Renforts pour Composites
Reinforcements for Composites

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.

• Haute contrainte de rupture en traction
• Haute résistance en compression 
• Bonne rigidité
• Bonne résistance aux chocs 
• Bonne constance thermique
• Prix peu élevé

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.

• 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

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.

• Grande solidité
• Résistance aux chocs très élevée
• Très faible densité
• Bonne résistance chimique

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.

 L'armure taffetas (toile)

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. 

L'armure sergé

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.

 L'armure satin

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.

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:

• Nombre de couches
• Orientation des couches
• Poids des couches
• Type de fibres
• Largeur du non-tissé

Tissus de délaminage fils polyamide

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.

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.

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.

Résistance au feu

Les fibres de verre E sont ininflammables et conservent env. 25% de la rigidité initiale à env. 530°C. 

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.

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.

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.

HEXCEL produit une ligne complète de fibres tissées HexForceTM  et unidirectionnelles en carbone. La gamme des tissus comportent des fibres traditionnelles jusqu'aux multiaxiaux (Non Crimp Fabrics NCF).

Le tissu 12K a été développé pour maintenir la flexibilité des produits légers et bénéficier du tissu carbone 12K avantageux. Le tissu hetaset-unit est un produit unidirectionnel développé qui utilise un fil spécial pour stabiliser la traction de la chaîne. Ces tissus conservent les caractéristiques des produits ligamenteux dans le procédé de résine mouillée.

Les carbones multiaxiaux non-tissés de maintiennent la flexibilité de l'orientation des fibres et la puissance de couches fines réunies en faisceau épais. Ceci rend la production plus économique et ne nécessite pas de technologie coûteuse.

La nouvelle technologie HEXCEL NC2 pour multiaxiaux biaxiauxs et triaxiauxs offre des bénéfices supplémentaires. Il est possible de produire des couches de carbone d'un poids léger jusqu'à 100 g/m2 et permet l'emploi de fibres à haut module avec une rigidité élevée. La répartition homogène des fibres dans la matrice permet des caractéristiques mécaniques élevées.

Les fibres de carbone HEXCEL remplissent les spécifications indispensables pour BMS 9-8 et pour d'autres importants constructeurs d'avions . Ces tissus ont été développés à partir de fibres fabriquées sous conditions strictement contrôlées, testées et documentées.

Nos tissus de carbone commerciaux sont partiellement produits de la même qualité avec moins de tests et de documentation. Les fibres de module standard pour le marché commercial atteignent les valeurs typiques de 530KSI (3650 MPa) pour la résistance à la traction et 34 MSI (234 GPa) pour le module d'élasticité. Les fibres de carbone à haute performance avec des caractéristiques mécaniques élevées  sont disponibles par HEXCEL pour des applications spécifiques. Les épaisseurs standard des tissus de carbone sont 106cm et 127cm.

Les fibres de carbone de HEXCEL possèdent un haut rapport rigidité/poids et tenacité/poids. La conductivité électrique d'une fibre de carbone dépend de sa microstructure, la tenue en fatigue est excellente. Les composites de carbones peuvent même atteindre la rigidité et la tenacité des métaux à un poids inférieur considérable. sous des conditions optimales. Les tissus de carbone sont compatibles avec différents systèmes de résines comme époxy, polyester et Vinylester.

Les tissus aramide et les tissus à haute performance de sont utilisés pour des applications balistiques et pour des applications là où une haute rigidité des fibres est demandée. Les tissus sont produits des fibres suivantes:

Kevlar® 

Kevlar® est une fibre organique de la maison DuPont Corporation. Kevlar® possède une rigidité cinq fois plus élevées que celle de l'acier (à poids égal). Kevlar® possède également une excellente résistance aux chocs avec des fibres de structures les plus légères sur le marché. Kevlar® est en général de couleur jaune et doux au toucher. Kevlar® est disponible en 2 variantes:

Kevlar® 49 est utilisé principalement dans l'industrie nautique, pour du matériel sportif et dans l'industrie aéronautique. Il existe de nombreux domaines d'application pour cette qualité.

Kevlar® 29 est un type de fil plus fort. Il est utilisé pour la protection balistique, comme application souple pour gilets pare-balles et version dure pour casques, panneaux, pare-éclats et boîtiers pour composites électroniques.

Twaron® est une fibre légère résistante à la traction en aramide Accordis Twaron® avec des caractéristiques similaires au Kevlar®. Cette fibre est un matériel polyvalent pour renforts et d'autres applications. Les caractéristiques de Twaron® sont une bonne stabilité dimensionnelle, haut module, non-corrosif, bonne résistance à l'abrasion.

Spectra® est une fibre polyéthylène ultra-légère développé par Honeywell International Corporation. A cause de sa qualité isolante, sa flexibilité, la faible sensibilité à l'humidité, la bonne résistance aux UV, la fibre Spectra est une bonne alternative à l'aramide, utilisée principalement pour composites balistiques et de haute résistance aux chocs.

Zylon® Le Phénylène-2,6-Benzobisoxazok (PBO) est composé d'une chaîne de molécules. Cette nouvelle fibre de Toyobo présente des qualités de résistance à l'élongation. Elle se trouve donc au sommet de la pyramide des fibres hautes performances mais sa durée de vie est abaissée par sa sensibilité à la flexion et aux ultraviolets. Zylon® est appliqué pour l'industrie balistique et d'autres composites.