Orientation des fibres courtes dans les pièces en thermoplastique renforcé

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.