Développement AT130 - Mortier époxy haute température

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Contexte

La première étape du développement de l’AT130 a consisté à trouver un durcisseur capable de résister à des températures élevées.

Après avoir mené des recherches approfondies, nous avons entrepris de formuler l’AT 130 avec des durcisseurs à base d’amine, adaptés aux utilisations à haute température. Nous avons ensuite fait l’acquisition d’une pompe péristaltique auprès de Tomosada, la référence au Japon, afin d’effectuer des tests de pompage en interne. Enfin, nous avons collaboré avec RDC, un partenaire fiable, pour effectuer des essais mécaniques.

Ingrédients

Pour développer l’AT 130 en tant que mortier 3K, nous avions besoin d’un granulat lui conférant une bonne fluidité, facile à trouver et à mélanger avec le pigment vert. Le sable de silice s’est avéré être le meilleur granulat possible grâce à sa résistance majeure à la compression et à l’abrasion, et à sa meilleure conductivité thermique.

Nous avions également besoin de la résine appropriée pour conférer souplesse et solidité au coulis. Nous avions plusieurs options:

  • Bisphénol F
  • Résine type novolaque
  • Bisphénol A/F

Les coulis époxy sont couramment utilisés dans les environnements à haute température, mais il est parfois difficile de trouver la formulation idéale qui réponde à toutes les exigences de projets spécifiques. Un coulis époxy haute température doit pouvoir :

  • Supporter des températures de travail d’environ 150 ºC
  • Tolérer les environnements chimiques agressifs et soumis à la chaleur
  • Posséder de bonnes propriétés mécaniques, notamment : une bonne adhérence, une résistance élevée à la compression, un retrait imperceptible lors du durcissement
  • Être pompable autant que possible

Ce livre blanc est l’aboutissement du développement de l’AT130, un coulis époxy haute température qui répond à toutes ces exigences.

Stratégie – Feuille de route AT 130

Nous avons appliqué un plan d’action en quatre étapes pour développer l’AT130:

  1. Déterminer les meilleurs ratios de polymérisation entre le liquide et le durcisseur : plus le pic exothermique est élevé, meilleur est le résultat.
  2. Tester des combinaisons de granulats et de pigments sur ces ratios.
  3. Réalisation de tests mécaniques sur des échantillons
  4. Réalisation de sa fluidité d’écoulement sur des échantillons

Durant la première étape, nous sommes attelés à déterminer les meilleurs ratios de polymérisation entre le liquide et le durcisseur. Nous avons étiqueté chaque mélange afin de tester le pic exothermique de chaque ratio. Nous avons décidé de passer à l’étape suivante en utilisant ceux qui présentaient les pics T les plus élevés.

Ensuite, nous avons testé diverses combinaisons de granulats et de pigments selon les ratios produisant les pics T plus élevés. Nous avons étiqueté chaque mélange et les avons malaxés avec des billes de verre ou du sable de silice, afin voir quel agrégat donnait le meilleur mélange utilisable.

Après, nous avons ensuite effectué des essais mécaniques sur des échantillons en utilisant les installations de RDC. Nous avons étiqueté chaque mélange, ajouté les granulats et les pigments appropriés et mesuré la résistance à la compression de chaque échantillon.

Enfin, nous avons procédé à des tests de fluidité sur des échantillons en interne à l’aide de la pompe Tomosada pour garantir que l’AT130 était pompable.

Résultats

Suite à nos nombreux essais, nous avons constaté que la meilleure formulation pour l’AT130 était le YDPN 631 (résine de type Novolaque) ou le YDF 170 (Bisphénol F). La silice et le sable semblent créer le meilleur mélange utilisable, soit le R65 (entreprise Minerals i Derivats), soit comme mélange (RDC).

Au cours des essais mécaniques, cette formulation a fait preuve d’une résistance à la compression de 80,3 MPa. Des tests de la résistance à la traction seront effectués ultérieurement. Nous avons également constaté que l’AT130 était pompable à l’aide de la pompe Tomosada.

Conclusion

Le développement d’un coulis époxy haute température capable de résister à des environnements chimiques agressifs et à la chaleur, présentant de bonnes propriétés mécaniques et pouvant être pompé n’est pas une mince affaire. Cependant, grâce à notre stratégie reposant sur quatre étapes et à des tests méticuleux, nous avons pu effectuer de grandes avancées dans le développement de l’AT130.

Tout en poursuivant le développement de l’AT130, nous nous souhaitons relever les défis potentiels qui pourraient se présenter avec nos fournisseurs de résine. En élargissant notre gamme de fournisseurs de matières premières, nous pourrons accroître notre marge de manœuvre pour la formulation. En outre, nous prévoyons de planifier des tests mécaniques à haute température avec RDC.

Preguntas frecuentes

  • Que signifie “3K” pour les coulis ?

“3K” désigne un matériau à trois composants dans lequel une résine liquide, un durcisseur et des granulats sont mélangés pour produire le coulis souhaité. De la même façon, « 2K » fait référence à un coulis bi-composant.

  • Quelle est la réaction chimique qui se produit lors de la polymérisation de la résine époxy ?

Lors du mélange d’une résine époxy est mélangée avec un durcisseur approprié, un réseau 3D de nouvelles liaisons chimiques se forme entre les molécules réactives. Cela crée un solide stable et durable, où les groupes époxydes réactifs des chaînes de résine sont réticulés par le durcisseur.

  • Quels sont les changements qui se produisent lors de la réticulation des résines époxy ?

La réaction génère une chaleur considérable et le mélange liquide ou semi-liquide devient très visqueux et finit par durcir pour devenir solide. Les changements de température et les mesures de viscosité doivent faire l’objet d’une attention particulière.

  • Comment mesure-t-on la température durant le durcissement du coulis ?

Durant le durcissement, un thermocouple spécial est inséré dans le mélange afin de mesurer la température.

  • Quelle est généralement la résistance à la compression des coulis époxy Alphatec ?

Notre produit phare, l’AT 800, possède une résistance à la compression d’environ 100 MPa, alors que la résistance à la compression d’un coulis de ciment classique se situe entre 20 et 50 MPa.

  • Pourquoi est-il essentiel d’avoir plusieurs fournisseurs de matières premières ?

Dans le domaine des coulis époxy, le même produit chimique peut être commercialisé sous différents noms commerciaux ou marques (qu’il s’agisse d’une résine époxy, d’un durcisseur ou d’un additif). Il est donc primordial d’avoir accès aux mêmes matières premières auprès de différents fournisseurs. Cela permet un éventail de formulations plus large et minimise les problèmes potentiels inhérents à un fournisseur unique.