Les principaux matériaux utilisés pour fabriquer un vélo

Les matériaux employés pour la constitution d'un cadre de vélo sont divers, suivant les utilisations recherchées et les contraintes (notamment de coût), mais se rapprochent généralement de ceux utilisés en aéronautique, l'objectif dans les deux cas étant d'obtenir une structure légère et résistante.

Les qualités d'un matériau déterminent son intérêt pour la constitution d'un cadre : Sa densité désigne la masse du matériau par unité de volume. Son module d'élasticité affecte en théorie le confort de pilotage et l'efficacité de la

motricité, même si dans la pratique le confort est lié à d'autres composants plus efficaces, comme la selle ou les pneus.

Sa limite d'élasticité détermine quelle force est nécessaire pour provoquer une déformation permanente du matériau

Sa limite de fatigue donne la durabilité du cadre lors de l'encaissement des contraintes liées au pédalage ou aux sauts.

Pour les cadres métalliques, il s'agit toujours d'alliage de différents métaux avec le métal principal, en vue de leur apporter (ou renforcer) certaines propriétés.

Les alliages d'aluminium sont moins denses et endurants que les alliages d'aciers (ratio d'environ 2/3). Contrairement aux alliages d'acier ou de titane, qui possèdent une limite d'élasticité élevée, ce qui leur donne une bonne tenue en fatigue, l'aluminium a une limite élastique plus faible. Ainsi, même les plus faibles contraintes issues d'une utilisation normale du cadre finiront par l'endommager si elles sont trop souvent répétées. Ce phénomène de fatigue du cadre est limité par une construction et une géométrie bien étudiée, associées à un travail des tubes adapté. L'aluminium a le gros avantage de permettre la construction de cadres plus légers.

La construction des cadres en alliage d'aluminium les plus populaires à l'heure actuelle font appel à des soudures TIG. Les cadres d'aluminium soudés ne sont apparus sur le marché que dans les années 1970, lorsque ces technologies de soudures sont devenues économiques pour des productions à grande échelle.

À diamètre égal, les tubes en aluminium sont moins rigides que les tubes en acier, mais également moins lourds. Pour compenser ce manque de rigidité, les tubes en

aluminium ont un diamètre volontairement très supérieur à celui de leurs homologues en acier, ce qui donne des tubes dits Oversized. Cette augmentation de diamètre aboutit généralement à un cadre significativement plus rigide que ceux en acier. Cette rigidité n'est pas toujours un atout, puisque la légère flexibilité des cadres en aciers offre meilleur confort que ceux en aluminium. D'un autre côté, rigidité est synonyme de nervosité et de précision.

Les cadres en aluminium sont généralement facilement reconnaissables à leur légèreté face aux cadres en aciers, même si ce n'est pas systématique. Un cadre bas de gamme en aluminium peut être plus lourd qu'un bon cadre en acier. Les tubes Butted contribuent à obtenir des cadres plus légers. L'utilisation de profils spécifiques pour les tubes (ovales, carrés) et de formes travaillées (haubans cintrés) permettent d'avoir des cadres en alliage d'aluminium plus rigides et légers.

Le vélo est construit entièrement en aluminium.

Les deux éléments composant le guidon d`un vélo.

Vélo en aluminium.

L'acier est le matériau le plus courant pour la composition d'un cadre. Il est élastique, rigide, facile à travailler, et relativement peu coûteux. Il est en contrepartie plus lourd que la majorité des autres matériaux et sujet à la corrosion s'il est mal protégé.

Dans le domaine des tubes, l'utilisation de tubes butted réduit le poids mais engendre un coût de fabrication plus élevé. Les tubes butted sont des tubes dits "à épaisseur variable" dont l'épaisseur de la paroi varie pour être plus importante sur les extrémités du tube (pour la rigidité) qu'en son centre (pour le poids).

Les cables de vélo antivol.

Vélo à cadre d`acier.

Classiquement, des tubes circulaires en acier sont utilisés, reliés entre eux par des manchons, avec lesquels ils sont brasés. Ces manchons sont de fines pièces d'acier destinées à maintenir les tubes entre eux. On retrouve des manchons à chaque connexion de tubes. Historiquement parlant, la faible température nécessaire au brasage de l'ensemble a une faible incidence sur les caractéristiques mécaniques des tubes, ce qui autorise l'usage de tubes relativement fins et légers sans perte de solidité. Un cadre "manchonné" peut être facilement réparés grâce à leur construction simple. De plus, comme les tubes d'aciers sont soumis à des phénomènes d'oxydation, ils sont rapidement remplacés sur ces types de cadres sans engendrer de dommages sur les tubes voisins.

