Pourquoi le choix de la résine est important : Améliorer la résistance et la performance des composites

Les composants clés d'un matériau composite sont les fibres et une résine. Les fibres, généralement en verre ou fibre de carbone, fournissent la résistance et la rigidité, mais si elles sont utilisées seules, ne peuvent pas être mises en forme où ces propriétés sont applicables. L'imprégnation des fibres avec de la résine suivie du durcissement, cependant, permet d'ingénier leur résistance, rigidité et légèreté pour une variété d'applications, tout en ajoutant encore plus d'avantages au composite.

Quant au choix de la résine, il y a de nombreux choix disponibles, ainsi que l'option d'incorporer des additifs de résine, pour répondre aux exigences d'application. Il est donc très important d'être conscient des différences entre les résines, et comment leur sélection peut affecter les propriétés d'un composite.

Compléter les propriétés existantes

Tous les composites partagent des propriétés bénéfiques communes : résistance, rigidité, légèreté et résistance aux environnements sévères. Chacune de ces caractéristiques peut être rendue plus dominante en utilisant une résine qui les complète. Pour sélectionner la résine la plus appropriée, il est d'abord nécessaire de déterminer quelle doit être sa caractéristique dominante.

Un moyen rentable de faire une solution composite économisant le poids est d'utiliser une résine polyester insaturée, qui possède des propriétés mécaniques, électriques et chimiques relativement bonnes. Elle peut être adaptée pour une gamme d'applications courantes telles que le transport, les profils structurels et de construction.

Cependant, si une application nécessite un degré plus élevé de rigidité ou de résistance, alors une résine époxy est préférable. La liaison entre une résine époxy et la fibre est forte, ce qui signifie que des charges de cisaillement plus élevées peuvent être transférées entre les fibres, donnant au composite de meilleures valeurs de résistance. Combiné avec le volume plus élevé de fibres que la résine époxy permet, un composite avec une excellente résistance et une haute rigidité peut être fait, qui peut être modifié davantage pour convenir aux applications haute température si requis.

Alternativement, si un composite nécessite une résistance aux environnements sévères en plus de la rigidité, les résines ester vinyle peuvent être un meilleur choix. La structure moléculaire de l'ester vinyle facilite la résistance chimique, donc si un composite est destiné à un environnement marin ou une application industrielle où des acides ou alcalis sont présents, l'utilisation d'un ester vinyle améliorera la performance du composite.

Lors de la production de profils composites qui doivent être assemblés à l'aide de vis, le composite doit être robuste pour prévenir fissures et cassures. Cela peut être réalisé par la conception structurelle, mais la sélection d'une résine appropriée permet une structure simplifiée et des coûts réduits, rendant le composite adapté à une gamme plus large d'applications. Le polyuréthane, par exemple, est extrêmement tenace comparé au polyester insaturé, le rendant idéal pour de telles applications.

Ajouter de nouvelles propriétés

Sélectionner une résine qui complétera les caractéristiques les plus précieuses d'un composite améliorera la performance et la durée de vie de votre composite. Cependant, améliorer les propriétés existantes n'est pas le seul avantage gagné en prenant le temps de choisir une résine appropriée.

Les résines peuvent aussi ajouter des propriétés entièrement nouvelles à une solution composite. Des additifs de résine peuvent être incorporés dans la résine pour atteindre une gamme d'avantages, depuis une simple amélioration de la finition de surface ou l'ajout de couleur, jusqu'à des améliorations plus complexes, comme la résistance UV ou des propriétés antimicrobiennes et antivirales.

Par exemple, comme les résines se décomposent naturellement quand elles sont laissées au soleil, l'ajout d'absorbeurs ultraviolets pour résister aux radiations UV permet aux composites d'atteindre une meilleure performance dans les environnements à forte intensité lumineuse qui causeraient normalement fragilisation et désintégration du matériau.

De même, des additifs antimicrobiens peuvent être mélangés dans une résine pour prévenir la contamination par bactéries ou champignons. C'est utile pour toute solution composite manipulée par des humains, comme les machines, transports en commun et dispositifs médicaux.

Influence des additifs

Il est important de noter que, dans certains cas, l'inclusion d'additifs de résine peut altérer les propriétés d'un composite. Dans certains cas, par exemple, des additifs ignifuges sont nécessaires en telles quantités élevées pour fonctionner efficacement que vous devez réduire le nombre de fibres dans le composite, réduisant sa résistance et rigidité.

Le choix de la résine est une partie vitale de la création d'une solution composite et ne doit pas être négligé. Établir la fonction la plus importante d'un composite et concevoir la résine pour améliorer la capacité du composite à effectuer cette fonction permet de créer une solution composite dans laquelle les fibres et la résine travaillent harmonieusement.

À propos de l'auteur

Sami Pirinen

Sami Pirinen (PhD en chimie des matériaux) est chimiste et contact support technique chez Exel Composites depuis 2017. Il travaille comme partie de l'équipe R&D d'Exel pour développer des solutions de résine pour répondre aux demandes des clients pour produits composites. Il recherche également de nouveaux matériaux de résine pour étendre davantage les possibilités des composites pour atteindre de nouvelles applications.