Mousse syntactique

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Mousse syntactique vue au microscope électronique à balayage, constituée de billes de verre dans une matrice de résine polyépoxyde.

Une mousse syntactique est un matériau composite cellulaire, constitué d'une matrice dans laquelle on a injecté des microsphères creuses, par exemple en verre[1]. Pour le cas d'une matrice polymère (« matière plastique »), on peut par exemple employer le polyépoxyde, le polyester, le polyuréthane ou le polypropylène.

Propriétés[modifier | modifier le code]

Les mousses syntactiques ont deux avantages :

  • la légèreté : en augmentant plus ou moins la proportion de microsphères, on peut obtenir une masse volumique approchant 600 kg·m-3 (bien plus léger que l'eau, dont la masse volumique est 1 000 kg·m-3) ;
  • leur résistance à de hautes-pressions isostatiques (de plusieurs centaines de bars, ce qui correspond aux pressions qui règnent sous l'eau à quelques kilomètres de profondeur).

Plus on augmente la proportion de microsphères, plus la masse volumique de la mousse syntactique obtenue est faible et plus la mousse est isolante. Cependant, elle est alors plus fragile (moindre résistance mécanique et à la pression). La présence de cavités (des microsphères) dans la matrice diminue fortement la résistance à des sollicitations autres que la compression[2] : ainsi les mousses syntactiques (comme toutes les mousses non élastiques, d'ailleurs) ne conviennent pas pour résister en traction ou en flexion. Des contraintes physiques peuvent être responsables de micro-dommages à la mousse[3]

Si leurs pores sont ouverts et le polymère transparent, elles sont plus fragiles, mais peuvent présenter des propriétés radiatives et d'absorption intéressantes pour certains usages [4].

Leur vieillissement et résistance à long terme fait l'objet d'études[5], notamment en condition de haute pression[6].

Usages[modifier | modifier le code]

Leurs principales propriétés (voir ci-dessus) et en particulier une conductivité thermique initiale d'environ 0,12 W.K-1.m-1 à 25°C et à pression atmosphérique les rendent utiles pour isoler thermiquement certains objets ou pour produire des objets flottants (bouées) rigides et continuant à flotter si accidentellement perforées.

Depuis les années 1980-90, on les utilise aussi pour isoler des engins sous-marins destinés aux grandes profondeurs (plusieurs milliers de mètres). Cependant si l'on ajoute des variations importantes de température aux variations de pression, la mousse peut se fracturer et les microbilles se remplir d'eau, ce qui dégrade les propriétés isolantes et d’allègement de la mousse[6].

D'autres propriétés les rendent intéressantes pour l'isolation thermique de pipe-lines en régions froides, et de canalisations sous-marines en mer, dont pour les forages extrêmes dits « HP/HT » (haute pression/haute température)[7] Dans ces conditions extrêmes, les hydrocarbures remontés le sont à des températures atteignant 130°C voire 180°C et si leur température tombe ensuite sous 40°C, leur viscosité diminue et ils forment des hydrates et des dépôts de paraffine. Les pétroliers veulent des mousses syntactiques capables de résister une vingtaine d'années.

Des mousses syntactiques sont aussi utilisées pour absorber l'énergie de projectiles ou de chocs lors de la déformation dans certains types de blindages.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Ruckebusch JM (1994) Microsphères creuses de verre pour mousses syntactiques. Ed. Techniques Ingénieur.
  2. Alvares de Arago EE (1986) Étude de l'endommagement par eau de composites, par des essais de choc en flexion (Doctoral dissertation) (notice Inist-CNRS
  3. Dan W (1987) Études micromécaniques de l'endommagement des mousses syntactiques (Doctoral dissertation, Châtenay-Malabry, École centrale Paris) (résumé).
  4. Doermann, D. (1995). Modélisation des transferts thermiques dans des matériaux semi-transparents de type mousse à pores ouverts et prédiction des propriétés radiatives (Doctoral dissertation) (notice Inist-CNRS)
  5. Brini A (2004) Modélisation multi-échelles du comportement et du vieillissement des mousses syntactiques immergées (Doctoral dissertation, Thèse Université Pierre et Marie Curie).
  6. a et b Gimenez N (2005) Vieillissement hydrolytique de mousses syntactiques époxyde-amine/verre pour l’isolation thermique sous hautes pressions: Mécanismes de dégradation et simulation de la prise en eau ; Thèse de Doctorat soutenue le 22 nov 2005, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon)
  7. Terdre N (2009) Syntactic foam wrap helps protect casings against HP/HT damage. Offshore, 69(3), 70-70.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Dan W (1987) Études micromécaniques de l'endommagement des mousses syntactiques (Doctoral dissertation, Châtenay-Malabry, École centrale Paris) (résumé).
  • John B, Reghunadhan Nair CP & Ninan KN (2007) Low-density phenolic syntactic foams: Processing and properties. Cellular polymers, 26(4), 229-244 (notice Inist-CNRS).
  • Lawrence E& Pyrz R (2001) Viscoelastic properties of polyethylene syntactic foam with polymer microballoons. Polymers & polymer composites, 9(4), 227-237 (http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=1057449 notice Inist-CNRS/résumé]).
  • Lawrence E, Wulfsohn D & Pyrz R (2001) Microstructural characterisation of a syntactic foam. Polymers & polymer composites, 9(7), 449-457 (résumé).
  • Seamark MJ. (1991) Use of syntactic foams of subsea buoyancy. Cellular polymers, 10(4), 308-321.