Les récentes avancées dans le domaine de la métallurgie ont permis le développement de tubes peu sensibles aux chocs de températures, ou dont les propriétés ont été spécialement créées à partir de changements de températures lors des phases de fabrication, et qui supportent dès lors des formes de soudures plus complexes comme le soudage TIG. Ces tubes peuvent être soudés entre eux sans utiliser de manchons. Au lieu de cela, les tubes sont soigneusement alignés et maintenus en place dans un support jusqu'à ce que la soudure entre ces différents tubes soit réalisée.

Les cadres des vélos à bas prix sont constitués d'acier ordinaire (à simple teneur en carbone, également appelé Mild_Steel), comme ceux utilisés par exemple dans la construction de véhicules ou d'autres objets communs.

Cependant, les cadres de qualité sont conçus avec des alliages d'acier très endurants (généralement de l'acier chrome-molybdène, communément appelé chromoly), qui donnent des tubes très légers possédant des parois extrêmement fines.

Un des alliages d'aciers les plus connu était le Reynolds "531", un alliage manganèse-molybdène. Reynolds et Columbus sont deux des fabricants de tubes les plus reconnus dans le domaine du cycle.

Pour des raisons de coûts, certains cadres de milieu de gamme utilisent des tubes de nuances différentes. Par exemple des tubes de haute qualité pour le triangle avant, et des tubes plus classiques pour le triangle arrière.

Le titane est certainement le métal le plus exotique et le plus cher qui est communément employé dans la construction des tubes de cadre. Il combine de nombreuses caractéristiques très recherchées, comme un très bon ratio solidité/poids ou une excellente résistance à la corrosion.

La relative rigidité du titane (quoique moitié inférieure à celle de l'acier) permet d'employer dans la majorité des cas des tubes de diamètre correct, même si des tubes de diamètre supérieur permettent d'améliorer significativement cette rigidité.

Beaucoup d'alliages de titane et mêmes des tubes spécifiques ont été originellement conçus pour l'industrie aérospatiale.

Le vélo à cadre de titan.

La fibre de carbone, matériau composite, est le seul matériau non métallique utilisé couramment dans la fabrication des cadres de vélo. Malgré son prix important, la fibre de carbone est très légère, résiste à la corrosion, est très résistante, et peut être formée dans presque toutes les formes désirées. Le cadre est alors profilé et élaboré précisément pour une rigidité maximale sur la répartition des efforts, alors qu'il sera flexible sur d'autres sections (pour le confort et une meilleure motricité). Les cadres en

tubes de fibre de carbones peuvent même employer des tubes ayant des propriétés différentes (rigidité suivant un effort donné) en fonction des efforts qu'ils devront supporter. Cette conception de tubes composites ayant des propriétés variantes suivant l'orientation de l'effort ne peut pas être reproduite avec des alliages ferreux.

Certains cadres en fibre de carbone utilisent des tubes cylindriques qui sont collés entre eux à l'aide de manchons, en utilisant un procédé semblable à celui employé pour les cadres aciers à manchons. D'autres cadres font appel à une construction monocoque, en une seule pièce.

Alors que ces cadres en matériaux composites sont excessivement légers et nerveux, ils ont une résistance aux chocs nettement inférieure aux cadres en métal, et sont donc plus sensibles aux dommages en cas de chute ou d'accident.

De nombreux vélos destinés à la course ou aux triathlons utilisent une construction composite pour gagner en aérodynamisme (la forme du cadre peut être travaillée dans ce sens), qui même si le gain en poids devient perfectible, permet au cycliste d'atteindre des vitesses de pointe supérieures à celles de ses concurrents.

Les cadres de carbone. Le vélo à cadre de carbon.

Les verres et céramiques

Les verres : Ils sont fabriqués à partir du sable.

Les céramiques : Elles sont fabriquées à partir de l’argile.

Les compositesLe composite est une association de matériaux des précédentes familles, ces matériaux sont juxtaposés (à l’inverse des alliages ces matériaux ne se mélangent pas).

