Présentation

Article

1 - LES MÉCANISMES D’ORIENTATION

2 - OBSERVATION DE L’ORIENTATION DES FIBRES

3 - MODÈLES D’ORIENTATION

4 - MODÉLISATION DE L’ORIENTATION ET DE L’ÉCOULEMENT EN INJECTION ET EXTRUSION

5 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : AM3729 v1

Observation de l’orientation des fibres
Orientation des fibres courtes dans les pièces en thermoplastique renforcé

Auteur(s) : Michel VINCENT

Date de publication : 10 juil. 2003

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Les polymères renforcés de fibres discontinues ont de meilleures propriétés mécaniques que les résines de base. Mais il est beaucoup plus difficiles d'orienter les fibres dans ces matériaux. Cet article explique les mécanismes d'orientation, l'observation de cette orientation et les modèles. Enfin deux cas de modélisation de l'orientation et de l'écoulement du fluide sont présentés en injection et en extrusion.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

Auteur(s)

  • Michel VINCENT : Ingénieur civil des Mines - Directeur de recherches au CNRS - Responsable de recherches au Centre de mise en forme des matériaux de l’École des mines de Paris

INTRODUCTION

Les polymères renforcés de fibres discontinues ont des propriétés mécaniques sensiblement améliorées par rapport à la résine de base, puisque le module d’élasticité est multiplié par un facteur 3 à 5 par rapport au même polymère sans fibres. De plus, ils peuvent être mis en forme avec des moyens conventionnels comme l’injection ou l’extrusion.

Cependant, à la différence des composites structuraux, on ne peut disposer les fibres de façon optimale. En effet, pendant la mise en forme, les fibres sont transportées par le fluide, et subissent des contraintes qui les orientent dans certaines directions. Ceci induit le niveau et l’anisotropie de propriétés mécaniques, mais aussi le voilage des pièces ou le niveau de contraintes résiduelles par le biais d’un retrait anisotrope lui aussi.

On s’intéresse dans cet article aux mécanismes d’orientation, et non à leurs conséquences sur les propriétés.

Les matériaux concernés sont principalement les thermoplastiques renforcés de fibres courtes (longueur moyenne de 200 à 500 µm, diamètre de 10 à 15 µm), mais les mécanismes principaux s’appliquent aussi aux thermoplastiques renforcés de fibres longues (granulés à fibres longues, GFL), ou aux thermodurcissables renforcés de type BMC (Bulk Molding Compound), dont les fibres ont une longueur de un à deux centimètres.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3729


Cet article fait partie de l’offre

Plastiques et composites

(395 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

2. Observation de l’orientation des fibres

2.1 Techniques d’observation

La technique la plus répandue est d’observer des coupes polies en microscopie optique en réflexion, ou en microscopie électronique à balayage. Les fibres apparaissent sous la forme de bâtonnets lorsqu’elles appartiennent au plan de coupe, ou sous la forme d’ellipses lorsqu’elles forment un angle par rapport à ce plan (figure 2a et b ). À noter que, dans le cas des granulés à fibres longues, les fibres peuvent être courbées (figure 2c ). La notion d’orientation est alors délicate à définir. La microscopie électronique à balayage permet aussi d’observer des faciès de rupture qui donnent une idée grossière de la disposition des fibres (figure 2d ). La photo 2b est prise dans l’épaisseur d’une pièce de 1,7 mm, et dans un plan perpendiculaire à la direction de l’écoulement. Les fibres apparaissent principalement sous forme de points ou d’ellipses peu allongées (elles sont donc plus ou moins orientées perpendiculairement au plan de coupe) sauf à cœur, où elles sont plus allongées, et donc plus parallèles au plan de coupe. Nous allons voir dans la suite que cette structure cœur-peau est souvent rencontrée.

La microradiographie de contact en rayons X en transmission d’échantillons minces donne des images très parlantes, mais qui permettent difficilement d’obtenir une orientation 3D, car on visualise la projection des fibres dans la coupe .

La microscopie confocale laser à balayage permet de faire des coupes optiques à différentes profondeurs sous la surface de l’échantillon, en utilisant les propriétés de semi-transparence des polymères ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Plastiques et composites

(395 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Observation de l’orientation des fibres
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - VINCENT (M.) -   Étude de l’orientation des fibres de verre courtes lors de la mise en œuvre de thermoplastiques chargés.  -  Thèse de doctorat, École des mines de Paris (1984).

  • (2) - DARLINGTON (M.W.), McGINLEY (P.L.) -   Fibre orientation distribution in short fibre reinforced plastics.  -  J. Mat. Sci. 10, p. 906 (1975).

  • (3) - EBERHARDT (C.), CLARKE (A.R.) -   Fibre orientation measurements in short glass fibre composites. I : Automated, high angular resolution measurement by confocal microscopy.  -  Comp. Sci Tech. 61, p. 1389-1400 (2001).

  • (4) - EBERHARDT (C.), CLARKE (A.R.), VINCENT (M.), GIROUD (T.), FLOURET (S.) -   Fibre orientation measurements in short glass fibre composites. II : A quantitative error estimate of the 2D Image Analysis Technique.  -  Comp. Sci Tech. 61, p. 1961-1974 (2001).

  • (5) - BAY (R.S.), TUCKER (C.L.) -   Stereological measurements and error estimates for three-dimensional fiber orientation.  -  Polym. Eng. Sci. 32, p. 240-253 (1992).

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Plastiques et composites

(395 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS