Sur les mécanismes de rayures des vernis de finition automobiles

Chapitre 2
Orientation de 1'etude et dispositif cxprirnenta1
Un vernis résistant à la rayure est un vernis pour lequel la fracture apparaît à une charge
normale élevée, appelée charge critique, et pour lequel la profondeur rémanente de la
rayure (donc le défaut visible) est faible''.
En partenariat avec DuPont, Courter'2 réalise des micro-rayures sur des vernis
acrylique/mélamine avec un «nano-scratch tester» (CSEM®) ainsi que des essais de
nano-indentation et de nano-rayure avec un «triboscope» (Hysitron®). Son critère de
résistance à la rayure est également une charge critique élevée.
> En partenariat avec Ford, Ryntz'3 réalise des rayures avec un appareil réalisé en interne.
Le vernis le plus résistant à la rayure est celui dont la profondeur de rayure rémanente
est la plus faible. Cette profondeur est mesurée à l'aide d'un AFM.
2.3 Cartographie du comportement des vernis
Les méthodes d'évaluation de la résistance à la rayure décrites précédemment
s'intéressent surtout à la transition entre rayures ductiles et rayures fragiles (transition
ductile/fragile). Certains auteurs proposent une évaluation plus complète du comportement
des vernis au moyen de cartographies, regroupant l'ensemble des déformations des vernis lors
d'un essai de rayure suivant différents paramètres de l'essai.
Shen' et Pourdeyhimi'5 réalisent des nano-rayures grâce à un microscope à force
atomique en mode « tapping ». Le même cantilever est utilisé pour réaliser la rayure et
pour l'imager : on minimise ainsi le retour viscoélastique puisque l'on perd un minimum
de temps entre les deux opérations.
Briscoe'6 '
a étudié la résistance à la rayure de différents types de polymères dont du
PMMA, du Polycarbonate ou encore des résines thermodurcissables à base de polyester.
Les échantillons sont rayés avec des indenteurs coniques d'angles différents. La carte de
rayage proposée est fonction de la force normale, de l'angle interne du cône 20 et de la
température.
° Lin L.. Blackman G. S,, Maiheson R. R. ; A new approach to charcicierize scratch cmcl ,iiar resistance of
automotive coatings, Progress in Organic Coatings 40 (2000) 85-91
2
Courter J. L.; A. Kanìenezky, Micro- and Nano-indenration and scratching f)r evaluating the mar resistance
of automotive clearcoat, ECJ, n7-8 (1999) 104,
Ryniz R. A.. Ahell B. D., Pollano G. M.. Nguyen L. H.. Shen W. C. ; Scratch resistance behavior of model
coating systems, International Waterhorne, High-Solids, and powder coatings Symposium, New Orleans LA,
USA, Feb 10-12 (1999).
14
Shcn W.. Smith S. M., Jones F. N., Ji C.. Ryniz R. A., Everson M. P.: Use of a scanning probe mIli(r(.'vcnpe to
measure marring mechanisms and nmìcrohardness oJcrossiinked coatings, Journal of Coatings Technology, Vol
69, n° 873 (1997).
>
Pourdeyhimi B., Wang X., Lee F.; Evaluation of scratch an.d mar resistance in automotive coatings
Nanoscrarching by atomic force microscope, European Coatings Journal n3 (1999).
Briscoe B. J., Pellilo E., Sinha S. K.: Characrerïsarion of the sudce deformation, yield and fracture of
polymers during scraiclung, Proc. 10 International conference on deformation, yield and fracture (1997) 474-
477,
17
Briscoe B. J., PeIïllo E., Sinha S. K.; Scratch hardness and deformation maps for polycarbonate and
polyethylene. Polynier Engineering and Science, 36(24) (1996), 2996-3005.
30