Plastiques renforcés fibres longues

L’objectif est de créer un réseau fibreux unique dans le composant moulé par injection, ce qui améliore considérablement les propriétés thermo-mécaniques par rapport aux produits renforcés avec des fibres courtes.

1 – Les attentes

Les composites à fibres longues sont le summum de la performance structurelle des thermoplastiques moulables par injection. Ils combinent des niveaux élevés de rigidité, de résistance et de dureté dans un seul matériau. Aucune autre méthode de renforcement des thermoplastiques ne peut égaler cet accroissement de performance sur les 3 axes.

Les caractéristiques de performances mécaniques élevées des composites à fibres longues expliquent souvent leur sélection en tant que substitution aux métaux, en remplacement de plastiques offrant des ratios performance / masse moins performants.

Les polymères techniques renforcés en fibres longues (LFT : Long Fiber thermoplastics) sont utilisés pour fabriquer des composants structurels avec des exigences très élevées. Celles-ci se caractérisent notamment par les propriétés suivantes:

  • Haute rigidité
  • Résistance exceptionnelle aux impacts entaillés
  • Peu de changement dans les propriétés sous l’influence de la température ou de l’humidité

1- Rigidité

L’ajout d’un renfort fibreux à des polymères thermoplastiques ductiles augmente considérablement le module. Ce gain de module, associé à une conception appropriée des composants, comprenant des parois uniformes combinées avec des nervures et des goussets de renfort, augmente considérablement la rigidité des pièces moulées.

Le type et la quantité de fibres de renfort incluses dans le composite ont une importance prépondérante dans la rigidité de la pièce finale.

La fibre de carbone augmente plus le module que le verre ou les fibres naturelles et un composite à 50% de fibre sera plus rigide qu’un composite à 30%.
L’utilisation de composites offrant plus de rigidité augmente la capacité de charge ou permet de concevoir avec des sections de paroi plus minces pour réduire l’utilisation de matériau et réduire les coûts.

Les renforts en fibres longues apportent également une performance accrue à des températures élevées. (HDT : Heat deflextion temperature)

2 – Résistance à la traction / compression

Les fibres de renfort plus longues , fournissent des composites ayant la capacité de résister à la déformation ou au fluage sous des charges plus importantes.

L’orientation des fibres dans les composants moulés par injection influe de manière significative sur la résistance du produit fini.
Pour obtenir des performances maximales, la conception des moules doit suivre des règles strictes, afin d’encourager les fibres à s’aligner perpendiculairement à la direction des forces de contrainte dans les zones clés.

Il est important de maintenir une longueur de fibre maximale en contrôlant soigneusement les paramètres d’injection. Le cisaillement généré lors de l’injection peut entraîner une altération de la longueur de la fibre. Des réductions significatives de la longueur médiane des fibres réduiront les performances.

3 – la résistance au fluage

(Déformation permanente, liée à une charge prolongée)

Le renfort des fibres rigidifie et renforce considérablement les polymères afin de lutter contre le glissement dans leurs chaînes moléculaires. <

Les thermoplastiques renforcés par des fibres longues sont capables d’accepter presque le double des forces de contrainte des matériaux à fibres courtes avant que la déformation commence à se produire.

4 – Fatigue

La fatigue des matériaux résultant du chargement et du déchargement répétés peut entraîner une défaillance involontaire ou prématurée du matériau.
Le réseau de renfort dans les composites à fibres longues augmente son endurance à la fatigue cyclique en dissipant l’énergie de contrainte sur une région plus large au lieu de la localiser dans une zone.
La longueur plus longue de la fibre et son entrelacement offrent également une résistance à la propagation des fissures. La formation de fissures peut être un indicateur d’une défaillance imminente du matériau.

Les composites à fibres longues peuvent supporter jusqu’à vingt fois plus de cycles de fatigue que des matériaux à fibres courtes équivalents.

5 – Performance à basse température et à la chaleur

Les composites à fibres longues, montrent davantage de durabilité à basse températures et à haute température que d’autres types de plastiques renforcés.

Leur performance à impact est globalement similaire à -50 ° C qu’à température ambiante. Un thermoplastique renforcé de fibres longues conservera plus de performances structurelles plus longtemps qu’un plastique renforcé de fibres courtes ou non renforcées.

6 – Stabilité dimensionnelle (retrait, déformation et dilatation thermique)

Les composites à fibres longues font partie des matériaux thermoplastiques renforcés, moulables par injection, les plus stables dimensionnellement.
Tous les plastiques sont sensibles à un certain retrait lorsqu’ils se solidifient, ce qui facilite leur démoulage. Ce retrait est pris en compte dans la conception de composants, afin de respecter des tolérances de conception strictes.

6 – Comportement vibratoire et acoustique

La ductilité des thermoplastiques, combinée à l’efficacité de dissipation d’énergie, confèrent aux composites LFT de bonnes capacités d’amortissement des vibrations et du son.

Les renforts à fibres longues créent un réseau à travers lequel l’énergie est dissipée au lieu d’être localisée .
La nature des matériaux thermoplastiques contribue également à l’absorption d’ondes vibratoires ou sonores.