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Renforts pour Composites
Reinforcements for Composites
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Verre
Le coût
de production des ces fibres de verre E est peu élevé ce qui en
fait l'une des fibres les plus utilisées à l'heure actuelle. La
taille du fil de verre se mesure en tex (g/1000m) On désigne les
fibres de verre par PRFV. |
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• Haute contrainte de rupture
en traction
• Haute résistance en compression
• Bonne rigidité
• Bonne résistance aux chocs
• Bonne constance thermique
• Prix peu élevé
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Carbone
Fibre de
haute performance. On désigne la finesse des fils de tissage en K
(1K = 1000 filaments par mèche) Les matériaux composites en
fibres de carbone sont appelés MCFC. |
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• Excellente contrainte de
rupture en traction
• Excellente résistance en compression
• Excellente rigidité
• Très faible densité
• Faible coefficient de dilatation
• Haute résistance chimique
• Bonne résistance en température
• Bonne conductivité éléctrique |
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Aramide
Ce type de
tissu est surtout utilisé pour la protection balistique en raison
des avantages indiqués ci-dessous. Les composites de fibres
aramides sont appelés MCA. |
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• Grande solidité
• Résistance aux chocs très élevée
• Très faible densité
• Bonne résistance chimique |
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Ces
tissus sont destinés à renforcer les matériaux composites de haute
performance. Un grand nombre de différents types de tissus
sont employés. Dans la plupart des cas, les armures simples comme
le taffetas, le sergé et le satin sont utilisées. L'armure ainsi
que le nombre de fils par cm et la matière des fibres utilisées
déterminent les caractéristiques du tissu. |
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L'armure taffetas
(Plain, Leinwand)
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L'armure sergé
(Twill Köper)
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L'armure satin
(Satin, Atlas)
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L'armure
la plus simple avec croisement régulier des deux systèmes de
fils ce qui produit deux côtés égaux suivant la formule d'armure
L 1/1. Les tissus sergé se drapent mal mais la stabilité
dimensionnelle est bonne. |
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Un
avantage clé de l’armure sergé est qu’elle permet d’obtenir,
avec le même nombre de fils, un tuyau beaucoup plus flexible. Dans
ce type d’armure, le fil de chaîne ne passe pas en-dessous et
au-dessus de chaque fil de trame, mais passe en alternance
au-dessous d’un fil de trame, puis au-dessus de deux fils de trame.
Le fait qu’il y ait moins de contact entre le fil de trame et le
fil de chaîne procure une plus grande souplesse à la gaine.
L'effet du motif en oblique est obtenu par le décalage d’un fil
de chaîne à chaque rotation du métier, ce qui donne
l’impression que le tissage est effectué en diagonal même si en
réalité, il est à angle droit. Ce tissage produit des
tissus flexibles et faciles à draper. |
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C’est
un tissu uni dans lequel on évite tout effet accentué de diagonal, grâce à des disséminations des point de
liage. Il n’ y a qu’un seul point de liage sur chaque duite du rapport d’armure.
Les tissus de satin fournissent la meilleure rigidité dans le
stratifié. Facile à draper et très flexible.
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Les
multiaxiaux sont des renforts non-tissés avec des
assemblages de couches unidirectionnelles dont les fibres sont cousues ensemble par un fil à
coudre.
Chaque
couche est orientée dans un sens différent ce qui permet de
produire des renforts adaptés à la spécification indiquée de
l'application. On obtient une rigidité mécanique plus haute avec
un multiaxiaux qu'avec un tissu de la même épaisseur du
stratéfié.
Les
multiaxiaux peuvent être coupés selon les exigences de
l'applicateur. Les paramètres suivants sont variables:
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• Nombre de couches
• Orientation des couches
• Poids des couches
• Type de fibres
• Largeur du non-tissé
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| Nomenclature: |
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| unidirectionnel |
= 1 couche, souvent
direction 0° |
| bidirectionnel |
= 2 couches
croisées, en 0/90° ou +45/-45° |
| triaxial |
= 3 couches
croisées, p.e.. 0°/+45°/-45° |
| quadraxial |
= 4 couches |
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Ils sont
utilisés en dernier pli pour la finition, afin d'obtenir un bon état
de surface et minimiser le ponçage ultérieur. Quand la résine est
sèche, on l'arrache sur le principe du "peeling " avant
la transformation.
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Grâce
aux multiples possibilités d'utilisation, les fibres de verre ont
pris la plus grande importance. Les fibres de verre de tissu forment
une combinaison excellente de haute solidité et de bonne
résistance au feu. Une large gamme d'épaisseurs de fil et de
tissage offre un potentiel important pour l'utilisateur et lui
permet de choisir
la meilleure combinaison des propriétés de matériaux,
de rentabilité et de flexibilité du produit. |
Stabilité dimensionnelle
La
fibre de verre est un matériau de construction de bonne
stabilité dimensionnelle et avec d' excellentes caractéristiques de
température. L'allongement à la rupture en traction maximale de
verre E est de 4.8% avec 100% de remise à l'état initial avec
charge près de la rupture. |
Résistance à l'humidité
Les
fibres de verre n'absobent aucune humidité et leurs
caractéristiques physiques ou chimiques ne changent pas en contact
de l'eau.
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Caractéristiques de la haute résistance
Le
rapport haute résistance/poids de la fibre de verre est excellent
pour des applications là où une haute résistance
avec une masse volumique basse est exigée. Différents tissus, unidirectionnels ou bidirectionnels permettent une haute
flexibilité de prix et de design.
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Résistance au feu
Les
fibres de verre E sont ininflammables et conservent env. 25% de la
rigidité initiale à env. 530°C.
