Sur les mécanismes de rayures des vernis de finition automobiles

Conclusion
Conclusion
Les vernis de finition automobile sont des polymères thermodurcissables. D'une
épaisseur comprise entre 40 et 50 tm, ils sont la plupart du temps transparents. Le vernis
constitue la dernière couche du revêtement peinture recouvrant nos voitures. Il donne au
véhicule un aspect brillant et esthétique et protège les couches inférieures du milieu ambiant.
Il est ainsi directement et régulièrement exposé au gravillonnage, aux rayures, aux pluies
acides et au rayonnement UY.
Soucieux de préserver l'aspect extérieur de son véhicule le plus longtemps possible,
l'automobiliste est de plus en plus exigeant sur la qualité et la durabilité du feuil peinture.
Différentes études ont donc été engagées pour élucider les différents mécanismes de
dégradation des vernis. L'objectif est d'ajuster leurs propriétés de manière rigoureuse et
scientifique et non plus de manière empirique comme c'est encore souvent le cas.
Notre travail a pour but de comprendre les mécanismes de rayure des vernis. Il est axé
sur les microrayures provoquées par des passages répétés aux brosses de lavage automatique.
Ce sont la poussière et les grains de sable situés entre les brosses et le vernis qui sont à
l'origine des rayures. Ces rayures sont de deux types. Elles peuvent être ductiles : dans ce cas,
un apport de chaleur peut les faire cicatriser. Elles peuvent être fragiles : elles présentent alors
des déchirures et sont irréversibles. D'une largeur comprise entre 5 et 10 im et d'une
profondeur comprise entre 0,5 et 2 im, ces rayures sont invisibles à l'oeil nu. Toutefois, elles
diminuent le brillant du véhicule et réduisent le rôle de protection du vernis. Ces rayures sont
reproduites de façon contrôlée à l'aide d'un Nano-indenter de type XP. Chaque essai
d'indentation et de rayure est réalisé à vitesse de déformation constante. Le mode dynamique
permet de déterminer les propriétés du matériau de façon continue en fonction de la
profondeur du matériau indenté.
Les rayures ductiles sont étudiées en analysant les propriétés viscoplastiques de deux
vernis références. Ces propriétés sont déterminées à partir d'essais de nano-indentation à
différentes températures et d'essais de nano-rayure réalisées avec un indenteur Berkovich.
Ces essais permettent d'explorer 6 décades de vitesses de déformation recouvrant les vitesses
imposées par les brosses de lavage. La formation des rayures ductiles met en jeu des
mouvements locaux de chaînes polymères car elle est gouvernée par des énergies proches des
énergies de relaxation secondaire 3. La cicatrisation des rayures ductiles est analysée à l'aide
d'observations au microscope à force atomique de la profondeur rémanente des rayures après
des séjours plus ou moins longs à l'étuve. La cicatrisation des rayures ductiles met en jeu des
mouvements coopératifs de chaînes polymères car elle est gouvernée par la relaxation a.
Les rayures fragiles sont étudiées à partir d'une analyse énergétique de la rupture des
matériaux adaptée au cas de la rayure. Cette analyse permet de déterminer deux critères
contrôlant la transition entre rayures ductiles et rayures fragiles : un critère en énergie de
rupture et un critère de dimension critique. Lors d'un essai de rayure, l'indenteur exerce une
une contrainte de traction à l'arrière du contact. Cette contrainte de traction permet
l'ouverture de fissures préexistantes dans le matériau et l'apparition subséquente de
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