Résines thermoplastiques et thermodurcissables

L'utilisation de résines polymères thermoplastiques est extrêmement répandue et la plupart d'entre nous les contactons sous une forme ou une autre à peu près tous les jours. Des exemples de résines thermoplastiques courantes et de produits fabriqués avec elles comprennent:

• PET (bouteilles d'eau et de soda)
• Polypropylène (récipients d'emballage)
• Polycarbonate (verres de sécurité en verre)
• PBT (jouets pour enfants)
• Vinyle (cadres de fenêtres)
• Polyéthylène (sacs d'épicerie)
• PVC (tuyau de plomberie)
• PEI (accoudoirs d'avion)
• Nylon (chaussures, vêtements)

Thermodurcissable vs structure thermoplastique

Les thermoplastiques sous forme de composites ne sont le plus souvent pas renforcés, ce qui signifie que la résine est formée dans des formes qui reposent uniquement sur les fibres courtes et discontinues dont elles sont constituées pour maintenir leur structure. D'autre part, de nombreux produits formés avec la technologie thermodurcissable sont améliorés avec d'autres éléments structurels - le plus souvent en fibre de verre et en fibre de carbone - pour le renforcement.

Les progrès de la technologie thermodurcissable et thermoplastique sont en cours et il y a certainement une place pour les deux. Bien que chacun ait son propre ensemble d'avantages et d'inconvénients, ce qui détermine en fin de compte quel matériau est le mieux adapté à une application donnée se résume à un certain nombre de facteurs qui peuvent inclure tout ou partie des éléments suivants: résistance, durabilité, flexibilité, facilité / coût de fabrication et recyclabilité.

Avantages des composites thermoplastiques

Les composites thermoplastiques offrent deux avantages majeurs pour certaines applications de fabrication: Le premier est que de nombreux composites thermoplastiques ont une résistance aux chocs accrue par rapport aux thermodurcissables comparables. (Dans certains cas, la différence peut représenter jusqu'à 10 fois la résistance aux chocs.)

L'autre avantage majeur des composites thermoplastiques est leur capacité à être rendus malléables. Les résines thermoplastiques brutes sont solides à température ambiante, mais lorsque la chaleur et la pression imprègnent une fibre de renforcement, un changement physique se produit (cependant, ce n'est pas une réaction chimique qui entraîne un changement permanent et non réversible). C'est ce qui permet aux composites thermoplastiques d'être reformés et remodelés.

Par exemple, vous pouvez chauffer une tige composite thermoplastique pultrudée et la re-mouler pour avoir une courbure. Une fois refroidie, la courbe resterait, ce qui n'est pas possible avec les résines thermodurcissables. Cette propriété est extrêmement prometteuse pour l'avenir du recyclage des produits composites thermoplastiques à la fin de leur utilisation d'origine.

Inconvénients des composites thermoplastiques

Bien qu'elle puisse être rendue malléable par l'application de chaleur, parce que l'état naturel de la résine thermoplastique est solide, il est difficile de l'imprégner de fibres de renforcement. La résine doit être chauffée au point de fusion et une pression doit être appliquée pour intégrer les fibres, puis le composite doit être refroidi, tout en restant sous pression.

Un outillage, une technique et un équipement spéciaux doivent être utilisés, dont beaucoup sont coûteux. Le processus est beaucoup plus complexe et coûteux que la fabrication traditionnelle de composite thermodurci.

Propriétés et utilisations courantes des résines thermodurcissables

Dans une résine thermodurcie, les molécules de résine non durcies brutes sont croisées par une réaction chimique catalytique. Grâce à cette réaction chimique, le plus souvent exothermique, les molécules de résine créent des liaisons extrêmement fortes les unes avec les autres, et la résine change d'état d'un liquide à un solide.

En termes généraux, le polymère renforcé de fibres (FRP) fait référence à l'utilisation de fibres de renforcement d'une longueur de 1/4 de pouce ou plus. Ces composants augmentent les propriétés mécaniques, cependant, bien qu'ils soient techniquement considérés comme des composites renforcés de fibres, leur résistance n'est pas comparable à celle des composites renforcés de fibres en continu.

Les composites FRP traditionnels utilisent une résine thermodurcissable comme matrice qui maintient la fibre structurelle fermement en place. La résine thermodurcissable commune comprend:

• Résine de polyester
• Résine vinylester
• Époxy
• Phénolique
• Uréthane
• La résine thermodurcissable la plus couramment utilisée aujourd'hui est une résine polyester, suivie de l'ester vinylique et de l'époxy. Les résines thermodurcissables sont populaires car non durcies et à température ambiante, elles sont à l'état liquide, ce qui permet une imprégnation pratique des fibres de renforcement telles que la fibre de verre, la fibre de carbone ou le Kevlar.

Avantages des résines thermodurcissables

La résine liquide à température ambiante est assez simple à utiliser, bien qu'elle nécessite une ventilation adéquate pour les applications de production en plein air. Dans le laminage (fabrication de moules fermés), la résine liquide peut être mise en forme rapidement à l'aide d'une pompe à vide ou à pression positive, permettant une production en série. Au-delà de la facilité de fabrication, les résines thermodurcissables offrent un excellent rapport qualité-prix, produisant souvent des produits de qualité supérieure à un faible coût de matière première.