Carton + plastique + aluminium pour les briques de lait. Plastique + fibre de verre pour les planches de ski. La fibre de carbone est utilisée pour fabriquer des cadres de haut de gamme (de 500 € à 2500 €).

Fibre de carbone

Propriétés du Verre

Les verres constituent un ensemble extrêmement varié de produits dont les propriétés sont innombrables. Celles-ci dépendent principalement de la composition, mais également des traitements subispar le matériau, notamment thermiques.

La caractéristique commune à un grand nombre de verres est leur isotropie due à leur nature amorphe, non cristalline, ce qui implique l'absence d'ordre au moins à moyenne et longue distance. Les propriétés qui en résultent et l'amélioration continue de leur connaissance ont permis de multiplier les applications du verre :

les propriétés optiques : la plupart des verres sont transparents, mais tous interagissent avec la lumière ;

les propriétés mécaniques : le verre est fragile, mais avant de casser, il a un comportement élastique ;

les propriétés chimiques : même très lentement, le verre s'altère au contact d'une solution aqueuse ;

les propriétés thermiques : chaleur massique et dilatation thermique font du verre un bon isolant thermique ;

les propriétés électriques : à basse température, le verre est isolant. Lorsqu'on le chauffe suffisamment, il devient conducteur d'électricité. C'est également un bon diélectrique et il résiste bien aux forts champs électriques.

la viscosité : une définition du verre peut être : " liquide infiniment visqueux ". Cette viscosité, variable en fonction de la température doit être connue et maîtrisée afin de de travailler le verre (fusion, coulée, soufflage, recuisson…)

la tension superficielle : elle joue un rôle important dans les étapes de fabrication du verre.

La fabrication du Verre

Elle commence par l'élaboration d'une charge pulvérulente homogène apportant, dans les proportions voulues, tous les éléments recherchés dans la composition finale du verre que l'on va élaborer.

Les principaux éléments sont généralement apportés de la façon suivante : la silice sous forme de sable, l'oxyde de sodium sous forme de carbonate (avec un complément éventuel de sulfate), les éléments alcalino-terreux sous forme de chaux ou de dolomie (oxyde double naturel de calcium et de magnésium).

On y ajoute les autres additifs éventuels sous forme d'intermédiaires élaborés, et l'on complète le rôle de fondant des oxydes alcalins par incorporation d'une quantité minimale de déchets de verre recyclé, finement broyés.

Dans la fabrication du verre ordinaire, la qualité du verre recyclé peut être augmentée bien au-delà de ce minimum, ce qui rend le verre d'emballage éminemment recyclable. Les premiers verres creux étaient faits par fusion d'une préparation verogène autour d'un noyau de sable que l'on éliminait après fusion.

Plus tard, le soufflage a constitué un progrès considérable. Le verre creux est maintenant obtenu par moulage et soufflage d'une petite quantité de verre prélevée dans le four (la paraison). Les premiers verres plats étaient faits par découpe puis étalement d'un cylindre de verre obtenu par souffage (ou rotation rapide d'une paraison).

Ensuite, les procédés d'étirement et de laminage ont pris la relève, mettant à profit la tension superficielle du verre fondu. Le procédé " float " est maintenant le meilleur moyen pour obtenir un verre parfaitement plat : le verre en fusion s'étale sur une couche d'étain fondu.

Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible, souvent issu de sable siliceux.

La glace/ le verre   : matière transparente cassante fabriquée avec des silicates 

Matière solide, amorphe, transparente, dure et fragile, élaborée à l’aide de sable siliceux , mêlée de calcaire, de soude ou de potasse, avec laquelle on fabrique des produits plats, comme les vitrages, des produits creux, comme la gobeleterie, les bouteilles, etc. ...

Le verre de la montre aussi appelé glace de montre, est la partie transparente qui à la fois permet d'en lire les indications et protège ses parties constituantes.

On obtient du verre par fusion du sable silicieux avec du carbonate de sodium ou de potassium. En recyclant le verre, on économise du sable silicieux.

Définition du verre

Il n'existe pas une, mais plusieurs définitions du verre. Ainsi, on peut le définir différemment suivant que l'on considère : Le verre est un matériau solide transparent, homogène et cassant. Il résiste bien au feu et au contact de pratiquement tous les liquides et solides connus.

