour la flottabilité de l’engin, la stabilité dans le temps de la mousse syntactique, son module de compressibilité ainsi que sa faible absorption d’eau sont les paramètres critiques. L’utilisation des mousses syntactiques a notamment permis la réalisation d’engins habités opérationnels jusqu’à 6 000 m.
Le module de compressibilité de l’eau de mer étant de 2,070 GPa, celui de la mousse syntactique doit être supérieur à cette valeur pour qu’il n’y ait pas perte de flottabilité en profondeur.
HAUT DE PAGE3.1.1.2 Âmes de structures sandwiches
L’une des principales applications des microsphères creuses de verre est la fabrication de panneaux sandwiches avec peaux en composites fibres de verre/résine époxyde et âmes en mousses syntactiques pour lesquelles la tenue en température (valeur élevée de la température de transition vitreuse) et les performances mécaniques (tenue en compression, en cisaillement) sont essentielles.
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Principaux débouchés des microsphères
BIBLIOGRAPHIE
-
(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).
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(6) - HIEL (C.) - Composite...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
3M
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Offshore Technology Conférence
Offshore Norway
http://www.offshorenorway.no/event/activitymonths
Society of Petroleum Engineers
Deep Offshore Technology International
http://www.deepoffshoretechnology.com/index.html#showcase_3
SPE Offshore Europe Conference Exhibition
http://www.offshore-europe.co.uk/
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