Les propriétés physiques des composites sont principalement déterminées par les fibres. Ainsi, lorsque résines et fibres sont combinées, leurs propriétés sont très similaires à celles des fibres prises individuellement. Les données expérimentales montrent que les matériaux renforcés par 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. Un fabricant classique peut choisir parmi trois types de renforts courants : la fibre de verre, la fibre de carbone et le Kevlar® (fibre aramide). La fibre de verre est généralement privilégiée, tandis que la fibre de carbone offre une grande rigidité et le Kevlar® une excellente résistance à l’abrasion. Sachez que différents types de tissus peuvent être combinés dans des stratifiés pour former des empilements hybrides qui combinent les avantages de plusieurs matériaux.
Renforts en fibre de verre
La fibre de verre est un matériau bien connu. Elle constitue la base de l'industrie des composites. Utilisée dans de nombreuses applications composites depuis les années 1950, ses propriétés physiques sont parfaitement maîtrisées. Légère, elle présente une résistance à la traction et à la compression modérée, résiste aux dommages et aux charges cycliques, et est facile à mettre en œuvre. Les produits issus de sa fabrication sont appelés plastiques renforcés de fibres de verre (PRFV). On les retrouve partout. Le nom « fibre de verre » provient de sa composition : le quartz et d'autres minerais sont fondus à haute température pour obtenir une pâte de verre, puis étirés à grande vitesse. Ce type de fibre présente de nombreux avantages, notamment une résistance à la chaleur et à la corrosion, une grande solidité et une bonne isolation. La fibre de carbone, quant à elle, est plus fragile, moins ductile et moins résistante à l'usure. Aujourd'hui, les plastiques renforcés de fibres de verre sont utilisés dans de nombreux domaines, tels que l'isolation thermique, la protection contre la corrosion et la facilité de mise en œuvre.
La fibre de verre est le composite le plus répandu. Cela s'explique principalement par son coût relativement bas et ses propriétés physiques satisfaisantes. Elle convient parfaitement aux projets courants et aux pièces ne nécessitant pas une fibre trop résistante pour une solidité et une durabilité accrues.
Pour optimiser les propriétés de résistance de la fibre de verre, celle-ci peut être utilisée avec des résines époxy et durcie par des techniques de stratification classiques. Elle convient parfaitement aux applications dans les secteurs de l'automobile, du nautisme, de la construction, de la chimie et de l'aérospatiale, et est couramment utilisée dans la fabrication d'articles de sport.
Renforcement par fibres d'aramide
La fibre aramide est un composé chimique de haute technologie. Elle possède une résistance élevée, une excellente tenue aux hautes températures et à la corrosion, ainsi qu'une grande légèreté, ce qui en fait un matériau clé pour l'industrie de la défense. On la retrouve notamment dans de nombreux équipements pare-balles et aéronautiques.
Les fibres d'aramide figurent parmi les premières fibres synthétiques haute résistance à avoir été adoptées par l'industrie des plastiques renforcés de fibres (PRF). Les fibres de para-aramide de qualité composite sont légères, présentent une excellente résistance à la traction spécifique et sont reconnues pour leur grande résistance aux chocs et à l'abrasion. Elles sont couramment utilisées pour la fabrication de coques légères telles que 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. Les fibres d'aramide sont associées à des résines époxy ou vinylester.
Renforcement en fibre de carbone
Avec une teneur en carbone supérieure à 90 %, la fibre de carbone présente la plus haute résistance à la traction de l'industrie des PRF. Elle possède également les meilleures résistances à la compression et à la flexion. Après transformation, ces fibres sont assemblées pour former des renforts tels que des tissus et des mèches. Le renfort en fibre de carbone offre une résistance et une rigidité spécifiques élevées, et son coût est généralement supérieur à celui des autres renforts fibreux.
Pour optimiser les propriétés de résistance de la fibre de carbone, il est recommandé de l'utiliser avec des résines époxy et de la polymériser par des techniques de stratification classiques. Elle est particulièrement adaptée aux applications automobiles, navales et aérospatiales et est fréquemment utilisée dans la fabrication d'articles de sport.
Date de publication : 13 décembre 2023
