Les propriétés physiques des matériaux composites sont principalement déterminées par les fibres. Ainsi, lorsque la résine et les fibres sont combinées, leurs propriétés sont très similaires à celles des fibres individuelles. Les données expérimentales montrent que les matériaux renforcés par des fibres supportent la majeure partie de la charge. Par conséquent, le choix du tissu est crucial lors de la conception de structures composites.
Commencez par déterminer le type de renfort nécessaire à votre projet. Les fabricants proposent généralement trois matériaux de renfort courants : la fibre de verre, la fibre de carbone et le Kevlar® (fibre aramide). La fibre de verre est souvent privilégiée pour une utilisation polyvalente, tandis que la fibre de carbone offre une rigidité élevée et le Kevlar® une résistance à l’abrasion supérieure. Sachez que différents types de tissus peuvent être combinés dans des stratifiés pour former des empilements hybrides, bénéficiant ainsi des avantages de plusieurs matériaux.
Une fois votre collection de tissus choisie, sélectionnez un grammage et un type de tissage adaptés à vos besoins. Plus le tissu est léger, plus il épouse facilement les surfaces aux contours complexes. La légèreté implique également une consommation réduite de résine, ce qui allège le stratifié. À l'inverse, un tissu plus lourd perd en souplesse. Un tissu de grammage moyen conserve une souplesse suffisante pour couvrir la plupart des contours et contribue significativement à la résistance de la pièce. Très économiques, ces tissus permettent de fabriquer des composants robustes et légers pour les secteurs automobile, naval et industriel. Les mèches tressées constituent des renforts relativement lourds, couramment utilisés dans la construction navale et la fabrication de moules.
La manière dont un tissu est tissé définit son motif ou son style. Il existe trois types d'armure courants : toile, satin et sergé. L'armure toile est la moins chère et la moins souple, mais elle résiste bien à la coupe. Les croisements fréquents des fils réduisent sa solidité, même si elle reste suffisante pour la plupart des applications, sauf celles nécessitant des performances très élevées.
Le satin et le sergé sont plus doux et plus résistants que la toile. En satin, un fil de trame passe au-dessus de trois à sept fils de chaîne avant d'être cousu sous un autre. Dans ce type d'armure lâche, le fil est plus long, ce qui préserve la résistance théorique de la fibre. Le sergé offre un compromis entre le satin et la toile, avec l'effet chevrons souvent recherché.
Conseil technique : Pour plus de souplesse, coupez le tissu du rouleau en biseau à 45 degrés. Ainsi coupé, même les tissus les plus rêches épouseront mieux la silhouette.
Renforcement en fibre de verre
La fibre de verre est le matériau de base de l'industrie des composites. Utilisée dans de nombreuses applications depuis les années 1950, ses propriétés physiques sont bien connues. Légère, elle présente une résistance à la traction et à la compression modérée, supporte les dommages et les charges cycliques, et est facile à manipuler.
La fibre de verre est le matériau composite le plus utilisé. Cela s'explique principalement par son coût relativement bas et ses propriétés physiques satisfaisantes. La fibre de verre est idéale pour les projets courants et les pièces ne nécessitant pas une résistance et une durabilité accrues grâce à une structure en fibre.
Pour optimiser les propriétés de résistance de la fibre de verre, celle-ci peut être utilisée avec de l'époxy et durcie par des techniques de stratification classiques. Elle est idéale pour des applications dans les secteurs de l'automobile, du nautisme, de la construction, de la chimie et de l'aéronautique, et est fréquemment utilisée dans la fabrication d'articles de sport.
Renfort en Kevlar®
Le Kevlar® a été l'une des premières fibres synthétiques haute résistance à s'imposer dans l'industrie des plastiques renforcés de fibres (PRF). Le Kevlar® composite est léger, possède une excellente résistance à la traction spécifique et est reconnu pour sa grande résistance aux chocs et à l'abrasion. On le retrouve fréquemment dans la fabrication de coques légères comme les kayaks et les canoës, de panneaux de fuselage d'avions et de réservoirs sous pression, de gants anti-coupures, de gilets pare-balles, etc. Le Kevlar® est utilisé avec des résines époxy ou vinylester.
Renforcement en fibre de carbone
La fibre de carbone contient plus de 90 % de carbone et possède la plus haute résistance à la traction de l'industrie des PRF. Elle présente également la plus haute résistance à la compression et à la flexion. Après transformation, ces fibres s'assemblent pour former des renforts en fibre de carbone tels que des tissus, des mèches, etc. Le renfort en fibre de carbone offre une résistance et une rigidité spécifiques élevées, et est généralement plus coûteux que les autres renforts fibreux.
Pour optimiser les propriétés de résistance de la fibre de carbone, il est recommandé de l'utiliser avec de la résine époxy, qui peut être polymérisée par des techniques de stratification classiques. Elle est idéale pour des applications dans les secteurs automobile, naval et aérospatial, et est fréquemment utilisée dans la fabrication d'articles de sport.
Date de publication : 19 juillet 2022
