Qu’est-ce qu’un composite?
Les composites sont des matériaux constitués par la combinaison de deux ou plusieurs éléments, naturels ou artificiels, qui offrent de meilleures performances ensemble que séparément.
Ils sont conçus pour apporter davantage de résistance, d’efficacité et de durabilité.
Résines
Les fonctions principales de la résine sont de transférer les contraintes entre les fibres de renfort, d’agir comme un liant pour maintenir les fibres ensemble et de protéger les fibres contre les dommages mécaniques et environnementaux.
Il existe deux principaux groupes : les thermodurcissables et les thermoplastiques.
Résines thermodurcissables
Elles sont utilisées pour fabriquer la majorité des composites. Elles passent de l’état liquide à l’état solide grâce à un processus appelé polymérisation. Les résines thermodurcissables « durcissent » à l’aide d’un catalyseur, de chaleur ou d’une combinaison des deux. Une fois durcies, elles ne peuvent pas revenir à leur état liquide initial.
Polyester
Les résines polyester insaturé (UPR) représentent environ 75 % de la résine utilisée dans l’industrie. Elles sont polyvalentes grâce à leur capacité à être modifiées lors de la formation des chaînes polymères.
Leurs principaux avantages sont : un bon équilibre des propriétés (mécaniques, chimiques et électriques), une stabilité dimensionnelle, un coût compétitif et une facilité de mise en œuvre.
Polyuréthane
Famille de polymères issue de la réaction exothermique entre un polyisocyanate organique et un polyol (alcool).
Ils sont utilisés comme revêtements, élastomères, mousses ou adhésifs. Il existe de nombreuses formulations permettant d’optimiser la densité, l’isolation ou les panneaux sandwich.
Durcissement des résines polyester
Les résines doivent durcir de manière compatible avec le processus de fabrication.
Les propriétés physiques du produit final dépendent fortement du processus de durcissement : dureté du stratifié, résistance chimique de surface, ainsi que les propriétés de flexion, compression et traction.
Renforts
De nombreux matériaux peuvent renforcer les polymères. Certains, comme la cellulose dans le bois, sont naturels. Cependant, les fibres de verre représentent plus de 90 % des fibres utilisées dans les plastiques renforcés.
Fibres
Fibres de verre
Les fibres de verre sont les renforts les plus utilisés dans les composites à matrice polymère. Elles offrent une excellente résistance aux chocs et de très bonnes propriétés mécaniques, parfois supérieures à celles de l’acier.
Fibres de carbone
Elles offrent la plus grande résistance et rigidité parmi les fibres de renfort, avec d’excellentes performances à haute température. Leur principal inconvénient reste leur coût élevé.
Nouvelles fibres
Les fibres thermoplastiques comme le polyester ou le nylon sont de plus en plus utilisées, seules ou combinées avec la fibre de verre. Elles présentent une faible densité, un coût raisonnable et une bonne résistance aux chocs et à la fatigue.
Finitions de surface
Principalement utilisées pour la protection UV, la résistance à la corrosion et l’esthétique. Elles peuvent être intégrées lors du moulage ou appliquées en finition.
Les composites FRP acceptent une grande variété de finitions : gelcoat, adhésifs, polyuréthanes, polyesters, acryliques, époxydes, et parfois du sable fin pour une protection supplémentaire.
Avantages des composites
Par unité de poids, les composites sont plus résistants que d’autres matériaux comme l’acier. Les fibres supportent la charge, tandis que la résine répartit les contraintes à travers l’ensemble du matériau selon les besoins.
Étant donné que la densité joue un rôle clé dans les matériaux les plus performants, il n’est pas surprenant que les composites soient utilisés dans de nombreux domaines, de l’aéronautique à l’automobile.
En combinant des résines et des renforts spécifiques, souvent en grande variété, il est possible de personnaliser la formulation pour répondre à des exigences précises en matière de résistance. On peut ajuster la proportion de résine et de renfort ou orienter les fibres dans une ou plusieurs directions.
