Charges minérales pour materiaux composites

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Les charges minérales sont un élément fondamental dans les formulations de materiaux composites à matrice polyméres. La sélection des charges minérales appropriées, ainsi que leur proportion par rapport à la résine, ont une influence directe sur les propriétés du produit final. Les charges minérales conditionnent également la façon dont le processus de production doit être effectué car ils déterminent la viscosité, le temps de gel, le temps de durcissement, etc… Ensuite, nous vous montrons tout ce que vous devez savoir sur les charges minérales pour des materiaux composites à matrice polyméres. Nous leur donnons les clés pour pouvoir sélectionner les charges minérales appropriées en fonction des caractéristiques du materiaux composite à fabriquer.
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Charges minérales pour des materiaux composites

Les charges minérales sont des particules solides, organiques ou inorganiques, qui sont ajoutées á la resine ou au gelcoat. Le but de l’utilisation des charges minérales dans la production de materiaux composites polyméres est fondamentalement:

  • fournir les propriétés physico-mécaniques requises pour le produit final. La composition minérale et la proportion optimale des charges minérales par rapport à la résine sont déterminées par les exigences et les normes à remplir par le produit final. Grâce à la combinaison de différents minéraux, nous pouvons:
    • modifier les propriétés mécaniques: dureté, abrasion, flexion, etc…
    • alléger ou augmenter le poids du produit final
    • améliorer les propriétés conductrices ou antistatiques
    • améliorer la résistance au feu
  • abaisser le coût du mélange car les charges minérales sont moins chères que la résine elle-même

Tant la composition minérale que la proportion par rapport à la résine, affecteront directement sous la façon de mener à bien le processus de production puisque les charges minérales:

  • détermine la viscosité du mélange
  • elles affectent la catalyse
  • peuvent provoquer des contractions pendant le durcissement de la pièce
  • peuvent affecter la couleur du produit finie ainsi que d’autres aspects esthétiques
  • déterminent les propriétés mécaniques et superficielles du produit finie

Les charges minérales ont donc une grande influence sur la façon de gérer et d’organiser la fabrication de materiaux composites polymères.

Comment choisir les charges minérales pour notre projet

Dans le choix des charges minérales pour nos materiaux composites, nous devrons analyser les aspects suivants:
  • taille des particules (granulométrie). Les particules très épaisses auront tendance à aller au fond du mélange. Au contraire, les particules qui sont trop minces ne peuvent pas se disperser dans le mélange. Nous devrons choisir la taille de particule optimale pour notre formulation.
  • la forme des particules (broyage). Si la particule est comme une balle de golf, la résine se collera facilement. Si au contraire, la particule est comme une balle de ping-pong, il sera beaucoup plus compliqué son lien parfait avec la résine.
  • la pureté des particules. Dans le cas de produits à base de pâte pigmentée homogène tels que la surface solide, il est essentiel d’éviter la présence de particules polluantes qui peuvent générer des points noirs sur la surface de la pièce finie.
  • silanisation

La contribution du silane à une charge minérale nous permettra d’obtenir:

  • une plus grande translucidité
  • résistance accrue aux chocs thermiques de la pièce finie
  • réduction de la dispersion thermique
  • viscosité inférieure
  • temps de gel et durcissement plus courts
  • meilleure résistance à la vapeur d’eau
  • excellentes propriétés de surface
  • résistance mécanique et chimique accrue
Dans le cas de composites polyméres où la couche extérieure est un gel coat, le choix de la charge minérale appropriée ne doit être réduit que pour:
  • remplir les propriétés physico-mécaniques exigées par le produit final
  • réduire autant que possible le coût du mélange

Utilisation de trihydrate d’alumine (ATH)

Le trihydrate d’alumine (ATH) est une charge minérale obtenue par la digestion de la bauxite par le procédé Bayer. Il est chimiquement combiné avec trois molécules d’eau et a une température de fusion élevée. En raison des propriétés physiques de ce minéral, il est devenu une matière première de base dans la formulation d’une multitude de matériaux composites: caoutchoucs, polyuréthanes, polyester, silicones, thermoplastiques, câbles, etc…

Les avantages de l’utilisation du trihydrate d’alumine sont:

  • propriétés importantes telles que de retardateur de feu et de suppresseur de fumée. Dans des conditions d’incendie, la vapeur d’eau est libérée par une réaction endothermique qui agit pour refroidir la surface et pour déplacer l’oxygène nécessaire à la combustion. La barrière de carbone d’oxyde d’aluminium résultante rend la combustion encore plus difficile et réduit la densité de la fumée. Le trihydrate d’alumine devient le retardateur de flamme le plus répandu sur le marché. C’est un minéral qui en plus respecte l’environnement. Sa décomposition thermique se produit à environ 200 ° C, ce qui le rend adapté à une large gamme d’applications en plastique et en caoutchouc.
  • excelente résistance chimique et propriétés physiques. En combinaison avec la boehmite nous permet d’améliorer la résistance aux rayures, à la brillance et aux taches. Il est particulièrement résistant aux acides. En raison de ces hautes performances, il est devenu une matière première fondamentale pour la fabrication de produits de surface solide. Si vous voulez en savoir plus sur la production de surface solide, cliquez ici.

Formulation pour materiaux composites de dernière génération

Avec la prolifération de materiaux composites á matrix polyméres destinés à de nouvelles applications, la formulation de charges minérales spécifiques est devenue une science. En fonction des exigences à remplir par ces nouveaux composés polyméres, il est conseillé de sélectionner les charges minérales appropriées. Grâce à notre étroite collaboration avec nos partenaires, nous disposons d’un département technique spécialisé dans la formulation et la combinaison de charges minérales pour materiaux composites. La participation au développement de composites spécifiques nous a permis d’acquérir une expérience reconnue et valorisée dans le secteur. Si vous avez besoin d’améliorer les performances de votre produit ou si vous voulez créer un nouveau composite, n’hésitez pas à nous contacter.

Un bon exemple de nos développements dans le domaine des composites polyméres ce sont nos charges minérales pour réduire le poids des composites. Ce sont des formulations basées sur différents minéraux qui parviennent à réduire le poids d’un materiau composite jusqu’à 40% sans diminuer les propriétés physico-mécaniques du produit final. Cela se traduit par des coûts de transport inférieurs et d’autres avantages dans la manutention, les temps de montage, etc.

Conclusions

La sélection des charges minérales appropriées et leur proportion par rapport à la résine ont une influence directe sur les propriétés du produit final et aussi sur le processus de production. Dans le cas des matériaux composites revêtus de gelcoat, nous allons simplement chercher des charges minérales économiques en assurerant au même temps les exigences physiques et mécaniques du produit final. Dans le cas où vous avez besoin de fournir des propriétés ignifuge à vos materiaux composites, le ATH est la solution idéale. Grâce à notre étroite collaboration avec nos partenaires, nous disposons d’un département technique spécialisé dans la formulation et la combinaison de charges minérales pour materiaux composites. Nous nous spécialisons dans la formulation de charges minérales adaptées à des projets spécifiques. Si vous souhaitez être informé en permanence sur tout ce qui concerne les charges minérales, lisez nos derniers articles sur ce sujet ici.
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