Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La pultrusion est une technologie de mise en œuvre de tubes et profilés composites. Lors de ce procédé, des renforts (mats ou tissus en bandes) conditionnés en bobine sont successivement imprégnés de résine et mis à la forme souhaitée par passage au travers de filières régulées en températures. Bien que peu utilisé encore, ce procédé est pourtant celui qui a le plus d'avenir dans la production de matériaux composites. En effet, il offre de nombreux avantages en comparaison avec les autres méthodes (combinaisons quasi infinies de couples renforts/matrices, faible besoin de main-d'œuvre...) L'article présente cette technologie , ses variantes et les principales caractéristiques et performances attendues des composites pultrudés.
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Pultrusion is a technology for the manufacturing of tubes and composite profiles. During this process, reinforcements (rovings or mats) in reels are successively impregnated with resin and shaped through dies the temperature of which is regulated. Although this technology is still little used, it is to play an essential part in the future for the production of composite materials. Indeed, it presents many advantages compared with other methods (almost infinite combination of reinforcements/dies, little need for workforce, etc.) This article presents this technology, its variants as well as the main characteristics and expected performances of the pultruded composites.
Auteur(s)
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Laurent DESTOUCHES : Dirigeant fondateur de la société SOLUTIONS COMPOSITES - Ingénieur mécanicien DPE titulaire d'une spécialisation « matériaux composites » (Université de Bordeaux)
INTRODUCTION
Procédé « continu » (un des rares parmi les différents modes de transformation existants pour les composites), la pultrusion est une technologie permettant la production de profilés composites.
Contraction du verbe « to pull » (tirer) et d'extrusion, ce procédé, apparu après la seconde guerre mondiale concurrence (voire complète) les technologies de filage de l'aluminium, d'extrusion des résines thermoplastiques, de profilage des métaux et aussi celui du bois.
Si la pultrusion ne représente que 2 à 3 % du marché mondial des composites, soit 200 à 300 000 tonnes de matières transformées par an, elle est certainement aujourd'hui une des technologies de production les plus prometteuses en terme de développement.
La pultrusion offre en effet les spécificités suivantes :
-
des combinaisons quasi infinies de couples renforts/matrices laissant libre court à l'imagination des concepteurs et conférant aux produits finis des propriétés extrêmement variées ;
-
des taux de renforts pouvant atteindre 70 % en masse, à l'orientation bien maitrisée, garantissant aux profilés des caractéristiques mécaniques de tout premier plan ;
-
la possibilité de créer aisément des géométries même complexes, cela à coûts réduits étant donné le degré d'automatisation élevé du procédé ;
-
le faible besoin de main-d'œuvre pour ces opérations de transformation.
Dans ce dossier, on se focalise sur la présentation de la technologie de pultrusion, avec toutes ses variantes, ainsi que sur les principales caractéristiques et performances attendues des composites pultrudés. Les bases de la conception des profilés pultrudés, ainsi que les applications et marchés associés, font quant à eux l'objet du dossier [AM 5 540]. Le lecteur trouvera en [Doc. AM 3 730v2] quelques données économiques.
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Technologie de pultrusion2. Caractéristiques des composites pultrudés
L'objet de ce paragraphe n'est pas de détailler les propriétés des composites réalisés en pultrusion (sujet abordé dans le dossier [AM 5 540] Profilés pultrudés en composites traitant des profilés réalisés en pultrusion en terme de propriétés et de conception), mais de présenter les caractéristiques principales des différents composants et leurs contraintes ou atouts en terme de production.
2.1 Matériaux pour la pultrusion
Les principaux constituants des composites pultrudés sont les matrices polymères, les fibres de renforcement et, le cas échéant, divers adjuvants et charges. Comme évoqué au § 1, la nature de la matrice (thermoplastique ou thermodurcissable) constitue la différence fondamentale entre les deux familles de procédés présentés :
-
la structure des thermoplastiques (TP) se présente sous forme de chaînes linéaires. On les chauffe pour les mettre en forme, on les refroidit pour qu'elles se bloquent. Cette opération est réversible ;
-
la structure des thermodurcissables (TD) a, quant à elle, la forme d'un réseau 3D qui se fige de façon irréversible lors d'un échauffement.
2.1.1 Matrices thermodurcissables (polyester, acrylique, époxydes, vinylesters, phénoliques…)
-
Polyester insaturé
Parmi la multitude des résines disponibles, la plus usitée reste la résine polyester dite insaturée. Son système catalytique doit être adapté au procédé, en particulier au fait que les outillages transfèrent de la chaleur...
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Caractéristiques des composites pultrudés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MEYER (R.W.) - Handbook of pultrusion technology - 177 p, Chapman and Hall, New York (1985).
-
(2) - STARR (T.F.) - Pultrusion for Engineers - 336 p, CRC Press ISBN : 0849308437 (2000).
-
(3) - GAY (D.) - Matériaux composites - 416 p., Hermès, Paris (1987).
-
(4) - CREESE (R.C.), PATRAWALA (T.B.) - « Cost model for the pultrusion process » - Cost Engineering, v. 42, n. 6, p. 38-43 (2000).
-
(5) - FANUCCI (J.P.), GORMAN (J.J.), NYKVIST (W.) - « Pultrusion Technology : Large Composite structures are appearing on the horizon » - SAMPE Journal, v. 37, n. 1, p. 18-24 (2001).
-
(6) - LI (J.), JOSHI (S.C.), LAM (Y.C.) - « Curing optimization for pultruded composite sections » - Composites Science and Technology,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
JEC (journées européennes des composites) à Paris ou JEC Asia (à Singapour)
Composites Week (Nantes)
https://www.world-composites-week.com/
K Kunstoff (Dusseldorf)
Composites Europe (Essen)
http://www.composites-europe.com
SAMPE (USA)
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