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Matériaux simples
 
CRITERES DE CHOIX DES MATERIAUX
  Ils s'énoncent:
- à partir de la mission envisagée telles que altitude de vol, charge transportée, durée de plafonnement, en fonction des contraintes imposées par l'utilisation même des ballons lors du lancement, lors de l'ascension, lors du plafonnement, ainsi qu'en fonction des contraintes de fabrication: assemblage en continu facile, présentation soignée et appropriée aux machines d'assemblage.
- en fonction des contraintes dues au conditionnement, au transport et au stockage,
- en fonction des contraintes de sécurité, soit inhérentes au ballon, soit relatives à la sécurité aérienne,
- en fonction des contraintes dues au prix de revient pour des fabrications de série.
Les films plastiques s'adaptent en général à ces propriétés, mais la sélection est très difficile:
- les produits disponibles dans l'industrie, destinés en général à l'emballage, au bâtiment ou à l'agriculture, ne correspondent pas aux caractéristiques souhaitées,
- le développement industriel de matériaux techniquement intéressants ne se fait pas et reste au niveau du laboratoire de recherche, l'intérêt économique des ballons n'étant pas encore suffisant,
- les propriétés souhaitées sont parfois incompatibles entre elles, comme résistance mécanique, souplesse et étanchéité et souvent ne s'expriment pas en termes techniques simples et réalistes.
REVUE DES PRINCIPAUX TYPES DE MATERIAUX UTILISABLES
 

Parmi tous les films plastiques existant actuellement sur le marché, aucun n'apparaît posséder l'ensemble des propriétés souhaitées pour toutes les missions envisagées. Globalement un classement s'effectue selon trois usages bien spécifiques.

Les matériaux dilatables
Les ballons extensibles traditionnels sont fabriqués à partir de caoutchoucs naturels ou synthétiques, selon deux méthodes: immersion ou moule creux tournant. Les ballons ainsi réalisés atteignent très difficilement une altitude supérieure à 30 km et sont d'après leur mode de réalisation de taille limitée.
Des études sont en cours pour réaliser des ballons de grands volumes à partir de matériaux soudables conservant à basse température un module élastique faible, tels que certains polyuréthane.

Les matériaux pour ballons ouverts
Le polyéthylène et ses copolymères apparaissent comme les matériaux les mieux adaptés aux contraintes des ballons ouverts, en particulier pour leur qualité de souplesse à basse température et de soudabilité.
Les premières fabrications ont été réalisées avec un polyéthylène haute pression, basse densité, d'un prix abordable, thermoscellable et s'extrudant sous forme de film mince (20 microns) et de largeur acceptable (3,300 m).
Pour des raisons, principalement de qualité du film extrudé, ces résines homopolymères ont été graduellement remplacées par des résines copolymères de l'éthylène (résine EVA: éthylène, acétate de vinyl) plus faciles à extruder et de température de fragilisation vitreuse très basse.
Les études en cours intéressent les résines polyéthylène homopolymère (grade 0,3 densité 0,920) et copolymère (à taux d'EVA inférieur à 5 %), et la technologie de l'extrusion: filière, enrouleuse.

Les matériaux pour ballons pressurisés
Les propriétés essentielles souhaitées:
- résistance mécanique élevée (gaz sous pression),
- vieillissement très faible (longue durée de vie),
- propriétés thermo-optiques excellentes (effet jour- nuit faible),
- étanchéité importante, ont conduit à la sélection d'un film bi-laminé (2 x 23 microns par exemple) en polyester avec une résine d'ancrage en polyester également.
Le film polyester (polyéthylène - téréphtalate, Terphane, Melinex ou Mylar) possède les principales qualités suivantes:
- stabilité dimensionnelle
- faible reprise d'humidité
- excellentes propriétés mécaniques
- utilisation dans une large gamme de températures
- bonne résistance au fluage
- étanchéité et transparence.
Par contre, il n'est pas thermo-soudable, d'où la nécessité d'utiliser des rubans d'assemblage thermoscellables très onéreux, n'offre qu'une très faible résistance à la déchirure amorcée, et il est de manipulation délicate et très sensible aux vibrations (influence sur l'étanchéité).

Néanmoins, l'expérience acquise lors du projet EOLE permet de considérer ce matériau comme très fiable pour les ballons pressurisés de quelques mètres de diamètre, même en mono-laminé épais (100 microns).

   
 
 
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