Thermoplastiques renforcés fibres longues (LFT)

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Coralie Ruel
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1 Thermoplastiques renforcés fibres longues (LFT)

2 Procédé de fabrication des Celstran: Pultrusion Rovings de fibres Extrudeuse Tirage Granulation Polymère fondu Procédé d imprégnation Granulés en forme de batonnets: 10 ou 25 mm Long; 3 mm Ø 2

Polymère fondu Procédé d imprégnation Granulés

3 Gamme de Celstran Verre, Inox PP PA6 & 66 Verre, Aramide, Carbone, Inox TPU Verre, Carbone Verre Verre, Aramide, Carbone, Inox HDPE PPS PPO Inox Celstran PET & PBT Verre PC/ABS POM Verre, Inox Verre, Aramide, Inox 3

4 4 Granulés de Celstran

5 Evolution des granulés renforcés fibres courtes vers les granulés fibres longues Celstran Granulés fibres courtes Longueur de fibres = 0,2-0,4 mm Enrobage Granulés à fibres longues complètement imprégnées Longueur de fibres = 10 mm 5

Longueur de fibres = 0,2-0,4 mm Enrobage Granulés à fibres

6 Pultrudat avec une mauvaise qualité d imprégnation Coupe transversale d un granulé Forme irrégulière Fibres non enrobées Mauvaise homogénéité 6

7 Pultrudat avec une bonne qualité d imprégnation Coupe transversale d un granulé Forme régulière Bonne imprégnation des fibres individuelles Bonne homogénéité 7

8 Répartition de la longueur des fibres Proportion en masse Granulés fibres courtes 1 10 Longueur de fibres [mm] Injection Proportion en masse 1 Pièce finie Longueur de fibres [mm] 10 Proportion en masse 1 Granulés fibres longues Longueur de fibres [mm] 10 Injection Proportion en masse Pièce finie Longueur 1 de fibres [mm] 10 Source: DKI, Darmstadt 8

[mm] 10 Proportion en masse 1 Granulés fibres longues Longueur de fibres [mm] 10

9 9 Structure de fibres 3-D pour une résistance accrue

10 10 Structure de fibres 3-D pour une résistance accrue

11 Quand et Pourquoi utiliser des thermoplastiques renforcés fibres de verre longues CELSTRAN Résistance au choc élevée et rigidité (module) Retrait diminué et stabilité dimensionnelle Fluage réduit Conservation des propriétés physiques aux températures extrèmes Coefficient de dilatation linéaire proche des métaux Pourcentage élevé de fibres permettant de hauts modules 11

Fluage réduit Conservation des propriétés physiques aux températures extrèmes Coefficient de

12 12 Coefficient de dilatation linéaire proches des métau Aluminum Magnesium Steel Celstran PBT- GF40 Celstran PPS- GF50 Celstran PA66-GF60 Celstran PP- GF40 PA66 40%SGF PP 40%SGF CTE [10-6 /K] Température de-30 C à +30 Sens du flux

Celstran PPS- GF50 Celstran PA66-GF60 Celstran PP- GF40 PA66

13 13 2,5 2,0 1,5 1,0 Comparaison de densité 1,80 2,80 Densité [g/cm 3 ] Celstran PP-GF30 Celstran PP-GF40 Celstran PP-GF50 Mg Al 0,91 1,12 1,22 1,33 1,36 PP non chargé PA-GF 30 PA-GF 50 1,55

14 Celstran PP :Comparaison avec le PA66-GF GF* Module en traction [MPa] PA 66 - GF sec 30% 40% 25% 35% 25% 35% PA 66 - GF conditionné 30% 30% 50% Celstran PP - GF 2000 * Comparaison avec des produits sur le marché Résistance au choc Charpy entaillé [kj/m²] 14

conditionné 30% 30% 50% Celstran PP - GF 2000 * Comparaison avec des

15 Rigidité du Celstran PP Module en torsion [N/mm 2 ] Celstran PP-GF40 (Fibres de verre longues) PA6-GF30 (Fibres de verre courtes) PP-GF30 (Fibres de verre courtes) Temperature [ C] 15

000 Celstran PP-GF40 (Fibres de verre longues)

16 Support de pédale de frein Support pédale de frein RENAULT LAGUNA II Matière Celstran:PP-GF 40 Mouleur Neyr Plastic Industries Poids 450g 16

17 Support de batterie et d électronique moteur RENAULT LAGUNA II Matière : CELSTRAN PP- GF40 Mouleur : Key plastics Poids : 1500g 17

18 Levier de changement de vitesses Transformateur Möller Plast Utilisateur Mercedes Benz / VW Matière Celstran PP-GF40 Exigences Réduction de poids,bonnes propriétés mécaniques, faible déformation 18

Matière Celstran PP-GF40 Exigences Réduction de

19 Insert de planche de bord Skoda Fabia Transformateur/Equipementie Sommer Allibert Bohemia Prescripteur Skoda Matière Celstran PP-GF30 Avantages rigidité et résistance au choc très élevées pas d éclats lors du test de l Airbag 19

Prescripteur Skoda Matière Celstran PP-GF30 Avantages

20 Rigidité et résistance en traction du CELSTRAN PA contrainte [N/mm²] Celstran PA 66-GF 50 Celstran PA 66-GF 40 PA66-sGF 33% 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Allongement [%] 20

