Solutions Composites

Via Composites

L. Destouches SARL

Profilés composites

Pultrusion des résines thermoplastiques

Si le principe général s'apparente à la technologie de transformation des thermodurcissables, les différences sont très nombreuses et distinguent nettement ce procédé de son "aïeul". Beaucoup plus récent (bien que de multiples études et essais datent de plusieurs décennies maintenant), ce procédé n'a, pour le moment, jamais connu le développement industriel et commercial qu'on lui promet.

La première difficulté rencontrée, chronologiquement comme techniquement, est celle de trouver des couples matrices / renforts performants en terme de caractéristiques phyisco-mécaniques. En effet, la plupart des résines standards sur le marché n'offrent, une fois renforcées de fibres (verre en particulier), que de médiocres performances mécaniques, cela à un prix beaucoup plus élevé que celui de profilés extrudés en matière non renforcée : l'intérêt est alors très faible voire nul.

 

Pourtant l'attrait vis à vis de ces matrices thermoplastiques reste grand, de plus en plus d'ailleurs, pour les raisons suivantes :

  • L'important potentiel en terme de sélection de matrices, tant sur les plans techniques qu'économiques, avec une gamme allant des plastiques de "commodités" tels les polyoléfines (PE, PP - le matérieur de l'automobile), les vinyls (comme les PVC, très courant dans le secteur du BTP), jusqu'aux plus "techniques" comme les polyuréthanes, polyamiques ou polyacétal, voir même aujourd'hui pour leurs caractéristiques "extrêmes" les polyamides ou le "PEEK", associés au verre ou au carbone pour des applications de niche très couteuses
  • Leur aptitude potentielle à être retravaillés à chaud : déformation (pliage, cintrage, rétreint, expansion), surmoulagen co-extrusion thermo-soudage, etc
  • Le caractère réputé plus "sympathique pour l'environnement" des thermoplastiques (TP) par rapport aux thermodurcissables (TD), ce qui reste cependant à prouver tant ces problématiques sont vastes et complexes à appréhender tout au long du cycle de vie d'un produit

A ce jour, seules quelques rares matrices ont réellement permis la production de profilés, le Fulcrum ® en particulier, dérivé du polyuréthane.

Co-extrusion et formage à chaud sont deux fonctionnalités essentielles de la pultrusion thermoplastique : elles ajoutent des potentialités inespérées, des degrés de liberté inconnus jusqu'alors et une réelle valeur d'usage supplémentaire par rapport aux profilés composites thermodurcissables, et plus encore par rapport aux matériaux plus "traditionnels" (métaux comme plastiques).

Pour raisonner "composites", il faudra absolument penser et associer, convevoir dès le départ, matériaux et procédé de transformation.

Co-extrusion

Un profil thermoplastique peut être revêtu, ou plus généralement complété dans ses fonctions par une (ou deux, voire trois) étape(s) dite de coextrusion. Rien de particulier à ce niveau en terme de process, le matériel est bien connu des extrudeurs plastiques.

Pour des raisons de compatibilité chimique (plus facile de retrouver ou de créer des liens moléculaires entre deux thermoplastiques qu'en thermodurcissables et thermoplastiques) et de vitesse homogène, on pultrude les plastiques à des vitesses plus proches de l'extrusion. En ce sens, la pultrusion thermoplastique se distingue nettement de la transformation des thermodurcissables.

Formage à chaud

Avant le refroidissement, le profilé pourra être "travaillé à chaud" :

  • Réalisation d'empreintes sur la surface, au moyen de molettes
  • Déformation sur un axe différent de l'axe longitudinal (estampage en ligne, vrillage en continu, etc)
  • Marquage à chaud
 

Coupe et usinage en ligne

Parmi les exemples très significatifs des potentialités offertes par les thermoplastiques, on citera une visserie composite (brevetée par Fulcrum ®). La tige est issue de pultrusion, puis surmoulée d'un filet haute ténacité. Elle est ensuite post-formée par cintrage à chaud. Les écrous sont quand à eux injectés avec la même matrice polyuréthane thermoplastique (TPU).

 

Chiffres clés et particularités du procédé

On retiendra :

  • Des dimensions et masses linéiques des profilés transformés encore limités à ce jour à des profilés de faibles sections (moins de 1kg/ml) et des géométries plutôt simples
  • Des taux de renforts élevés et des caractéristiques mécaniques remarquables avec certaines matrices (les composites verre / polyuréthane Fulcrum ® égalent et dépassent même sur certains critères mes performances des verre / epoxy)
  • La liberté offerte aux concepteurs de profilés multi-matières
 
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