Les composites sont anisotropes, ce qui signifie que les propriétés du matériau varient en fonction de la localisation et de la disposition des couches de renfort.
Les produits fabriqués à partir de matériaux composites offrent une résistance durable aux environnements chimiques agressifs et aux températures extrêmes. Ils constituent souvent le choix privilégié pour les applications en extérieur, la manipulation de produits chimiques et d’autres environnements exigeants.
Les composites ne rouillent pas et ne se corrodent pas. De nombreux exemples de conduits en polymères renforcés de fibres de verre sont en service dans des usines chimiques depuis plus de 25 ans, fonctionnant 24 heures sur 24.
Les composites offrent des solutions résistantes à la corrosion pour de nombreuses industries, notamment dans les applications en contact avec l’eau, comme les tuyaux ou les réservoirs.
La résistance à la corrosion dépend du choix de la résine et du type de renfort utilisé. Des composites correctement conçus et appliqués garantissent une longue durée de vie et nécessitent un entretien minimal.
Étant donné que les composites sont un mélange de fibres de renfort, de résine et d’additifs, ils peuvent être fabriqués pour répondre à une grande variété d’exigences.
L’un des principaux avantages des composites est leur capacité à être moulés en formes complexes plus facilement que la plupart des autres matériaux.
Les formes et contours sont possibles sans nécessiter d’outils à haute pression, car les matériaux composites prennent leur forme lorsque la résine durcit ou se solidifie pendant la production.
Les bateaux de plaisance sont fabriqués en PRF (plastique renforcé de fibres) depuis longtemps, car ce matériau améliore leur conception tout en réduisant les coûts.
Les surfaces des composites peuvent être moulées pour reproduire pratiquement toute finition ou texture, des plus lisses aux plus rugueuses.
Les structures composites ont une durée de vie extrêmement longue. Associée à leurs faibles besoins en maintenance, cette caractéristique fait des composites un matériau de choix pour un grand nombre d’applications.
Quelle est la durée de vie des composites?
Il n’existe pas de réponse précise. En effet, de nombreuses structures composites mises en service il y a plus de 50 ans sont encore en fonctionnement aujourd’hui. Les composites présentent une excellente résistance à la fatigue et aux facteurs environnementaux tels que les rayons UV, les variations de température, l’humidité et l’exposition aux produits chimiques.
• Les composites sont plus légers que l’acier: selon la formulation, ils peuvent être jusqu’à 70 % plus légers.
• Les composites sont extrêmement résistants: leur résistance peut être personnalisée. Avec l’acier, pour augmenter la résistance, il faut ajouter plus de matière, ce qui augmente également le poids.
• Les composites sont résistants à la corrosion: ils résistent aux intempéries, tandis que l’acier rouille facilement s’il n’est pas protégé ou galvanisé.
• Les composites ne sont pas conducteurs: l’acier conduit l’électricité, tandis que les composites sont d’excellents isolants et ne réagissent pas aux champs électriques.
• Les composites ne sont pas poreux: cela les rend plus hygiéniques que le granit. Ils peuvent également résister aux produits désinfectants sans être endommagés, contrairement au granit.
• Les composites sont faciles à entretenir: ils ne nécessitent ni scellants ni produits de nettoyage spécifiques. Le granit, étant poreux, doit être scellé chaque année pour éviter les taches.
• Les composites sont économiques: les éviers en granit coûtent généralement plus de dix fois plus que ceux en composite. Ils nécessitent une installation professionnelle, tandis que les composites peuvent être installés soi-même.
• Les matériaux composites offrent des possibilités esthétiques infinies: ils peuvent être facilement adaptés à n’importe quelle forme et personnalisés dans n’importe quelle couleur. Le granit doit être sélectionné, assorti et découpé avec soin, et reste disponible dans une palette de couleurs limitée.
• Les composites sont résistants à la chaleur: ils conservent leur intégrité lorsqu’ils sont exposés à des températures élevées. Les surfaces en granit ne peuvent pas absorber la chaleur de la même manière.



