Introduction aux composites renforcés de fibres longues

Le composite thermoplastique renforcé de fibres longues fait référence à une longueur de fibre supérieure à 10 mm thermoplastique renforcé, fibre renforcée à fibre de verre, fibre de carbone et autres fibres principalement, le substrat de résine le plus utilisé est le PP (polypropylène), suivi du PA (polyamide), d'autres tels comme PPS (sulfure de polyphénylène), TPU (polyuréthane) et d'autres résines, selon le type de résine avec un traitement de surface de fibre approprié, peuvent obtenir de meilleurs résultats.

L'ajout de matériaux fibreux dans la résine peut grandement améliorer les propriétés globales du matériau. Les matériaux composites fibreux absorbent les forces externes de trois manières : arrachement des fibres, rupture des fibres et rupture de la résine. Avec l'augmentation de la longueur des fibres, l'extraction des fibres nécessite plus d'énergie, ce qui est propice à l'amélioration de la résistance aux chocs. Dans les matériaux composites, l'extrémité de la fibre est souvent le point d'initiation de la croissance des fissures et le nombre d'extrémités de fibres longues est faible, ce qui améliore également la résistance aux chocs. Les mélanges de fibres longues s'entrelacent, tournent et se plient lors du remplissage du moule, au lieu de s'aligner dans le sens de l'écoulement comme les mélanges de fibres courtes. Par conséquent, par rapport aux mêmes pièces moulées de mélanges de fibres courtes, les produits moulés mélangés à fibres longues ont une isotropie plus élevée, une meilleure planéité et un gauchissement plus petit, de sorte que la taille est plus stable. La température de déformation thermique des thermoplastiques renforcés de fibres longues est également supérieure à celle des thermoplastiques renforcés de fibres courtes. Par conséquent, les composites à fibres longues présentent de meilleures performances que les composites à fibres courtes et peuvent améliorer la rigidité, la résistance à la compression, la résistance à la flexion et la résistance au fluage. Les composites thermoplastiques sont divisés en fibres longues renforcées et en fibres courtes renforcées.

La méthode consiste à découper le matériau préimprégné obtenu par fusion de l'imprégnation pour obtenir des particules de 6-10mm. La longueur de la particule est cohérente avec la longueur de la fibre, et la fibre est uniformément répartie dans la résine de sorte que le matériau a une résistance et un module d'impact élevés, le gauchissement est réduit, le taux de retrait est réduit, la stabilité dimensionnelle est augmentée , et la résistance à la fatigue du produit est améliorée.

Les particules peuvent être chauffées par une machine de moulage par injection et injectées dans le moule, puis chauffées et pressurisées dans le moule. Selon le type de résine thermoplastique et la forme du produit du matériau composite, la température, la pression et le temps des paramètres du processus sont ajustés. Le procédé de moulage par injection permet de préparer des produits aux formes complexes, ce qui élargit considérablement le champ d'application.

La méthode de moulage la plus simple consiste à prendre le préimprégné thermoplastique renforcé de fibres résultant, la superposition multicouche, la méthode de superposition est de deux couches adjacentes 0/90 degrés, puis dans la plaque de pressage pour le pressage à chaud, pour obtenir une feuille ou une autre forme simple . Cette méthode est la méthode la plus couramment utilisée pour préparer des feuilles et des feuilles. Afin d'améliorer l'efficacité de travail, le calandrage à double rouleau et à trois rouleaux peut également être utilisé pour le moulage.

De plus, la feuille de préimprégné est découpée selon la taille du moule et chauffée dans le four de chauffage à une température supérieure à la fusion de la résine. Ensuite, il est envoyé dans la filière de pressage pour un pressage à chaud rapide et un refroidissement pour obtenir le produit. Le cycle de formage de cette méthode est court. Il convient aux produits avec de grands changements d'épaisseur et de densité, aux formes complexes telles que convexe, concave ou radian, ainsi qu'aux produits avec des pièces métalliques intégrées. Cette méthode a une faible consommation d'énergie et un faible coût de production, mais une efficacité de production élevée.

