Fissuration sous contrainte environnementale dans les protections de machines
décembre 3, 2024 dans Blogue sur la sécurité des machines parTemps de lecture estimé : 5 minutes
Le polycarbonate est un matériau polyvalent réputé pour sa solidité, sa résistance aux chocs et sa clarté optique exceptionnelles. En tant que choix privilégié pour les protections et les écrans de sécurité des machines, il offre une protection inégalée dans les environnements industriels. Cependant, le polycarbonate n’est pas à l’abri des difficultés, comme tout autre matériau, y compris la fissuration sous contrainte environnementale (FCE). Cet article se penche sur le phénomène de la fissuration par contrainte environnementale du polycarbonate, ses causes et les stratégies pratiques pour la prévenir, en mettant l’accent sur la protection des écrans de protection des machines.
Nombre de nos protections utilisent des écrans en polycarbonate, un matériau très résistant aux chocs, idéal pour les systèmes de sécurité. Toutefois, certains produits chimiques, notamment les esters et les cétones, peuvent compromettre le polycarbonate. Les huiles synthétiques et certains fluides de coupe peuvent également réagir avec le temps.
Voyons si nous pouvons faire quelque chose pour prévenir l’ESC et prolonger la durée de vie des boucliers en polycarbonate.
Qu’est-ce que la fissuration environnementale du polycarbonate ?
Bien que nos écrans en polycarbonate soient recouverts d’une couche protectrice, la fabrication peut créer une tension superficielle, entraînant des micro-fractures. Ces fractures, bien que mineures, permettent aux huiles d’interagir avec le polycarbonate, ce qui affaiblit sa structure chimique.
Selon la norme ASTM D883, la fissuration sous contrainte est « une fissure externe ou interne dans un plastique causée par des contraintes de traction inférieures à sa résistance mécanique à court terme ». Ce comportement est particulièrement fréquent dans les thermoplastiques vitreux et amorphes comme le polycarbonate.
L’ESC dans le polycarbonate fait référence à la dégradation et à la défaillance du matériau en raison de l’exposition à certains facteurs environnementaux, en particulier les produits chimiques, le stress et les conditions environnementales. Ce problème se manifeste par de petites fissures ou craquelures, qui peuvent à terme compromettre l’intégrité et la fonctionnalité du matériau.
Caractéristiques du polycarbonate
Le polycarbonate est un excellent matériau pour les applications de sécurité des machines en raison de ses propriétés uniques :
- Résistance aux chocs: Avec une résistance aux chocs jusqu’à 250 fois supérieure à celle du verre, le polycarbonate peut résister à des impacts de haute énergie.
- Léger: facile à manipuler et à installer, il pèse deux fois moins que le verre.
- Clarté optique: Idéal pour les écrans de sécurité transparents, offrant une visibilité claire.
- Résistance thermique: Les performances sont bonnes à différentes températures, ce qui permet de l’utiliser dans divers environnements industriels.
Malgré ces avantages, le polycarbonate est sensible à des facteurs environnementaux et mécaniques spécifiques qui peuvent conduire à l’ESC.
Causes des fissures environnementales
L’ESC se produit lorsque le polycarbonate est exposé aux effets combinés de contraintes mécaniques et d’agents chimiques.
Les principales causes sont les suivantes :
- Exposition aux produits chimiques: Le contact avec certaines huiles, solvants de nettoyage et produits chimiques industriels peut dégrader la structure du polymère.
- Contrainte mécanique: Les contraintes internes ou externes, telles que la flexion, la fixation ou le port de charges, augmentent la susceptibilité à la fissuration.
- Rayonnement UV: Une exposition prolongée à la lumière du soleil peut entraîner une dégradation de la surface. Ce phénomène peut être observé dans les cas suivants
- Températures extrêmes: Des cycles répétés de chauffage et de refroidissement peuvent affaiblir le matériau. En fait, lorsque le polycarbonate atteint des températures supérieures à la température de transition vitreuse (Tg), il est plus sensible à l’ESC. Malheureusement, la température de transition vitreuse est relativement basse, à environ 293°F / 145°C. Le liquide de refroidissement chaud, les fluides de coupe et la chaleur rayonnante des machines peuvent amener le polycarbonate à dépasser sa température de transition vitreuse et à se dégrader.
Les principaux facteurs influençant l’ESC dans le polycarbonate sont les contraintes internes et les agents externes. La contrainte interne, souvent un sous-produit des processus de fabrication tels que l’extrusion ou le moulage, crée des vulnérabilités dans le matériau qui le rendent plus susceptible de se fissurer. Par ailleurs, les agents externes tels que les huiles, les liquides de refroidissement et les produits chimiques de nettoyage peuvent agir comme des catalyseurs, affaiblissant davantage la structure du polycarbonate et accélérant la formation de fissures et de craquelures. Ces facteurs peuvent compromettre de manière significative la durabilité et la sécurité des protections et écrans de sécurité en polycarbonate.