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Résistance chimique
Les
fibres de verre sont résistantes à la plupart des substances
chimiques. Les fibres de verre anorganiques ne moisissent pas et ne
pourrissent pas. L'hydrogène de fluor,
l'acide phosphorique chaud et les fortes substances alcaliques
attaquent ces fibres.
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Caractéristiques électriques
Les
fibres de verre possèdent d'excellentes caractéristiques
électriques et d'isolation. Cette combinaison des caractéristiques
ainsi qu'une faible absorption d'humidité, une haute solidité, une
haute résistance à la température et des basses constantes
diélectriques font des fibres de verre un renfort excellent pour
les cartes électroniques et les vernis d'isolation.
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Conductivité thermique
Un
coefficient de dilatation bas combiné avec une conductivité
thermique élevée font des fibres de verre un matériau de
très bonne stabilité dimensionnelle qui dérive la chaleur plus
vite que les fibres organiques. La bonne solidité, la stabilité
dimensionnelle, l'ininflammabilité et le prix modéré sont les avantages des fibres de verre importants
pour le matériel de renfort. Les couvertures de protection, les joints etc.
ce ne sont que quelques exemples
d'application qui ont amélioré la mise en oeuvre des fibres de
verre.
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L'armure
satin
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voir
chapitre tissus |
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Armure |
Le
choix d'entrecroisement des fils de chaîne et des fils de trame
compose l'armure du tissu. Dans la plupart des cas, les armures
simples comme la toile, (taffetas),
le sergé et le
satin sont utilisées. |
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Composites |
Assemblage
d'au moins deux matériaux non miscibles à structures différentes
dont les qualités individuelles se combinent et se complètent en
donnant un matériau hétérogène dont les performances globales
sont améliorées.
Il est constitué d'une ossature appelée renfort,
qui assure la tenue mécanique et d'une protection appelée matrice
qui est généralement en matière
plastique (résine thermoplastique ou thermodurcissable) et qui
assure la cohésion de la structure et la retransmission des efforts
vers le renfort.
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Verre-E |
Les fibres
de verre E sont les fibres les plus utilisées pour le renforcement
des composites. La lettre 'E' vient de 'Elektroglas', car ce verre
était surtout utilisé, au début, dans l'industrie de
l'équipement électrique. Dans le commerce, on n'offre pratiquement
que des tissus en fibres de verre E. |
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Fibres |
Une
formation de fibres naturelles ou synthétiques constituée de
plusieurs fils tordus ensemble en faisceau. |
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Filament |
Fibre
continue |
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Finish |
Désigne
les traitements de surface appliqués aux rubans de fibres de verre.
L'ensimage "textile" appliqué sur les filaments, en
sortie de filière consiste à déposer un agent de liaison assurant
la cohésion des filaments entre eux, diminuant l'abrasion et
facilitant les manipulations ultérieures (tissage) en évitant la
formation de charges électrostatiques.Il est surtout utilisé pour
les fibres de verre. |
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Fil |
Les fils
continus sont constitués d'un faisceau de filaments individuels,
ils forment le fil, dont le façonnage est amélioré par un tordage
léger d'environ 10-40 torsions par mètre. |
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Multiaxiaux |
Les
multiaxiaux sont des renforts non-tissés avec des
assemblages de couches unidirectionnelles dont les fibres sont cousues ensemble par un fil à
coudre. Chaque
couche est orientée dans un sens différent ce qui permet de
produire des renforts adaptés à la spécification indiquée pour l'application. On
obtient une rigidité mécanique plus haute avec
un multiaxiaux qu'avec un tissu de la même épaisseur du
stratéfié.
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Tissus |
Des couches
de fibres sont assemblées par torsion. Les tissus sont
caractérisés par l'entrecroisement à angle droit des deux
systèmes de fils (chaîne et trame) |
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Tissus en fibres de verre-E |
Les fibres
de fils continus ou de fils retors sont liées par tissage. Le fil
de verre est légèrement tordu. |
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Chaîne |
(anglais Warp)
Il constitue l'ensemble des fils disposés parallèlement sur le
métier à tisser, avec la trame ils formeront le tissu. Les fils de
chaîne déterminent la longueur du tissu et sont souvent plus forts que les fils de trame. |
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L'armure sergé (croisée) |
voir
chapitre - mode de tissage |
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L'armure taffetas (toile) |
voir
chapitre - mode de tissage |
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Non Crimp Fabric (NCF) |
Multiaxiaux
avec des fibres disposées à plat. |
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Mèche (Roving) |
Une mèche
est constituée d'un ou plusieurs fils de filage, rassemblés en
écheveau, sans torsion. |
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Verre-S |
"S"
signifie high-Strength, les verres-S possèdent une haute solidité
et rigidité. |
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Trame |
(anglais. Weft)
Les fibres sont liées par tissage, c'est-à-dire
par passage des fils de trame au-dessus et au-dessous des fils de
chaîne, suivant des séquences préétablies. |
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Fibranne |
La fibranne
est constituée de fibres courtes, de longueur finie, assemblées
par torsion. Lorsque les fibres sont de verre (verranne), elles
atteignent quelques décimètres. |
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Système TEX |
Unité
internationale (depuis 1967) pour mesurer la finesse des fils,
fibres, fils retors etc.: Tex = poids (masse) en grammes de 1000 mètres/km,
ktex= 1000 tex = g/m . |
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Fil retors |
Le fil
retors est constitué de deux ou plusieurs fils ou faisceaux de fils
qui sont tordus ensemble (environ 100 à 200 torsions par mètre). |
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