Matériaux et procédés de la micro- et macro- texturation de surface de revêtements de sols : propriétés optiques et tribologiques

Materials and processes of the micro- and macro- texturation of floor covering surfaces : optical and tribological properties

• Auteur / Autrice : Benoît Wittmann
• Direction : Pierre Montmitonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Christine Baietto
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Montmitonnet, Marie-Christine Baietto, Christian Gauthier, Alain Casoli
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gaël Obein, Marie-Ange Bueno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Revêtements de sol

Matériaux -- Détérioration

Mots clés libres

Polymères

Brillance

BRDF

Tribologie

Rayure

Éléments finis

Tomographie

Polymers

Gloss

BRDF

Tribology

Scratch

FEM

Tomography

Résumé

L’aspect visuel des produits est une problématique fondamentale dans l’industrie du revêtement de sol. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons tout particulièrement à la brillance et à son évolution temporelle avec l’usure. Tout d’abord, un modèle de BRDF (Bidirectional Reflectance Distribution Function) reposant sur le principe des microfacettes est développé. La nouveauté de ce travail est de calculer la BRDF directement via une mesure de la topographie de l’échantillon. Dans un second temps, nous étudions la résistance à la rayure des matériaux, mode majeur de dégradation de l’aspect. Une méthode combinant la vision in situ du contact indenteur/matériau, la caractérisation partomographie des fissures créées, et des simulations numériques par éléments finis, permet d’analyser finement les différents phénomènes observés expérimentalement. Nous avons également examiné l’influence de l’échelle de sollicitation sur la façon dont est déformée la structure (vernis sur substrat). Puis, la visibilité des rayures suivant les régimes de déformation/rupture observés est étudiée en appliquant notre modèle de BRDF aux sillons résiduels formés. Enfin, nous proposons différentes stratégies d’optimisation du matériau en étudiant l’influence de la rhéologie du substrat, de celle du vernis, et de son épaisseur.

The visual aspect is a key problematic in the floor covering industry. In this thesis work, we are interested in its gloss and its time evolution with wear. First, a BRDF model (Bidirectional Reflectance Distribution Function) based on microfacets theory is developed. The novelty of this work is to compute the BRDF directly from the measured roughness of the sample. Secondly, we study the scratch resistance of the material, which is the main visually degrading damage mode. A method combining the in-situ vision of the tip/material contact, the characterization of the created cracks by tomography, and FEM simulations, allows to finely analyse the different phenomena observed experimentally. We are interested on the influence of the solicitation scale on the way the structure (coating over substrate) is deformed. Then, the scratch visibility, following the different deformation/fracture regimes observed, is studied by applying the BRDF model to the residual grooves. Finally, we propose different strategies to optimize the material by studying the influence of the substrate rheology, the coating rheology, and its thickness.