Composites thermoplastiques

Les composites en thermoplastique sont produits en utilisant des polymères thermoplastiques comme matériaux de matrice, qui se ramollissent lorsqu'ils sont chauffés à des températures élevées pour être traités et durcissent en refroidissant. Les polymères thermoplastiques haute performance utilisés dans leur fabrication offrent un certain nombre d'avantages par rapport aux résines thermodurcissables traditionnelles, telles que l'époxy, notamment des températures de service plus élevées, une absorption de l'humidité plus faible, une plus grande robustesse et une meilleure résistance chimique.

Les composites en thermoplastique peuvent également être réchauffés et reformés, ce qui présente des avantages pour les procédés de fabrication tels que le thermoformage et divers procédés de fusion/soudure/assemblage thermiques.  Contrairement aux matériaux thermodurcissables, les composites en thermoplastique ne nécessitent pas de réaction chimique ou de vulcanisation et peuvent être traités avec des temps de cycle de moulage beaucoup plus courts.  En outre, les matériaux thermoplastiques n'ont pas besoin d'être réfrigérés. Ils ont une durée de conservation illimitée afin de simplifier et de rationaliser davantage le processus de fabrication global.

Les composites en thermoplastique utilisent généralement des fibres de verre, de carbone ou d'aramide pour renforcer la matrice en polymère thermoplastique :

  • Fibres de verre : utilisées dans une large gamme de pièces structurelles et mécaniques ; améliorent la plupart des propriétés mécaniques, y compris la résistance mécanique et la rigidité ; non conductrices ; assurent une bonne stabilité dimensionnelle .
  • Fibres de carbone : plus grandes performances de résistance mécanique et de rigidité ; densité inférieure à celle du verre ; faible coefficient de dilatation ; meilleure résistance au fluage et à l'usure
  • Fibres d'aramide : faible coefficient de frottement et de dilatation thermique ; très bonne solidité ; excellente résistance à l'usure et à l'abrasion

Ces renforcements peuvent également apporter divers avantages en fonction de leur arrangement physique. Par exemple, les fibres de carbone peuvent être produites en filaments continus et discontinus, et même en flocons, chacun d'entre eux créant des propriétés différentes dans le produit fini et permettant l'utilisation de différents procédés de fabrication. La polyvalence de cette conception permet de développer des matériaux composites thermoplastiques adaptés à un large éventail de conditions d'utilisation.

Les composites thermoplastiques sont devenus une solution de rechange intéressante aux assemblages métalliques, aux pièces moulées sous pression et aux matériaux composites thermodurcissables traditionnels dans les secteurs de l'aérospatiale, de la défense et de l'automobile, ainsi que des biens de consommation et de l'électronique. Par exemple, la hausse des prix du carburant a contraint le secteur de l'aérospatiale à utiliser davantage les composites thermoplastiques dans la fabrication de composants en remplacement de métaux légers qui n'étaient pas rentables auparavant avec les matériaux thermodurcissables traditionnels.

Caractéristiques et avantages des composites thermoplastiques à hautes performances :

  • Allègement de la masse, résistance à la fatigue et à la corrosion par rapport aux métaux
  • Coûts de fabrication optimisés avec réduction des déchets
  • Transparence des rayons X (radiotransparent)
  • Meilleure capacité d'amortissement par rapport aux thermodurcissables ou aux métaux
  • Recyclables/reformables
  • Dureté élevée
  • Faible absorption de l'humidité, assurant de très bonnes propriétés de mouillage à chaud
  • Excellente résistance chimique
  • Excellente résistance à la flamme
  • Possibilité de température de service élevée