Compréhension des mécanismes d'endommagement de l'interface textile-caoutchouc

Understanding of damage mechanisms of a textile rubber interface

• Auteur / Autrice : Chloé Valantin
• Direction : Nourredine Aït Hocine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie Mécanique et Productique
• Date : Soutenance le 18/12/2014
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire de mécanique et rhéologie (Tours ; 1990-2017)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Eric Papon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florian Lacroix, Marie-Pierre Zanni-Deffarges, Martin Shahahan, Emmanuel Gomez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noelle Billon, Eric Le Bourhis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie mécanique -- Transmission

Courroies

Chimie des surfaces

Interfaces (sciences physiques)

Adhésion (physique)

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Caoutchouc

Composites -- Fatigue

Mots clés libres

Composite

Interface

Adhésion

Endommagements

Fatigue

Composite

Interface

Adhesion

Mechanical damage

Fatigue

Résumé

Les courroies étudiées subissent des sollicitations mécaniques complexes et des variations thermiques jusqu’à 160°C. Pour améliorer leurs durées de vie, les propriétés de l’interface entre le câblé PA 4,6 adhérisé RFL et la matrice EPDM doivent être optimisées. Dans ces travaux, les courroies ont subi un endommagement par fatigue et les essais ont été arrêtés après différents nombres de cycles afin de caractériser l’interface câblé/caoutchouc. Les analyses en microscopie électronique ont révélé trois mécanismes d’endommagement:  La dégradation de la structure interne du câblé  La propagation de décohésions fibrillaires à l’interface RFL/caoutchouc  L’apparition d’arrachements fibre polyamide/RFL Ces endommagements ont été corrélés à des rigidifications interfaciales (nanoindentation), une évolution des propriétés viscoélastiques de la structure (DMA) et une diminution des valeurs d’adhérence (pelage ou arrachement). Des analyses physicochimiques, principalement Tof-SIMS, ont permis de déterminer la composition interfaciale initiale et de corréler son évolution aux endommagements constatés.

Studied belts undergo complex mechanical stress and thermal variations up to 160°C. To enhance their service life, the interfacial properties between the PA 4, 6 cord, coated with RFL, and the EPDM matrix must be improved. In this study, fatigue tests on belts were stopped after various numbers of cycles in order to characterize the interface between cord and rubber. Electron Microscopy revealed three different mechanisms for mechanical damage:  Degradation of the inner cord structure  Propagation of fibrillar microcracks at the RFL/rubber interface  Appearance of RFL/polyamide microfiber debondings This damage was associated with interfacial hardenings (nanoindentation), viscoelastic properties variations of the structure (DMA) and a decrease in adhesive values (peeling or pulling out). Physicochemical analyses, mainly by Tof-SIMS, enabled to determine interfacial composition and to link its evolution with observed mechanical damage.