Représentation schématiqueplane d'un réseau vitreux

que ce matériau a une structure particulière (aspect structural) : le verre est un solide non cristallin (amorphe). Il

ne présente pas comme pour les structures cristallines d'ordre à longue distance (ordonnancement des atomes et existence d'une maille cristalline). C'est un état particulier de la matière : l'état vitreux.

que c'est un état particulier de la matière (aspect opérationnel) : le verre est un solide obtenu par trempe d'un liquide surfondu.

Caoutchouc, plastique. La réaction de polymérisation, copolymérisation et de

polycondensation. Classification.

Le caoutchouc est un matériau qui peut être obtenu soit par la transformation du latex naturellement sécrété par certains végétaux (par exemple, l'hévéa), soit de façon synthétique. On utilise aussi le nom d'élastomère.Le caoutchouc naturel est un polyterpène, fait avec le monomère isoprène.

Le caoutchouc naturel provient de la coagulation du latex de plusieurs plantes, principalement de l'hévéa, Hevea brasiliensis, famille des Euphorbiacées, originaire d'Amazonie. La collecte se fait par incision de l'écorce des troncs de manière que le latex, issu des canaux laticifères, s'écoule dans des godets placés juste au-dessous. En Amazonie, c'est le travail des seringueiros. Le latex récolté est transféré dans des conteneurs, filtré et peut alors être stabilisé à l'ammoniaque (précipitation des flocons) puis pressé pour diminuer sa teneur en eau ou alors coagulé de façon plus ou moins contrôlée et séché par la fumée d'un feu (les goudrons empêchent la putréfaction) afin

d'obtenir des balles de caoutchouc.

Le caoutchouc naturel est toujours produit. Son premier producteur, avec 32 % de la production mondiale, est la Thaïlande. Toutefois, il existe un procédé, réussi pour la première fois en 1909, afin d'obtenir du caoutchouc synthétique. L'Allemagne a développé cela, dès 1915, puis sous le régime nazi grâce à des ersatz. Le but était de pouvoir vivre en autarcie complète, car l'Allemagne était alors soumise à un blocus et, contrairement aux pays comme la France ou la Grande-Bretagne, elle ne disposait pas de colonies qui auraient pu l'approvisionner en latex.

Une matière plastique ou en langage courant un plastique est un mélange contenant une matière de base (un polymère) qui est susceptible d'être moulé, façonné, en général à chaud et sous pression, afin de conduire à un semi-produit ou à un objet.Polymères des trois familles de matières plastique

L'usage prévaut de réserver le terme de matière plastique à trois grandes familles de matériaux, les thermoplastiques, les thermodurcissables et les plastiques techniques, dont la structure, les propriétés physico-chimiques et de mise en œuvre (comportement sous l'action de la chaleur et de la pression) diffèrent totalement. Les résines thermoplastiques sont les plus utilisées industriellement.

Les plastiques prêts à l'emploi sont souvent constitués de longues chaînes carbonées. Ils sont en général dérivés de combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon). Diverses substances (charges, plastifiant(s) et additifs), dont la proportion en masse peut être majoritaire, sont incorporées lors de la fabrication.

Les matériaux plastiques composés de polymères à chaîne linéaire ou ramifiée sont en principe fusibles. Les polymères thermoplastiques (ou polyplastes, thermoformables) se déforment et sont façonnables sous l'effet de la chaleur, gardant cette forme en refroidissant (analogie avec la cire des bougies). Ce phénomène réversible permet leur recyclage : les objets sont broyés et « refondus » pour en élaborer d'autres.

Les thermoplastiques sont par ailleurs solubles dans des solvants spécifiques, ce qui permet leur utilisation comme revêtements et colles.

Pour fixer les idées, la plupart des polymères linéaires industriels ont des masses molaires voisines de 105 g•mol-1. Une macromolécule linéaire peut avoir une longueur qui dépasse le dixième de micromètre, ses dimensions latérales restant mille fois plus faibles.

Les textiles synthétiques (fils et fibres) sont toujours thermoplastiques. Ils sont apparus en 1940. On compte actuellement plus de quarante types de textiles synthétiques et plus d'un millier de noms commerciaux pour les désigner.

