LES RENFORTS

Fibres usuelles VERRE CARBONE ARAMIDE NATURELLE

Les fibres de verre

Fabrication du verre

INDICATIONS GENERALES Les différents types de verre Pour usage en milieu acide E-CR Résistant en milieu basique AR Haute résistance mécanique S, R Haute résistance chimique C Haute teneur en alcali A Hautes propriétés diélectriques D A usage général ; bonnes propriétés électriques E INDICATIONS GENERALES TYPE

Caractéristiques mécaniques des fibres

Présentations commerciales des renforts en verre textile

Présentation commerciale

Fibres broyées Obtenues par broyage plus ou moins poussé de fils de base Longueur moyenne de 0.1 à 0.5 mm Présentation sous forme de nodules duveteux ou de poudre suivant leur longueur Applications dans le renfort des thermoplastiques (en particulier PTFE), de mastics, de mousses par le procédé R-RIM

Fils coupés Longueurs : 3; 4.5; 6; 12 et 25 mm Commercialisés en sacs ou en conteneurs Les applications principales sont : Renfort des résines thermoplastiques (TPA) par extrusion/injection Renfort des premix (BMC)

Roving Diamètre : 10 à 24µm titre : 300 à 4800 tex Rovings assemblés : assemblage en parallèle de plusieurs fils de base et bobinage en pelotes. Ils sont utilisés : En continu pour l’enroulement, la pultrusion, le tissage Coupés pour les mats, la projection, la centrifugation Rovings directs : bobinés directement sous la filière. Ils sont utilisés : En continu pour le tissage , l’enroulement, la pultrusion Diamètre : 10 à 24µm titre : 300 à 4800 tex

Tissu roving Tissus roving : Tissage de roving direct selon différentes orientations. Possibilité de tissage 3D et multi axiaux. Différentes armures existantes : toile, satin, sergé. Diamètre : 10 à 24µm Grammage : 100 à 2500 g/m²

Les différents types d’armure

Mats de surface -voiles Constitués de filaments coupés ou continus, répartis en nappe de faible épaisseur et grammage (quelques dizaines de g/m2) Procédé de fabrication : filtration d’une suspension de fibres dans de l’eau de procédé Utilisés dans les différents procédés de moulage pour améliorer les qualités de surface des pièces.

Nappes constituées de fils de base, continus ou coupés, distribués de façon aléatoire dans le plan, liés par un polymère approprié (liant). Mats Mats fils coupés : constitués de fils coupés de longueur comprise entre 25 et 100 mm. Les propriétés dépendent de : Fils de base (titre, ensimage, longueur de coupe) Liant (liquide ou poudre, soluble ou pas par la résine) Parfois liage mécanique par aiguilletage Les masses surfaciques : 100 à 900 g/m2 Largeurs maximales : 3 m

Le verre représente 95% du marché des composites Propriétés des fibres de verre Le verre représente 95% du marché des composites Résistance mécanique Caractéristiques électriques Incombustibilité Stabilité dimensionnelle Compatibilité avec les matrices organiques Imputrescibilité Faible conductibilité thermique Bonne résistance aux agents chimiques

Les fibres de carbone

Procédés de fabrication A partir de rayonne (Espèce de soie artificielle). A partir de fibres textiles de PAN (polyacrylonitrile) A partir de brai (Résidu de la distillation des goudrons, du pétrole).

Fibres de carbone : PAN

Comparaison ex-PAN, ex-brai Les fibres ex-brai ne sont pas encore produite au stade industriel à cause de la difficulté à obtenir des précurseurs de qualité. Le procédé ex-brai permet d’obtenir des fibres de carbone haut module mais dont la ténacité est limitée. Le procédé ex-PAN reste aujourd’hui techniquement inégalé dans la fabrication de fibres HR.

