Thermoplastiques renforcés fibres longues (LFT)
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
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 Granulés de Celstran
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
Pultrudat avec une mauvaise qualité d imprégnation Coupe transversale d un granulé Forme irrégulière Fibres non enrobées Mauvaise homogénéité 6
Pultrudat avec une bonne qualité d imprégnation Coupe transversale d un granulé Forme régulière Bonne imprégnation des fibres individuelles Bonne homogénéité 7
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
9 Structure de fibres 3-D pour une résistance accrue
10 Structure de fibres 3-D pour une résistance accrue
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
12 Coefficient de dilatation linéaire proches des métau 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 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
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
Celstran PP :Comparaison avec le PA66-GF GF* Module en traction [MPa] 14000 12000 10000 8000 6000 4000 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 0 0 5 10 15 20 25 Résistance au choc Charpy entaillé [kj/m²] 14
Rigidité du Celstran PP 10.000 Module en torsion [N/mm 2 ] 1.000 Celstran PP-GF40 (Fibres de verre longues) PA6-GF30 (Fibres de verre courtes) PP-GF30 (Fibres de verre courtes) 100-50 0 50 100 150 Temperature [ C] 15
Support de pédale de frein Support pédale de frein RENAULT LAGUNA II Matière Celstran:PP-GF 40 Mouleur Neyr Plastic Industries Poids 450g 16
Support de batterie et d électronique moteur RENAULT LAGUNA II Matière : CELSTRAN PP- GF40 Mouleur : Key plastics Poids : 1500g 17
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
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
Rigidité et résistance en traction du CELSTRAN PA contrainte [N/mm²] 200 150 100 50 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
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 1,0 10 100 1000 10000 Durée [h] Contrainte: 90 MPa; 23 C 21
22 Différence de comportement au choc instrumenté entre Celstran PA et PA fibres courtes
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
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 3 2 1 0 température ambiante 50 C 100 C 150 C 200 C 240 C PA66 GF50 Fibres courtes Celstran PA66 GF50 02 24
Vieillissement thermique 250 du Celstran PA 66 GF 30 à 190 et 210 C Résistance traction MPa 200 150 100 50 0 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 Différence de résistance à l usure entre Celstran PA et PA fibres courtes
Concentric Slave Cylinder Celstran PA66-GF50 Exigences : -conservation des propriétés mécaniques à température élevée, -résistance au fluage et stabilité dimensionnelle 27
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 285 324 275 175 (cond) 190 (cond) Résistance en traction à 80 C Mpa 200 324 275 120 130 Allongement à la rupture à 23 C % 10 4 6 2,4 1,9 Module en traction E à 23 C GPa 85 71 44,8 11,2 20 Résistance spécifique Mpa/cm³g-1 43 118 151 113 116 Rigidité spécifique Gpa/cm³g-1 13 26 25 7 12 Résistance au choc Charpy à 23 C J 58 4 3 107 28
Résistance en traction à 23 C et 80 C Résistance en traction Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA semiaromatique 350 Zugfestigkeit b 285 324 275 175 190 Zugfestigkeit b 200 324 275 120 130 300 250 MPa 200 150 23 C 80 C 100 50 0 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 PA semiaromatique GF50 29
30 Allongement à la rupture à 23 C 12 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA semi aromatiquegf50 Bruchdehnung 10 4 6 2,4 1,9 10 8 6 % 4 2 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 0 PA semi aromatiquegf50
Résistance au choc Charpy 120 100 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA semi aromatique GF50 Résistance au 58 4 3 107 Résistance au choc Résistance 80 au 2 76 Charpy à 23 C Résistance au choc 60 Charpy à -30 C J 40 20 0 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 31
Résistance en fatigue à la flexion alternée (10 7 Cycles) 100 80 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6PA s Mpa 60 48 35 85 50 60 40 20 0 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 PA semi aromatique GF50 32
Comparaison du fluage à 0,1% d allongement 200 Contrainte MPa 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 60 C 190 100 60 90 C 160 70 58 120 C 135 30 55 150 C 95 15 50 Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 60 C 90 C 120 C 150 C 33
Possibilité de substitution du métal par le Celstran PA Rigidité / Résistance en traction Module E en flexion en N/mm² 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 PA GF 40 PA GF 30 PA GF 25 Celstran PA66 GF60 Celstran PA66 GF50 Celstran PA66 GF40 Alu injecté sous pression 0 150 175 200 225 250 275 300 Résistance en traction en N/mm² Polyamide fibres courtes Celstran PA 34
Durée de vie moyenne des outillages (x 1000 ) 1200 1000 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 100 500 200 1000 800 600 400 200 0 Zinc Aluminium Magnésium Polyamide 6.6 LGF50 35
Boitier de ceinture de sécurité Celstran PA66-GF 40 Exigences : -propriétés mécaniques, -résistance au choc à basse température (-40 C) -surface lisse 36
37 Traverse support de baggage EVO-Bus
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 Traverse support de baggage EVO-Bus
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 SKX394 40 % 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%
Choc impact instrumenté Celstran PPS 2500 Force [N] 2000 1500 Méthode d essai: ISO 6603-2 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 0 0 5 10 15 20 Déformation [mm] 41
Les fibres longues Celstran augmentent les possibilités de substitution du métal Metaux Composites Thermodurs LFT Propriétés TRE Thermoplastiques fibres courtes Prix 42