Cette méthode est un processus de fabrication typique qui permet de produire des matériaux composites de manière continue et économique. La technologie de moulage par pultrusion est un processus de production continu et automatique pour des matériaux composites à haute teneur en fibres, hautes performances et à faible coût. Dans cette méthode, la fibre longue est imprégnée de résine, puis passe à travers le moule de formage avec une certaine forme de section transversale et la solidifie dans le moule, puis le produit est retiré du processus de formage du moule. Le processus de moulage par extrusion présente les avantages suivants : comme la viscosité de la résine peut être ajustée à tout moment, la teneur en fibres peut atteindre 80 % ; Contrôle automatique du processus de production, efficacité de production élevée; La résistance longitudinale et transversale du produit peut être ajustée arbitrairement pour répondre aux exigences des différentes propriétés mécaniques du produit ; La qualité du produit est stable, la répétabilité est bonne, la longueur peut être coupée arbitrairement; Il n'y a pas de déchets de coin dans la production et le produit n'a pas besoin de post-traitement, ce qui permet d'économiser de la main-d'œuvre, des matériaux et de la consommation d'énergie par rapport à d'autres processus.

Les composites thermoplastiques renforcés de fibres longues en tant que matériaux de structure peuvent être utilisés dans les domaines industriels, civils, militaires et autres, ont été appliqués dans l'aérospatiale, l'automobile, les équipements électriques, les communications, les équipements sportifs et d'autres domaines.

"La protection de l'environnement, les économies d'énergie et la légèreté automobile" favorisent le développement rapide de la préparation, de la conception et de l'application des composites thermoplastiques renforcés de fibres longues. Les composites thermoplastiques renforcés de fibres de verre longues à base de polypropylène (PP) ont été largement utilisés dans les pièces de bornes automobiles. Les données montrent que 80 % de la demande de composites thermoplastiques renforcés de fibres de verre longues provient de l'industrie automobile (pièces détachées), qui a été largement utilisée dans les voitures de marque européenne. Les exigences particulières de haute performance et de diversification des pièces automobiles font également que les composites thermoplastiques renforcés de fibres longues ont plus de choix pour la fibre et la résine. Les composites thermoplastiques renforcés de fibres longues sont utilisés dans les pièces suivantes : module avant, tableau de bord, module de porte, carrosserie, plaque inférieure et autres pièces de forme complexe, y compris les pièces complexes obtenues par le procédé de moulage par injection, portes et fenêtres, carrosserie plaque inférieure, instruments et ainsi de suite, ou comme matériaux stratifiés tels que la plaque de protection du chariot et le plafond des camions fourgons. Et l'utilisation de matériaux composites en fibre de carbone dans les voitures haut de gamme ou les voitures de sport et les voitures de course augmente également, et même l'apparence de l'ensemble du véhicule composite en fibre de carbone.

Le développement du rail à grande vitesse en Chine a plus de demandes pour les composites thermoplastiques renforcés de fibres longues, et les performances des différentes pièces sont différentes, ce qui fait également que les composites thermoplastiques renforcés de fibres longues du rail à grande vitesse présentent un développement riche et coloré.

Les fibres hautes performances telles que l'aramide, la fibre de polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé, à haute résistance et à haut module et la fibre de carbone sont moulées dans des matériaux composites thermoplastiques, qui peuvent être utilisés pour les gilets pare-balles, les boucliers, les casques, etc. Les composites thermoplastiques haute performance à fibres longues et renforcés de résine peuvent également être utilisés dans les chars, les véhicules blindés et autres armures.

L'aviation a une demande particulière de matériaux avancés et performants, et différents produits dans ce domaine ont des exigences diversifiées pour les composites thermoplastiques renforcés de fibres longues, parmi lesquels les composites de fibres de carbone sont les plus importants. Les fibres composites sont largement utilisées dans les fusées, les missiles et les avions à grande vitesse pour leurs propriétés physiques et chimiques uniques et excellentes. Par exemple, l'utilisation de matériaux composites en fibre de carbone et en plastique fabriqués dans des avions, des satellites, des fusées et d'autres véhicules spatiaux, non seulement à grande poussée, à faible bruit; Et en raison de leur poids léger, donc moins de consommation d'énergie, peut économiser beaucoup de carburant.

L'utilisation de matériau composite thermoplastique renforcé de fibres longues dans le domaine des matériaux de construction de haute qualité est principalement basée sur une plaque, principalement avec du PP renforcé de fibres de verre, légère, haute résistance spécifique, module spécifique, résistance à la corrosion, bonne résistance à l'eau, facile à utilisation, faible coût, peut être coupé selon les besoins, peut être installé avec des vis, des rivets, peut également être un soudage par fusion à chaud et d'autres avantages, il peut être utilisé comme panneau mural, panneau de revêtement mural et gabarit de construction. Les composites thermoplastiques renforcés de fibres longues continues peuvent également être utilisés pour fabriquer des tuyaux en plastique de haute qualité.