Les polymères thermodurcissables prennent leur forme définitive après la réaction chimique (polymérisation) accompagnant leur transformation. Le réseau tridimensionnel obtenu donne au produit fini son caractère d'irréversibilité thermique. La structure réalisée avec une résine thermodurcissable ne peut varier et se trouve géométriquement figée (analogie avec la cuisson d'un œuf). Plus le composé sera tridimensionnel, plus il sera rigide, cassant, insoluble et infusible.

Exemple : copolymérisation du polyester insaturé en présence de styrène. La structure obtenue est définitive, le produit fini est infusible donc non transformable et non recyclable.

Classification des polymères synthétiques On peut classer les polymères synthétiques en deux grandes catégories selon la manière dont ils sont préparés :

Les polymères à croissance en chaîne (polymères par addition) sont obtenus parpol ymé ris a tion : addition répétée de monomères. Ce type de polymères garde tous les atomes constituant les monomères. Les monomères sont normalement des alcènes. Pour déclencher la polymérisation on a besoin d’un catalyseur. Exemple : le poly(éthylène) n (CH2 = CH2) -- CH2 - CH2 -- ( )n

Les polymères à croissance par étapes (polymères par condensation) sont obtenus parpol yc onde ns a tion : les monomères se soudent avec élimination d’une petite molécule, qui est ordinairement une molécule d’eau. Les monomères doivent contenir deux ou plusieurs g

Copolymères Les polymères dont nous avons parlé jusqu’ici sont tous des homopolymères, c’est-à-dire, des polymères composées d’un seul type de monomère. Mais il y a aussi des polymères formées d’un mélange de monomères : ce sont lescopolymè res

Définition et propriétés des huiles et des lubrifiants

Chimie et utilisation

Composant volatile Numéro CAS UtilisationButane, isobutane, propane, gaz de pétrole liquéfié (GPL)

106-97-8 gaz combustibles, propergol

Chloroforme, trichlorométhane 67-66-3 solvant, anesthésiqueOxyde d’éthyle, éther éthylique, éther,1,1’-Oxybis[ethane] 1,1’-Oxybisethane

60-29-7 solvant, starter de voiture, anesthésique

Diméthyléther, éther méthylique, oxybisethane, DME

115-10-6 propergol

Enflurane, 2-Chloro-1-(difluorométhoxy)-1,1,2-trifluoro-éthane

13838-16-9 anesthésiant

Halothane, 2-Bromo-2-chloro-1,1,1-trifluoro-éthane

151-67-7 anesthésiant

Essence, gazole, benzène mixture carburant automobile (reformulé en Australie pour être faible en aromatiques afin de minimiser les abus)

HFC134a, 1,1,1,2-Tétrafluoroéthane 811-97-2 réfrigérant, propergolHélium 7440-59-7 ballons de baudrucheIsoflurane, 2-Chloro-2-(difluorométhoxy)-1,1,1-trifluoro-éthane

26675-46-7 anesthésiant

Protoxyde d’azote 10024-97-2 propergol, analgésique, anesthésiant

Tétrachloroéthylène, perchloroéthylène 127-18-4 solvant, dégraissant, solvant pour nettoyage à sec

Composant volatile Numéro CAS UtilisationToluène, méthylbenzène 108-88-3 peintures, diluants, collesTrichloroéthylène 79-01-6 solvant, dégraissant, solvant pour

nettoyage à sec, anesthésiqueXylène, diméthylbenzène 1330-20-7 peintures, diluants, collesNitrite d’amyle - mixture d’isomères principalement de nitrite d’amyle - autres isomères présents également

110-46-3 antidote pour le cyanure, «poppers»

Nitrite de butyle, acide nitreux, éther de butyle

544-16-1 «poppers»

nitrite d’isobutyle 542-56-3 «poppers»Nitrate d’isopropyl 541-42-4 «poppers»

Matière plastiqueChimie et composition générale. Notions de chimie macromoléculair

Les plastiques prêts à l'emploi sont souvent constitués de longues chaînes carbonées. Ils

sont en général dérivés de combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon). Diverses

substances (charges, plastifiant(s) et additifs), dont la proportion en masse peut être

majoritaire, sont incorporées lors de la fabrication.

La matière de base (la résine) est un polymère. Les résines des matières plastiques sont

issues de produits intermédiaires (éthylène, propylène, acétylène, benzène, etc.) dont les

matières premières sont le pétrole (notamment grâce au procédé

de vapocraquage du naphta), le gaz naturel et le charbon.

