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Auteur(s)
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Alain DESSARTHE : Ingénieur Responsable du service Conception-industrialisation des polymères et composites du Centre technique des industries mécaniques (CETIM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Pour concevoir une pièce mécanique, on peut choisir parmi les matériaux traditionnels (métal, bois) mais aussi parmi les matériaux organiques de synthèse dont les caractéristiques sont chaque jour améliorées. Ces derniers trouvent de plus en plus d’applications mécaniques car ils présentent souvent des avantages très intéressants tels que la légèreté, la tenue à la corrosion, la facilité de mise en œuvre permettant d’intégrer plusieurs fonctions dans une pièce monobloc, l’autolubrification, l’isolation, la tenue à la fatigue, mais ils ont aussi parfois des comportements radicalement différents de ceux des métaux notamment sa résistance au feu, sa dureté, sa souplesse. Il faut donc penser plastique ou penser composite dès le début de l’étude d’un nouveau produit pour exploiter au mieux leurs caractéristiques et comparer avec une solution métallique.
Cet article résume les propriétés et méthodes de mise en œuvre des plastiques et composites, les principes de calcul dimensionnel, les techniques d’analyse et de contrôle ainsi que la démarche de conception illustrée par quelques exemples.
Pour plus de détails, le lecteur se reportera au traité complet Plastiques et Composites consacré aux plastiques, à la plasturgie et aux composites, ainsi qu’à l’article plus spécialisé sur la conception des produits industriels dans le traité L’entreprise industrielle.
Contrairement aux matériaux métalliques, il n’y a pas de normalisation assurant une valeur précise aux caractéristiques des polymères. De ce fait, il peut y avoir des différences d’un tableau à l’autre pour une même famille de polymères.
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1. Généralités
1.1 Historique
Après avoir utilisé les matériaux naturels dans les temps préhistoriques (bois, pierre, peau, laine, etc.), après avoir extrait les métaux des minerais, après avoir créé des alliages métalliques, l’Homme a commencé à créer des matériaux de synthèse à partir de composants organiques. C’est ainsi que sont apparus les premiers polymères de synthèse (fin XIXe siècle), les premières matières plastiques. Plus récemment encore (années quarante), l’idée est venue d’améliorer les caractéristiques mécaniques en y incorporant des fibres ce que l’on appelle depuis les années 60-70, les matériaux composites. Le tableau 1 récapitule quelques dates référence.
HAUT DE PAGE1.2 Définitions
Les plastiques et composites sont constitués de polymères, de fibres et de charges ou d’additifs. Les plastiques sont des polymères éventuellement chargés ; ils peuvent être renforcés avec des fibres courtes (un à quelques millimètres) ou des fibres longues (supérieures à un centimètre). Dans ce dernier cas, ils sont appelés matériaux composites. Constitués de nappes de fibres tissées ou non, ce sont des composites stratifiés.
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Un polymère est un enchaînement de motifs organiques identiques appelés monomères. Le résultat est une suite d’atomes de carbone reliés entre eux et combinés à d’autres éléments (hydrogène, azote, fluor, silicium, chlore, etc.).
On peut construire ainsi à partir d’atomes de carbone et d’hydrogène des chaînes stables de poids moléculaire (p ) croissant depuis des corps gazeux comme le méthane CH4 (p = 16), éthane, propane, butane C4H10 , puis liquides comme le cétane C13H28 (p = 192), enfin solides à partir de la paraffine C18H38 (p = 254),...
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ANNEXES
HAUT DE PAGE
Centre technique des industries mécaniques, département Plastiques et Composites (CETIM)
École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines de Douai
Institut des matériaux composites
Laboratoire de recherches et de contrôle du caoutchouc et des plastiques (LRCCP)
Pôle de plasturgie de l’Est
Pôle européen de plasturgie
HAUT DE PAGE3 Revues périodiques françaises
Annuaire France-Plastiques et Annuaire France-Composites
Caoutchoucs et Plastiques
Composites....
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