Outils PFERD – Catalogues 201

Matières plastiques
Principales caractéristiques techniques
8
Module d’élasticité
Le module d’élasticité, ou module E, est une caractéristique de la technique des
matériaux, qui décrit le rapport entre la contrainte de traction et la déformation d’un
solide à élasticité linéaire . Il permet de déterminer la « rigidité » d’un matériau et
peut être calculé à partir du diagramme contrainte/déformation élaboré à l’occasion
d’un essai de traction .
Au début de l’application d’une contrainte, de nombreux matériaux (dont les métaux,
par exemple), affichent un comportement linéaire, c’est-à-dire que leur déformation
par rapport à leur longueur initiale disparaît à nouveau totalement après relâchement
de la contrainte . Dans ce cas, la déformation est proportionnelle à la traction
et est représentée sous la forme de la droite de Hooke, dont la pente correspond au
module d’élasticité .
Au contraire des métaux, les matières plastiques, hormis à basse température ou
avec une vitesse de traction élevée, n’adoptent pas un comportement purement
élastique, mais plutôt viscoélastique . Cela signifie que le module d’élasticité des plastiques
est fonction du temps et de la température .
Selon la norme EN ISO 527 (Plastiques . Détermination des propriétés en traction),
le module d’élasticité des plastiques est déterminé à partir de la pente de la courbe
traction/allongement entre 0,05 et 0,25 % d’allongement, car de nombreux
plastiques ne présentent déjà plus un comportement linéaire à la traction/
déformation à cette valeur maximale de 0,25 % .
Pour les plastiques renforcés de fibres, le module d’élasticité dépend en outre de
la proportion de fibres, de l’orientation de celles-ci et du sens de la contrainte par
rapport au sens de renforcement . De manière générale, pour les fibres orientées : un
module d’élasticité nettement plus élevé est constaté lorsque la contrainte s’applique
dans le sens des fibres, plutôt que transversalement à ces dernières .
Température de transition vitreuse
La réaction des matériaux à la température dépend de leur
structure . Alors que les matériaux cristallins (comme la neige)
possèdent un point de fusion défini lorsque la température
augmente, les structures amorphes (comme le verre) se
ramollissent lentement sur une certaine plage de température,
appelée plage de transition vitreuse . Quant aux matériaux
semi-cristallins, ils présentent tant une phase cristalline, avec
une température de fusion, qu'une phase amorphe, avec une
température de transition vitreuse .
Contrairement au point de fusion, à partir duquel l’état de
l’agrégat subit une modification radicale, la transition vitreuse,
et la température de transition vitreuse, est une étape au cours
de laquelle les matériaux passent de l’état cassant (élasticité
énergétique) à un état visqueux ou souple (élasticité entropique)
.
La température de transition vitreuse présente donc une
importance non négligeable pour définir la température
d’utilisation et d’usinage des matières plastiques . C’est le type
de plastique qui permettra de décider si le matériau peut être
utilisé au-dessus ou en-dessous de sa température de transition
vitreuse .
Essai de traction
Diagramme contrainte/déformation :
aspect type pour les différents plastiques
Spannung
Dehnung
E ll Fibre >> E ⊥ Fibre
spröder Kunststoff
zäher Kunststoff
verstreckbarer Kunststoff
Fibres de renfort
gummiähnlicher Kunststoff
Matrice
De manière générale, la température de transition vitreuse
augmente avec la densité de réticulation du matériau .
■■ Les thermodurcissables et les thermoplastiques
amorphes sont utilisés en-dessous de leur température de
transition vitreuse .
■■ Les thermoplastiques semi-cristallins peuvent aussi être
utilisés au-dessus de leur température de transition vitreuse,
jusqu’à leur point de fusion .
■■ Quant aux élastomères, ils sont utilisés au-dessus de leur
température de transition vitreuse, jusqu’à leur température
de décomposition .
Plusieurs méthodes de mesure sont disponibles pour déterminer
la température de transition vitreuse (voir notamment EN
ISO 11357-2 et ISO/FDIS 6721-11) .
La dépendance thermique de la résistance à la traction et de
l’allongement à la rupture est déterminée selon le type de
plastique dans les diagrammes de la page 9 .