Thème : ACTIONS MECANIQUES, ENERGIE, PUISSANCE
activité 4 : Les élastomères
Objectifs :
-
Mettre en œuvre le protocole de test de traction pour un élastomère (éprouvette, choix du test et paramétrage de l’appareil)- Maîtriser l’utilisation de l’appareil pour le test de traction - Notion de raideur ou souplesse d’un élastomère.
- Échantillonnage d’élastomères, noms d’élastomères et marques commerciales - Entretien d’une étoffe contenant de l’élasthanne.
Travail par groupe de 2 étudiants. Compte rendu à rendre à la fin de la séance.
S’approprier Analyser Réaliser Valider Communiquer Faire preuve d’initiative
L’organisation du travail et du poste de travail, le respect des consignes de sécurité, l’utilisation des unités et symbole adéquats, la précision et présentation des réponses sont importants.
1) MATIERES A TESTER : Vous disposez de matériaux élastomères.
Vous donnerez les caractéristiques de chacun : largeur, forme de présentation et composition. Vous présenterez vos données sous forme d’un tableau faisant apparaître un échantillon de chacun des matériaux élastomères.
2) STRUCTURE DE LA MATIERE D’UN ELASTOMERE : a) Donner la propriété d’un élastomère.
Les élastomères sont des caoutchoucs tels que le polyisoprène (caoutchouc naturel et synthétique) et le polybutadiène.
Leur température de transition vitreuse est en-dessous de la température ambiante. Les macromolécules sont emmêlées en pelote et sont reliées de façon assez lâche par des nœuds dont la nature varie selon les types d'élastomères.
Lorsqu'on tire sur un élastomère, les molécules se déplient et s'allongent. Le rôle des nœuds (blocs rigides) est de les empêcher de glisser et de les ramener dans leur position initiale lorsqu'on relâche la tension.
b)
D’après les informations ci-dessus, dans quel état est un élastomère à température ambiante ? Justifier.c) Quel nom peut-on donner à la structure d’un élastomère (ramifiée, réticulée, linéaire) ? Justifier.
Formule semi développée du polyuréthane (élastomère) :
d) Donner la signification des termes « stiff block » et « rubbery block ».
e) Déterminer la masse molaire du polyuréthane sachant que le degré de polymérisation vaut n = 200.
M(H) = 1 g.mol1 ; M(C) = 12 g.mol1 ; M(N) = 14 g.mol1 ; M(O) = 16 g.mol1 f) Trouver l’origine du mot « élasthanne ».
g) Donner plusieurs marques commerciales d’élasthanne.
Elastomère au repos
Elastomère étiré noeud
rubbery block stiff block
3)
TEST DE TRACTION SUR ELASTOMERE : Vous utiliserez 3 échantillons différents d’élastomères.Réaliser l’essai de traction en suivant le protocole de préparation des éprouvettes et du mode opératoire du test.
Pour chaque élastomère vous réaliserez les mesures suivantes en un seul test par élastomère.
(vitesse : 200 mm/min ; réglage de l’allongement maximal à 200 mm, réglage de la force maximale à vous de l’estimer) échantillon
allongement force Masse
équivalente en kg Allongement relatif
Coefficient de raideur k en
N.m1
Longueur entre les repères après
l’arrêt de la contrainte de
traction 100 mm
150 mm 200 mm échantillon
allongement force Masse
équivalente en kg Allongement relatif
Coefficient de raideur k en
N.m1
Longueur entre les repères après
l’arrêt de la contrainte de
traction 100 mm
150 mm 200 mm échantillon
allongement force Masse
équivalente en kg Allongement relatif
Coefficient de raideur k en
N.m1
Longueur entre les repères après
l’arrêt de la contrainte de
traction 100 mm
150 mm 200 mm
Le coefficient de raideur k est égal à la force appliquée par rapport à l’allongement subi.
Pour chaque élastomère :
a) Comment varie le coefficient de raideur k au cours de la déformation ? b) Est-ce que les élastomères reprennent leur longueur initiale ?
Comparaison des élastomères :
c) Comment évolue le coefficient de raideur k en fonction de la raideur ou souplesse de l’élastomère ?
d) Un tissu en coton a une force de rupture de 800 N pour un allongement de 15%. En insérant lors du tissage de l’élasthanne à l’intérieur de l’étoffe, quelles vont être les modifications prévisibles sur la nouvelle étoffe ?
4)
ENTRETIEN DES ELASTOMERES :La composition d’un maillot de bain de piscine est : 80 % PA ; 20 % EA a) Nommer les composants du maillot de bain.
b) De quoi est composée l’eau d’une piscine ?
c)
Une personne pratique la natation deux fois par semaine pendant 1 heure à chaque fois. Quels sont les effets à long terme de l’eau de piscine sur le maillot de bain ?d) Donner le code d’entretien du maillot de bain et conseils d’utilisation.
(rechercher si besoin les paramètres auxquels sont sensibles les composants du maillot de bain.