21 Diminution du fluage avec le Celstran PA 2,5 Allongement [%] 2,0 1,5 1,0 PA66-40% Fibres courtes Celstran PA66-GF40 0,5 0,1 1, Durée [h] Contrainte: 90 MPa; 23 C 21

22 22 Différence de comportement au choc instrumenté entre Celstran PA et PA fibres courtes

23 Insert de planche de bord Opel Zafira Mouleur:Sté. Automold Matière: Celstran PA66 GF40 01 Exigences : faible déformation rigidité élevée stabilité dimensionnelle à haute température faible tendance au fluage 750 mm 23

24 Module de cisaillement du Celstran PA66 GF50 02 comparé au PA66 GF50 fibres courtes en E+09 MPa 4 Module de cisaillement en E9 MPa température ambiante 50 C 100 C 150 C 200 C 240 C PA66 GF50 Fibres courtes Celstran PA66 GF

25 Vieillissement thermique 250 du Celstran PA 66 GF 30 à 190 et 210 C Résistance traction MPa Celstran PA66 GF30 01 Celstran PA66 GF30 02 valeur initiale 190 C 3 jours 190 C 8 jours 210 C 4 jours 210 C 8 jours 25

26 26 Différence de résistance à l usure entre Celstran PA et PA fibres courtes

27 Concentric Slave Cylinder Celstran PA66-GF50 Exigences : -conservation des propriétés mécaniques à température élevée, -résistance au fluage et stabilité dimensionnelle 27

28 Comparaison de matériaux Matière Unité Zinc Aluminium Magnesium CELSTRAN PA Semiarom. Zamak 3 A380 Mg7 PA 66 GFL50 50%FV Mode de transformation Injection Injection Injection Injection Injection Densité g/cm³ 6,6 2,74 1,82 1,55 1,64 Résistance en traction à 23 C MPa (cond) 190 (cond) Résistance en traction à 80 C Mpa Allongement à la rupture à 23 C % ,4 1,9 Module en traction E à 23 C GPa ,8 11,2 20 Résistance spécifique Mpa/cm³g Rigidité spécifique Gpa/cm³g Résistance au choc Charpy à 23 C J

29 Résistance en traction à 23 C et 80 C Résistance en traction Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA semiaromatique 350 Zugfestigkeit b Zugfestigkeit b MPa C 80 C Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 PA semiaromatique GF50 29

30 30 Allongement à la rupture à 23 C 12 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA semi aromatiquegf50 Bruchdehnung ,4 1, % 4 2 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 0 PA semi aromatiquegf50

31 Résistance au choc Charpy Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA semi aromatique GF50 Résistance au Résistance au choc Résistance 80 au 2 76 Charpy à 23 C Résistance au choc 60 Charpy à -30 C J Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 31

32 Résistance en fatigue à la flexion alternée (10 7 Cycles) Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA s Mpa Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 PA semi aromatique GF50 32

33 Comparaison du fluage à 0,1% d allongement 200 Contrainte MPa Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 60 C C C C Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 60 C 90 C 120 C 150 C 33

34 Possibilité de substitution du métal par le Celstran PA Rigidité / Résistance en traction Module E en flexion en N/mm² PA GF 40 PA GF 30 PA GF 25 Celstran PA66 GF60 Celstran PA66 GF50 Celstran PA66 GF40 Alu injecté sous pression Résistance en traction en N/mm² Polyamide fibres courtes Celstran PA 34

35 Durée de vie moyenne des outillages (x 1000 ) Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 35

36 Boitier de ceinture de sécurité Celstran PA66-GF 40 Exigences : -propriétés mécaniques, -résistance au choc à basse température (-40 C) -surface lisse 36

37 37 Traverse support de baggage EVO-Bus

38 Traverse support de baggage EVO Bus Matière: CELSTRAN PA66 GF50 Avantages du Celstran: - Reduction de poids et de coût - Faible tendance au fluage - Grande rigidité et résistance en fatigue - Stabilité dimensionnelle - Faible déformation au moulage 500 mm 38

39 39 Traverse support de baggage EVO-Bus

40 40 Fortron PPS comparé à Celstran PPS -9,1% 9,3% 5,1% 19,3% 16,6% 16,0% 49,4% 50,1% 50,0% 62,7% Résistance traction 250 C Force de rupture Fortron 1140L4 40 % FV Celstran SKX % FVL Travail de rupture Choc Charpy entaillé Choc Charpy non entaillé Module en traction Allongement rupture Résistance traction Module en traction 250 C HDT/C -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80%

41 Choc impact instrumenté Celstran PPS 2500 Force [N] Méthode d essai: ISO Echantillon: 120 x 80 x 3 mm Temperature: 23 C Matières: Fortron 1140L4, Celstran PPS-GF 40-02, 1000 PPS-LGF PPS-SGF 500 PPS Renforcé Fibres courtes PPS Renforcé Fibres longues Déformation [mm] 41

42 Les fibres longues Celstran augmentent les possibilités de substitution du métal Metaux Composites Thermodurs LFT Propriétés TRE Thermoplastiques fibres courtes Prix 42

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