Sur les mécanismes de rayures des vernis de finition automobiles

Chapitre 3 Les rayures ductiles
Les énergies d'activation obtenues par l'équation d'Eyring regroupées dans le tableau
2 sont proches de celles trouvées par le principe d'équivalence temps/température. Le volume
d'activation est de 0,3 nm' à la fois pour le vernis A et le vernis B. Ces valeurs sont très
proches des valeurs issues de modélisations théoriques de la littérature8. On trouve en effet
pour le PS va=O,9 nm et pour le PMMA v= 0,4 nm3.
Vernis A
Vernis B
Qvp (kJ/mole) 143 ± 10 110 ± 10
Va (nm3) 0,3 0,3
tableau 2 énergies d'activation viscoplastiques des vernis A et B obtenues d'après l'équa on d'Eyring.
Plusieurs auteurs9 ont déjà mentionné que l'énergie d'activation est susceptible de
varier suivant la plage de fréquences ou de températures explorée. Ainsi, Brady et Yeh'° ont
montré, en étudiant la limite d'élasticité obtenue par des essais de traction sur du polystyrène,
que l'énergie d'activation passe de 160 à 430 kJ/mole quand on explore des températures
supérieures à 75°C. Et des variations encore plus complexes peuvent arriver.
D'après Haward et Thackray11, le volume d'activation représente le volume de
polymère qui doit être mis en mouvement pour que l'écoulement puisse avoir lieu. Ce volume
serait deux à dix fois plus grand que le volume statistique et cela signifierait donc que
l'écoulement implique le mouvement coopératif d'un plus grand nombre de segments de
chaînes que celui nécessaire pour un changement de conformation moléculaire en solution
diluée.
D'après Bowden'2 , c'est le produit du volume d'activation Va par la contrainte
appliquée qui est important. En effet, le produit v, correspondrait au travail fournit à un
segment de chaîne pendant un saut au-dessus de la barrière de potentiel.
2.4.5 Conclusion
Des essais d'indentation à température ambiante indiquent que la dureté des vernis suit
une loi de type Norton-Hoff. A partir de cette loi, on a déterminé un indice de viscoplasticité
qui rend compte du caractère plus ou moins visqueux du vernis. Cet indice est corrélé à la
résistance à la rayure des vernis déterminée d'après des mesures de brillant.
Des essais de rayure à température ambiante ont montré que les résultats de dureté
obtenus à une vitesse de déformation donnée correspondent aux résultats obtenus en
indentation à la même vitesse de déformation. L'étude de la viscoplasticité en rayure peut
donc être étudiée par de simples essais d'indentation plus rapides et plus faciles à mettre en
oeuvre.
Perez Jo ; Physique et mécanique despolvmères amorphes Lavoisicr Tee Doc (1992).
Crisi B.; In: The Physics of glassy polymers, Ed. by Haward and Young, Chapman & Hall, London (1997), p,
155.
10
Brady T. E., Yeh G. S. Y. J. Applied Phys., 42(1971)4622-30.
'
Haward R. N., Thackray G. ; Proc. Roy. Soc., A302 (1968) 453.
12
Bowden P. B. ; In : The physics of glassy polymers, Ed. by Haward and Young, Applied Science Publishers,
Ltd (1973), p.279.
62