Prévention des fissures environnementales
Pour améliorer la longévité des écrans de sécurité en polycarbonate :
Minimisez les contraintes: Utilisez des techniques d’installation appropriées, en évitant de trop serrer les fixations et de trop plier le polycarbonate.
Évitez les produits chimiques agressifs: Optez pour des produits de nettoyage sans danger pour le polycarbonate, tels que les nettoyants pour vitres. Vérifiez auprès du fabricant de votre liquide de refroidissement et de vos huiles de coupe s’ils sont compatibles avec le polycarbonate.
Vérifiez les fiches de données de sécurité des lubrifiants et des huiles de coupe utilisés dans l’atelier. Évitez d’utiliser tout ce qui mentionne des « esters ».
Évitez les produits contenant des esters. En outre, n’utilisez jamais de cétones (comme l’acétone), de diluants, d’essences minérales, de bases fortes ou de solvants pour nettoyer les surfaces en polycarbonate. Évitez le benzène, les diluants pour laques, les essences minérales ou les carburants, et évitez d’exposer le polycarbonate à une forte humidité et à des températures élevées (comme la vapeur).
Minimisez la température : Évitez que le polycarbonate ne devienne trop chaud. Ne placez pas les écrans en polycarbonate trop près de surfaces chaudes, y compris la chaleur rayonnante des processus ou des machines. Le liquide de refroidissement ou de coupe chaud peut accélérer l’ESC, et il est important de vérifier si le polycarbonate est utilisé comme protection contre les éclaboussures garde.
Conseils d’entretien pour les protecteurs de machines
L’entretien des dispositifs de protection des machines est essentiel pour garantir leur longévité et leur efficacité. Les inspections régulières jouent un rôle crucial dans l’identification précoce des problèmes potentiels. En recherchant régulièrement des signes de fissures, de craquelures ou de décoloration, vous pouvez résoudre les problèmes avant qu’ils ne se transforment en risques pour la sécurité.
Un nettoyage en douceur est également important, car les produits chimiques agressifs ou les matériaux abrasifs peuvent dégrader la surface du polycarbonate. Nous vous recommandons d’utiliser des détergents doux et des chiffons doux pour nettoyer les boucliers, afin qu’ils restent clairs et ne soient pas endommagés.
En outre, l’installation de barrières de protection peut renforcer la durabilité des protecteurs de sécurité. Ces barrières limitent l’exposition directe à des produits chimiques, des huiles ou des liquides de refroidissement potentiellement nocifs, réduisant ainsi la probabilité de fissuration due à l’environnement. Ensemble, ces pratiques d’entretien prolongent la durée de vie des protections en polycarbonate et garantissent la sécurité et l’efficacité des machines qu’elles protègent.
L’avenir du polycarbonate dans les applications de sécurité
Les technologies émergentes améliorent la durabilité du polycarbonate grâce à des formulations innovantes et à des revêtements plus intelligents. Ces avancées promettent de rendre les boucliers de sécurité plus résistants et plus rentables.
L’avantage de la sécurité à Ferndale
Nous concevons tous nos protecteurs et boucliers en polycarbonate dans l’optique d’un remplacement facile. Certains de nos produits sont dotés de clips faciles à retirer, tandis que d’autres sont munis de fixations à vis, ce qui facilite le remplacement du polycarbonate usé.
La fissuration environnementale se produit sous l’effet du stress et de l’exposition à des produits chimiques ou à des rayons UV.
Non, lorsque des fissures apparaissent, il est recommandé de les remplacer pour garantir la sécurité.
Utilisez des nettoyants doux et non abrasifs et évitez les solvants agressifs.
Appliquez des revêtements résistants aux UV ou choisissez des qualités stabilisées aux UV.
La meilleure solution consiste à réduire ou à supprimer les facteurs environnementaux qui provoquent la fissuration sous contrainte du polycarbonate. Ces facteurs comprennent les températures élevées, l’exposition aux produits chimiques, l’exposition aux rayons UV et les contraintes mécaniques.
Les industries dont les processus génèrent une chaleur élevée et utilisent des produits chimiques agressifs rencontrent souvent des problèmes de fissuration sous contrainte.
Lectures complémentaires
- Contributeurs de Wikipédia. (2024, 22 novembre). Fissuration sous contrainte environnementale. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_stress_cracking
- Contributeurs de Wikipédia. (2024, 18 octobre). Crazing. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Crazing