Comparaison ex-brai, ex-PAN

Propriétés des fibres de carbone Avantages Légèreté Conductibilité électrique Caractéristiques mécaniques en traction et compression Tenue en température Faible coef de dilatation Bonne conductibilité thermique et électrique Excellente tenue à l’humidité Non magnétique - perméable aux rayons X Inconvénients Sensible aux chocs faibles résistance à l’abrasion Prix élevé

Propriétés mécaniques

CARBONE : applications SPORTS ET INDUSTRIES : raquettes de tennis, vélo cannes de golf, cannes à pêche skis, flèche bras de robot matériau antistatique et protection des ondes électromagnétiques éléments de four – Isolation bateaux et voitures de compétition AERONAUTIQUE, ESPACE : pièces mobiles de voilure systèmes de freinage ailes de chasseur pièces de structure pour aérospatial

Les fibres d’aramide

L’ARAMIDE Les fibres d’aramide sont des fibres synthétiques à base de polyamides aromatiques. La 1ère apparition de ces produits remonte à 1972 Commercialisés initialement par Du Pont De Nemours, ils avaient été créés par cette société pour améliorer la fabrication des pneumatiques tout en simplifiant leur fabrication (marque KEVLAR) Depuis 2 autres sociétés : Enka et Teijin ont développé des fibres analogues

Propriétés des fibres d’aramide Avantages légèreté propriétés mécaniques : choc, rupture et fatigue bon amortissement des vibrations excellente stabilité thermique (jusqu’à 180° C) résistance au feu, auto-extinguible, ne fond pas bonne résistance aux produits chimiques excellentes propriétés d’isolation électrique Inconvénients résiste mal a l'humidité et a l’eau de mer prix usinage et découpe difficiles 27

L’ARAMIDE : applications Industrie aéronautique : avions, hélicoptère militaire (bord d’attaque d’aile, cabine intérieure, volets…) Industrie armement et réservoir sous pression : tubes de lancement, réservoir carburant fusée, bonbonne sous pression… Construction navale : coque voilier de compétition (sandwich), catamaran, yatch de luxe…. Articles des sport : canoë kayak,, ski raquette de tennis, bâton de ski…. Protection balistique (souple et rigide) 28

Tableau comparatif des fibres

LES FIBRES NATURELLES 30

Les fibres naturelles Les fibres naturelles se classent en 3 groupes selon leur origine : - Les fibres végétales : elles sont sous divisées en 4 catégories : Graine : coton, Kapok Tiges : lin, chanvre, jute, ramie Feuilles : sisal, abaca Fruits : noix de coco - Les fibres animales : laines, poils, sécrétion (soie) - les fibres minérales : amiante

Les fibres naturelles Fibre de lin : Plante dont la tige peut atteindre 1,20m pour un diamètre de 1 à 3mm. Chaque fibre élémentaire, issue de la tige, a une longueur variant de 8 à 30 mm. Culture en Russie, Pologne, Belgique et France Fibre de chanvre : Plante dont la hauteur varie de 1 à 3m. Cultivée dans les pays à climat tempéré (Europe de l’Est France, Italie, Suisse…)

Les fibres naturelles Fibre de sisal : Fibres extraites de la plante sisal (Agave) Un plant de sisal produit 200 à 250 feuilles contenant 1000 à 1200 paquets de fibres. Produite en Amérique du sud, Afrique, Antilles et Extrême Orient. Fibre de coir : Issue de la cosse de la noix de coco. Se distingue par sa haute teneur en lignine (40%). Culture dans les pays tropicaux.

Les fibres naturelles Fibre de jute : Plante dont la tige atteint une hauteur de 4 à 6m avec un diamètre d’environ 3 cm Il existe 2 variétés de jute : une blanche et une rouge. Produite quasi exclusivement au Bangladesh. Fibre de kenaf : Cultivée aux Indes, et en Afrique. Couleur spécifique blanc doré. Qualités comparables à celles du jute.

Les fibres naturelles Avantages : Inconvénients : Faible coût Faible densité Bonne isolation thermique et acoustique Ressource renouvelable Biodégradabilité Moins abrasives que les autres fibres. Moins allergisantes Image marketing Inconvénients : Absorption d’eau Faible tenue thermique Qualité non régulière Pas de fibres continues Adhésion aux polymères encore mal maîtrisée

Autres fibres Fibres céramiques Fibres de silice Utilisées presque exclusivement dans les matrices céramiques ou métalliques. Leur présentation est sous forme de monocristaux de 0.5 m à 100 m ou sous forme de fibres continues Fibres de silice Utilisées pour les boucliers thermiques, les cloisons pare-feu, de four... Les résines utilisées sont les phénoliques, les silicones et les polyimides

Autres fibres Fibres de polyéthylène haut module Leur application est basée sur la tenue aux impacts : blindages divers, coques de bateaux, kayaks, casques..