Un polymère est un système formé par un ensemble de macromolécules. Une chaîne

polymère est constituée d'un grand nombre d'unités monomères. La viscosité et

la résistance mécaniqued'un polymère augmentent avec le degré de polymérisation (DP

ou n) ; ce dernier définit la longueur des chaînes.

Si le degré de polymérisation est supérieur à 3 000, le produit sera une matière plastique ;

DP peut atteindre six millions.

Les matières plastiques sont synthétisées par polymérisation de monomères ou de

(pré)polymères :

les polymères monodimensionnels (linéaires ou ramifiés) résultent de la

polymérisation de monomères bivalents ;

les polymères tridimensionnels sont formés par polymérisation de monomères

dont la valence moyenne est supérieure à deux, ou par réticulation (par voie chimique

ou physique) de polymères linéaires.

La polymérisation est un processus important dans l'industrie chimique car les polymères

en résultant doivent présenter les propriétés souhaitées, notamment, la durabilité, l'inertie

chimique vis-à-vis de nombreux produits, l'élasticité, la transparence et les résistances

mécanique et thermique.

Il existe deux catégories de polymérisations :

les polymérisations par étapes, faisant appel à des polycondensations (conduisant

par exemple aux polyamides ; la réaction se fait par élimination de molécules simples,

surtout l'eau) ou à des polyadditions (pour produire par exemple les polyuréthanes).

Les polymères obtenus contiennent souvent des hétéroatomes caténaires, tels les

polyamides avec l'atome d'azote ;

les polymérisations en chaîne. Suivant le type de centre actif, on distingue

les polymérisations radicalaires, cationiques, anioniques ou coordinatives (dans ce

quatrième cas, le centre actif propageant est un complexe de coordination entre le

monomère et un atome demétal de transition tel le titane ou le zirconium). Cette

seconde catégorie concerne essentiellement des monomères vinyliques qui conduisent

à des polymères constitués d'enchaînements -C-C-.

Pour améliorer certaines propriétés, les matières plastiques du commerce sont parfois

constituées d'une résine de base modifiée par une autre résine ou un élastomère (intérêt de

la copolymérisation).

Il n'existe pas de macromolécules bidimensionnelles préparées par synthèse.

Il existe quatre techniques de préparation des polymères : polymérisation en masse, en

solution, en suspension et en émulsion. Exemples : les polymères thermoplastiques PE,

PVC et PS peuvent être synthétisés par ces quatre méthodes de polymérisation. La

copolymérisation fournissant l'ABS s'effectue le plus souvent par le procédé en émulsion

aqueuse, grâce à la formation de micelles.

Formulation du matériau polymère

Elle joue un rôle important. Les charges, plastifiants et additifs sont incorporés et

dispersés dans la matrice de la résine pour améliorer ses caractéristiques (résistance

thermique, au feu, chimique, aux chocs ou au vieillissement, masse volumique, couleur,

etc.) ou sa mise en œuvre (souplesse...).

La formulation doit être non toxique. Une fiche de données de sécurité (FDS) de la

préparation doit parfois être fournie à l'utilisateur.

Production de granulés (compoundage, ou compounding en anglais) à partir du formulat

(polymère formulé) homogène, au moyen d'un malaxeur-extrudeur et d'une extrudeuse.

Les granulés seront utilisés, par exemple, pour le moulage par injection.

On distingue (liste non exhaustive) :

la(les) résine(s) de base : apportent de la cohésion au matériau ;

les charges : diminuer le coût de la pièce, améliorer certaines propriétés

mécaniques ou des propriétés spécifiques ; jusqu'à plus de 100 % d'incorporation en

masse dans le matériau polymère pour certains plastisols. Les améliorations sont

d'autant plus marquées que lagranulométrie est fine. On relève :

charges d'origine minérale (souvent utilisées) en poudre : carbonate de

calcium naturel, silices naturelles, silice synthétique (amorphe,

agent thixotropique), talc, argile, kaolin, noir de carbone, graphite, barite (d~4,4),

ferrite de baryum, etc.,

charges organiques : farine de bois (faible coût) ou d'écorce de fruits, pâte

de cellulose, amidon (améliore la biodégradabilité), poudre élastomère (antichoc),

