Les plastiques exposés à l’eau sont affectés de plusieurs manières :
Cependant, l'exposition à l'humidité, l'immersion dans l'eau et l'exposition à l'eau bouillante peuvent entraîner des réactions matérielles sensiblement différentes. La teneur en humidité à l'équilibre permet de comparer la quantité d'eau absorbée par différents types de plastiques exposés à l'humidité. La teneur en humidité déterminée hors d'équilibre permet de comparer différents lots d'un même matériau et de déterminer la constante de diffusion du matériau, déterminée dans des conditions d'exposition à l'humidité hors d'équilibre soigneusement contrôlées et en utilisant des échantillons de plastique de dimensions spécifiques.
La norme « ISO 62 Plastiques – Détermination de l'absorption d'eau », élaborée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO), décrit une procédure permettant de déterminer les propriétés d'absorption d'humidité à travers l'épaisseur des plastiques solides, de formes planes ou courbes. Cette norme décrit également les procédures permettant de déterminer la quantité d'eau absorbée par des échantillons de plastique de dimensions définies lorsqu'ils sont immergés dans l'eau ou exposés à l'air humide dans des conditions contrôlées.
Le coefficient de diffusion d'humidité à travers l'épaisseur peut être déterminé pour un matériau monophasé en supposant un comportement de diffusion fickienne avec des propriétés de sorption d'humidité constantes sur toute l'épaisseur de l'éprouvette. Dans la diffusion fickienne, il existe un flux d'une concentration élevée vers une concentration faible. Ce modèle est valable pour les matériaux homogènes et les composites à matrice polymère renforcée testés en dessous de leur température de transition vitreuse. Cependant, certaines matrices biphasées, telles que les époxydes durcis, peuvent nécessiter un modèle de sorption multiphasique non couvert par la présente norme.
Idéalement, la meilleure comparaison des propriétés d'absorption d'eau ou des coefficients de diffusion des matériaux devrait être effectuée uniquement à partir de la teneur en humidité à l'équilibre des plastiques soumis aux mêmes conditions. Comparer des matériaux à l'aide de leurs propriétés d'équilibre en humidité ne suppose pas, et ne se limite donc pas, à un comportement de diffusion fickienne monophasique.
Par ailleurs, l'absorption d'eau d'échantillons de plastique de dimensions définies, soumis à l'immersion ou à l'humidité pendant une durée arbitraire dans des conditions contrôlées, peut être utilisée pour comparer différents lots d'un même matériau ou pour des tests de contrôle qualité d'un matériau spécifique. Pour de telles comparaisons, il est essentiel que tous les échantillons d'essai aient les mêmes dimensions et, autant que possible, les mêmes propriétés physiques (par exemple, lissé de surface, contraintes internes). Cependant, l'équilibre d'humidité n'est pas atteint dans ces conditions. Par conséquent, les résultats de ces essais ne peuvent pas être utilisés pour comparer les propriétés d'absorption d'eau de différents types de plastiques. Des tests simultanés sont recommandés pour des résultats plus fiables.
Les résultats obtenus à l'aide des méthodes décrites dans la présente norme internationale sont valables pour la plupart des plastiques, mais pas pour les plastiques alvéolaires, les granulés ou les poudres, qui peuvent présenter des effets d'absorption et de capillarité supplémentaires. L'exposition des plastiques à l'humidité dans des conditions contrôlées pendant des périodes spécifiques permet des comparaisons relatives. Les essais décrits pour la détermination du coefficient de diffusion peuvent ne pas être applicables à tous les plastiques.
Les éprouvettes sont immergées dans de l'eau distillée à 23 °C ou de l'eau distillée bouillante pendant des durées déterminées, ou exposées à une humidité relative de 50 % à des températures spécifiées. La quantité d'eau absorbée par chaque éprouvette est déterminée en mesurant sa variation de masse (c'est-à-dire la différence entre sa masse initiale et sa masse après exposition à l'eau). Cette variation est exprimée en pourcentage de la masse initiale. Si nécessaire, la quantité d'eau perdue après séchage des éprouvettes peut également être déterminée. Dans certaines applications, des taux d'humidité relative de 70 à 90 % et des températures de 70 à 90 °C peuvent être nécessaires. Des taux d'humidité relative et des températures supérieurs à ceux recommandés dans la présente norme peuvent être utilisés après accord entre les parties concernées. Lorsque des conditions d'humidité relative et de température autres que celles recommandées sont utilisées, une description complète de ces conditions (avec les tolérances appropriées) doit être incluse dans le rapport d'essai.
Les équipements suivants sont principalement utilisés dans ces tests :
Au moins trois éprouvettes doivent être testées pour chaque matériau évalué. Des éprouvettes aux dimensions souhaitées peuvent être préparées par moulage ou extrusion. Les méthodes de préparation de toutes les éprouvettes doivent être incluses dans le rapport d'essai.
Les résultats de cette méthode peuvent être affectés par des effets de surface. Pour certains matériaux, des résultats différents peuvent être obtenus entre des échantillons moulés et des échantillons découpés dans une feuille plus grande. Tout contaminant présent à la surface de l'échantillon d'essai et susceptible d'affecter l'absorption d'eau doit être éliminé à l'aide d'un agent nettoyant non nocif pour le plastique. L'étendue des dommages doit être déterminée conformément à la norme ISO 175.
Après le nettoyage, les échantillons doivent être séchés pendant au moins deux heures à 23 °C et 50 % d'humidité relative avant de commencer l'essai. Il est recommandé de porter des gants propres lors de la manipulation des échantillons afin d'éviter toute contamination. L'agent nettoyant ne doit avoir aucun effet sur l'absorption d'eau. Son effet peut être ignoré lors de la détermination de la teneur en eau à l'équilibre.
Les échantillons doivent être soigneusement séchés avant l'essai. Par exemple, à 50 °C, le temps de séchage est de un à dix jours ; la durée exacte dépend de l'épaisseur de l'échantillon. On utilise au moins 8 ml, mais pas moins de 300 ml, d'eau distillée par centimètre carré de surface totale de l'échantillon d'essai. Cela évite une concentration excessive de produits d'extraction dans l'eau pendant l'essai. Chaque lot de trois échantillons d'essai est placé dans un récipient séparé et soit complètement immergé dans l'eau, soit exposé à une humidité relative de 50 %.
Si plusieurs échantillons de même composition doivent être testés, ils peuvent être regroupés dans le même récipient en ajoutant au moins 300 ml d'eau. Cependant, dans ce cas, tout contact superficiel important entre les échantillons ou avec les parois du récipient est inacceptable et doit être évité. Des grilles en acier inoxydable permettent de maintenir une séparation acceptable entre les échantillons. Pour les échantillons de densité inférieure à celle de l'eau, les échantillons sont immergés dans un panier en acier inoxydable relié à un poids d'ancrage par un fil d'acier inoxydable. Tout contact superficiel entre le poids d'ancrage et les échantillons doit être évité.
Conformément à cette norme, les méthodes d’essai suivantes sont appliquées :
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