Le préimprégné de fibres de carbone est un produit intermédiaire important des matériaux composites, composé de résines matricielles (telles que l'époxy, la phénolique, le bismaléimide, etc.) et de fibres de renforcement (telles que la fibre de carbone, la fibre de verre, la fibre aramide, la fibre de basalte, etc.).

Composition et avantages des préimprégnés de fibres de carbone

Le préimprégné de fibres de carbone est principalement composé de matériaux de renforcement (fil de fibres de carbone, résine époxy) et de papier antiadhésif. Sa fabrication comprend des procédés tels que l'enduction, le pressage à chaud, le refroidissement, le laminage et l'enroulement. Ses avantages sont les suivants :

1. Bonnes propriétés mécaniques : La résistance de la fibre de carbone peut atteindre 6 à 12 fois celle de l'acier, tandis que sa densité est inférieure à 1/4 de celle de l'acier.

2. Peu de défauts de fabrication : le préimprégné peut réduire les défauts lors du processus de production.

3. Contrôle précis de la teneur en fibres : Garantir la constance des performances du produit.

4. Performances et caractéristiques de traitement constantes : Convient à la production à grande échelle.

5. Rapport performance/poids optimal : combine une résistance élevée et une grande légèreté.

Classification des préimprégnés de fibres de carbone

1. Préimprégné unidirectionnel (UD) : Les fibres sont disposées dans une seule direction et conviennent aux applications qui nécessitent une résistance et une rigidité élevées.

   ■ 12K : 50 à 400 g/m²

   ■ 16K : 75~560 g/m²

   ■ 24K : 75 à 400 g/m²

   ■ 48K ou 50K : 150 à 600 g/m²

2. Tissu préimprégné : Comprend les types de tissus à armure toile, sergé et non-frisés (tissus multiaxiaux).

   ■ Tissage uni : Mauvaises performances de pavage, taux de flexion des fibres élevé.

   ■ Sergé : Performance de pavage moyenne, taux de flexion des fibres moyen.

   ■ Tissu non ondulé : Performance de pavage moyenne, sans flexion des fibres.

Procédé de préparation du préimprégné de fibre de carbone

1. Procédé à base de solvant : Convient à la préparation de préimprégnés textiles.

2. Procédé de préimprégné thermodurcissable en deux étapes : Il comprend la préparation du film de résine et le processus d'imprégnation, qui est le procédé principal.

   ■ Préparation du film de résine : rouleau d’enduction de résine PE, papier antiadhésif pour film de résine

   ■ Imprégnation : Méthode de fusion à chaud

3. Procédé en une seule étape : rendement de production élevé, fonctionnement pratique et fiable, mais pertes importantes de matériaux, consommation d'énergie élevée.

Application du préimprégné de fibre de carbone

1. Procédé de cuisson sous vide à haute température : appliqué aux pièces intérieures des secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie éolienne, de la construction navale, de l’automobile, du transport ferroviaire, etc.

2. Procédé en autoclave : utilisé pour les produits composites et les composants structurels de haute qualité.

3. Procédé de moulage de préimprégné (procédé PCM) : Convient à la production de produits de formes complexes.

4. Procédé d'enroulement de ruban préimprégné/procédé d'édition de fil préimprégné : Appliqué aux cannes à pêche, aux clubs de golf, aux bâtons de ski, aux réservoirs sous pression de pipeline, etc.

Sélection du processus

Le choix des procédés de fabrication doit tenir compte de la catégorie de produit et des exigences du client en matière de qualité et de coût. Plus précisément :

1. Procédé de durcissement sous vide à haute température : Convient aux produits nécessitant légèreté, haute résistance et haute performance, tels que les secteurs de l'aérospatiale et de l'énergie éolienne.

2. Procédé en autoclave : Convient à la production de produits composites et de composants structurels de haute qualité, permettant une meilleure précision dimensionnelle et une meilleure qualité de surface.

3. Procédé de moulage de préimprégné (procédé PCM) : Convient à la production à grande échelle de produits de formes complexes, avec une efficacité de production élevée et un faible coût.

4. Procédé d'enroulement de ruban préimprégné/procédé d'édition de fil préimprégné : Convient à la production de produits longs en bande ou tubulaires, tels que des cannes à pêche, des clubs de golf et des réservoirs sous pression de pipeline.

L'introduction précédente a permis de constater que le préimprégné de fibres de carbone trouve de nombreuses applications dans le domaine des matériaux composites. Ses excellentes performances et la diversité des procédés de fabrication en font un matériau incontournable de l'industrie moderne.