etc.,

charges métalliques : rendre la matrice organique

partiellement conductrice (ajout de poudres ou paillettes d'aluminium, cuivre,

zinc, etc.),

charges renforçantes fibreuses : améliorer les caractéristiques mécaniques,

la tenue thermique et la stabilité dimensionnelle du matériau composite

(diminution du retrait) (fibre de verre, mica...),

charges renforçantes non fibreuses ; les charges sphériques les plus

utilisées sont les « microbilles » de verre creuses : allègement (car billes creuses),

meilleures rigidité et tenue en compression de la résine chargée,

nouvelles applications :

argile nanométrique (très fine), incorporée jusqu'à 5 %

(pour nanocomposites et emballages de bouteilles),

céréales : améliorer la recyclabilité (jusqu'à 50 % d'incorporation),

lin : augmenter la dureté du polypropylène ;

Peintures, vernis, pigments, colorants : définition, classification.

Un pigment est une substance colorée, naturelle ou artificielle , d'origine minérale ou organique. D'origine naturelle, il peut être le constituant : - d'un minéral (terres, ocres, lapis-lazuli, cinabre, oxydes de fer naturels) - d'une substance organique colorée, animale (os, sépia) ou végétale (bistre, indigo, charbon de bois) , présente dans les cellules d'un organisme vivant , suffisamment stable pour perdurer dans le temps.

Fabriqué de manière artificielle, le pigment synthétique peut provenir :

- d'une source minérale comportant des liaisons chiiques avec des métaux (sulfure, plomb, cadmium, chrome, cobalt, mercure). La fabrication de pigments de syntèse est connue depuis l'Antiquité (bleu égyptien , vermillon). - d'une source organique, issu de la chimie du pétrole, et basé sur des liaisons carbone. Leur découverte date du X|X e siècle et, constamment améliorés, ils sont les plus utilisés aujourd'hui. En art, ou en industrie , les pigments se présentent sous la forme de poudres, généralement broyées plus ou moins finement avant d'être mises en suspension dans un liant liquide ,plus ou moins fluide ( liant acrylique , gomme arabique ) , ou visqueux (huile) , afin d'obtenir les peintures ou les encres.

Les colorants étaient connus et utilisés depuis la plus haute Antiquité. Les

Sumériens , Grecs, Romains, Égyptiens , Mayas, etc. les utilisaient abondamment , notamment comme teintures et produits cosmétiques. Les principaux pigments naturels ( colorants ) sont extraits de plantes tinctoriales. La substance organique produisant la couleur est extraite de divers parties constitutives de la plante : les feuilles (guède , chlorophylle , anthocyanes ) , les racines (garance) ou le tronc. Parmi les plantes tinctoriales les plus connues furent:- l'indigo tiré de l'indigotière pour la production du bleu indigo;- la guède ou pastel des teintures pour la production du bleu pastel;- la garance , pour la laque rouge de garance;- la gaude pour la laque jaune de gaude (ou des verts en association avec le bleu de guède)

Les colorants pouvaient aussi être extraits d'organismes vivants : - la cochenille / kermès pour des rouges carmis, escarlotes ou cramoisis; - le murex pour la pourpre qui colore depuis des millénaires la robe des sénateurs ou des cardinaux à Rome.

Les pigments utilisés en peinture ont diverses origines : on peut les classer dans deux groupes chimiques ( pigment minéral ou organique ) , divisés en deux sous-groupes (pigment naturel ou synthétique ). Les pigments minéraux : sont extraits de la roche naturelle (lapis-lazuli, ocres, terres ) ou fabriqués synthétiquement à basé d'oxydes métalliques (cobalt ,cadmium ) . Leurs teintes sont proches de celles de la nature. Les pigments organiques : proviennent de sources naturelles , animale (os, sepia) ou végétale (indigo , cinabre) , ou constitués artificiellement de liaisons carbone ( quinacridones , phtalocyanines azoiques). Leurs teintes sont vives , colorantes et souvent translucides. De nos jours , la plupart des pigments sont d'origine industielle ( synthétiques ) . Seuls quelques pigments sont encore extraits à partir de minéraux , comme les ocres. La production mondiale de certains pigments comme le blanc de titane s'élève à plusieurs centaines de tonnes par an.