Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Patrick BINSE : Responsable de productionPaturle Composites
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le vocable pultrusion est une contraction des termes anglo-saxons pull (tirer) et extrusion. La pultrusion est un procédé industriel modulable de fabrication de matériaux composites à matrice organique (thermoplastique ou thermodurcissable), qui permet l’obtention en continu de profilés de section géométrique constante.
La pultrusion est apparue industriellement en 1948. La croissance de ce procédé a été très limitée pendant de nombreuses années à cause des faibles performances à la fois des matrices thermodurcissables et des machines. Sous l’impulsion des États-Unis, la pultrusion a connu ensuite un essor constant depuis une vingtaine d’années grâce à l’extrême variété des combinaisons réalisables (fibres de renfort, matrices, géométrie).
Procédé continu, la pultrusion peut être comparée à l’extrusion des thermoplastiques ou de l’aluminium (filage).
Les principaux avantages des produits pultrudés sont :
-
leur légèreté (70 % du poids d’un profilé en aluminium de propriétés équivalentes) ;
-
leurs propriétés mécaniques bien meilleures que celles des profilés thermoplastiques non renforcés ;
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par rapport aux profilés en aluminium, leurs propriétés supérieures :
-
de résistance chimique,
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de résistance thermique (stabilité dimensionnelle, isolation),
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d’isolation électrique ;
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la possibilité d’adapter le couple fibre-matrice aux contraintes du cahier des charges ;
-
les possibilités de renforts locaux et de coloration par pigments.
Les principaux inconvénients restent :
-
le coût encore élevé des profilés, malgré une consommation d’énergie plus faible et une filière moins coûteuse que pour l’extrusion de l’aluminium ;
-
la complexité des calculs de structures ;
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la longueur de la mise au point et des réglages pour des profilés complexes ;
-
la nécessité d’une main-d’œuvre qualifiée ;
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la conception délicate des outillages.
Comme exemples de produits pultrudés, citons :
-
en génie électrique : chemins de câble, isolateurs pour transformateur, perches isolantes, échelles ;
-
parmi les applications anticorrosion : conduites pour fluides, garde-corps, échelles, boulonnerie ;
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en sports et loisirs : cannes de hockey, bâtons de ski, cannes de golf, flèches, lattes de voile ou de cerf-volant ;
-
dans le bâtiment : boulons d’ancrage, panneaux de façade, câbles de traction, poutres, signalisations, fenêtres, bancs de stade ;
-
dans les transports : assemblages de panneaux isolants.
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Description des constituants3. Pultrusion des composites à matrice thermoplastique
La pultrusion des thermoplastiques est à ce jour peu répandue dans le monde parce que la présentation des fils et tissus n’est maîtrisée au niveau commercial que depuis peu et qu’elle ne permet pas toujours des transformations aisées. Par ailleurs, l’important apport thermique nécessaire pour fluidifier les différentes matrices avant leur introduction dans le conformateur (filière) est une limitation sérieuse.
3.1 Pultrusion à partir de fils préimprégnés
Dans ce cas, la pultrusion nécessite deux étapes distinctes :
-
la préparation des fils préimprégnés ;
-
le passage de ces fils au travers de la filière.
La préimprégnation des fils peut se faire à chaud : les fils sont immergés dans la matrice portée à une température suffisamment élevée pour être fluidifiée (hot-melt ).
Le FIT (fibre imprégnée de thermoplastique) est un procédé mis au point chez Elf Atochem et faisant l’objet d’une licence européenne accordée à Porcher Textiles, qui permet l’imprégnation à cœur (en lit fluidisé) de fibres de renforcement par des poudres thermoplastiques de faible granulométrie. Ces fibres de renforcement imprégnées sont ensuite gainées dans un thermoplastique (de nature identique à la poudre, ou non).
De nouveaux fils préimprégnés de résines thermoplastiques sont apparus ces dernières années tels les :
-
commingled : fibres constituées de filaments continus mixtes (thermoplastique et renfort) entremêlés ;
-
bourdonnés : fils uniques bobinés sur une âme ;
-
guipés : fils multiples bobinés sur une âme.
Les technologies par voie chaude permettent l’obtention de fils préimprégnés d’une grande variété (PP/ verre, PA / verre, PEI / carbone, PES / verre, PEEK / aramide, PA / carbone...).
PP : polypropylène,
PA : polyamide,
PEI : polyétherimide,
PES : polyéthersulfone,
PEEK : polyétheréthercétone.
Ces polymères « techniques » font l’objet d’articles spécialisés dans la rubrique MONOGRAPHIES DES THERMOPLASTIQUES...
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Pultrusion des composites à matrice thermoplastique
ANNEXES
1 Données statistiques et économiques
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Équipement et outillage
En 2002, le coût d'une ligne de production de pultrusion était de l'ordre de 150 à 450 ke. Ce prix inclut le cantre, et les systèmes de régulation de température, de traction et de découpe. La plupart des machines sont équipées de régulateurs électroniques et de systèmes d'acquisition de données performants. Les principales caractéristiques de ces machines sont :
-
enveloppe du profilé (de 5 × 5 cm à 250 × 40 cm) ;
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force de traction (de 0,5 t à 50 t) ;
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Vitesse de traction (jusqu'à 300 cm/min) ;
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nombre de zones...
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