Définition
Les adhésifs, également appelés résines polymères (polyesters, esters vinyliques, acryliques modifiés, résines époxy, résines phénoliques et à base de polyuréthanes), peuvent lier les fibres de renforcement ensemble de manière ordonnée. Dans les matériaux composites, les fibres et les tissus jouent un rôle de renforcement, tandis que les résines sont le matériau de matrice. Les matériaux de construction composites en polyuréthane montrent des caractéristiques plus avantageuses dans les applications de construction.
Résumé général
Que ce soit pour un nouveau projet de construction ou un projet de rénovation, les avantages des matériaux de construction composites en polyuréthane fabriqués avec un adhésif polyuréthane sont progressivement explorés, notamment la durabilité, la légèreté, la résistance à la corrosion, la haute résistance et le faible entretien. Les produits composites ont une grande flexibilité dans l'application des produits en raison de leur bonne capacité de conception. Techniquement, nous les appelons plastiques/polymères renforcés de fibres (FRP), et ils se composent généralement de deux matières premières : des fibres de renforcement et des liants polymères (généralement appelés matrices). Des facteurs tels que la taille du produit, la forme, le rapport poids/volume et les matériaux de fibres de renforcement déterminent généralement les propriétés mécaniques des composites plastiques, telles que la rigidité et la résistance. Le type et le ratio d'ajout de la matrice de résine polyuréthane confèrent au produit fini différentes propriétés physiques, telles que la résistance aux chocs.
Avantages dans les applications de composites de fibres naturelles
Les matériaux de construction composites en PU sont généralement produits par moulage par compression avec des adhésifs polyuréthanes. Les propriétés structurelles des composites plastiques dépendent principalement du type de fibre utilisé. Bien que la fibre de verre soit le principal composant de nombreux composites plastiques, elle est désormais également disponible avec des fibres de carbone, des fibres d'aramide ou des fibres de bore. Ces matières premières confèrent rigidité et résistance aux matériaux composites, qui peuvent répondre à divers domaines d'application. Au cours des 10 dernières années, les fibres végétales et les fibres de bois ont également été largement utilisées, notamment dans la construction résidentielle. Bien que le polyéthylène, le chlorure de polyvinyle (PVC) et le polypropylène soient les principales résines polymères utilisées dans les composites de fibres naturelles, les fibres naturelles peuvent également être utilisées dans des composites avec des résines phénoliques, des polyesters, du polystyrène, des polyuréthanes et d'autres matrices polymères.
De nombreux matériaux de construction composites en polyuréthane actuels, l'ajout de fibres naturelles, principalement issues de l'épiderme des plantes (telles que les fibres de paille de blé, le lin, le jute, le kenaf, le sisal, le chanvre et la noix de coco), sont liés avec des adhésifs PU tels que le polyester ou le polypropylène. En raison des propriétés mécaniques modérées des fibres naturelles, elles ne sont généralement pas utilisées dans des applications à haute performance, mais les fibres elles-mêmes sont légères et ont une bonne résistance et rigidité ainsi qu'une excellente rigidité en flexion. Une autre fibre naturelle, le bois, est principalement utilisée dans les panneaux composites pour les produits de construction tels que les terrasses, les profils de portes et fenêtres, les garnitures décoratives, les balustrades et les produits de panneaux. Ces matériaux de construction composites en PU contiennent généralement de 30 % à 70 % de fibres de bois selon le domaine d'application, 50 % étant l'application la plus typique. Quel que soit le ratio, le renforcement utilisé dans les composites bois-plastique est généralement constitué de copeaux de bois ou de particules de bois, qui sont moulés et composés avec un adhésif polyuréthane.
Avantages dans les applications de composites spécialisés à haute teneur en bois
Les variétés de fibres courantes proviennent principalement du pin, de l'érable et du chêne. Certains fabricants utilisent des adhésifs en résine thermodurcissable PU pour produire des composites spécialisés avec une teneur en bois plus élevée. Pour les composites de fibres inorganiques, de petites quantités d'autres matériaux peuvent être ajoutées aux composites bois-plastique (WPC) pour améliorer l'efficacité du traitement et les performances. Les additifs peuvent inclure des agents de couplage, des stabilisants à la lumière, des pigments, des lubrifiants, des fongicides et des agents moussants. Les adhésifs polyuréthanes sont principalement utilisés dans l'industrie de la construction pour les sols, les murs et les toits. Les composites peuvent également simuler des briques ou des pierres pour la décoration des murs extérieurs des bâtiments. À l'intérieur des bâtiments, les composites peuvent être utilisés dans les cabines de douche, les baignoires, les éviers.
Avantages dans les applications de feuilles composites
Les adhésifs en polyuréthane peuvent être utilisés pour fabriquer une variété de panneaux composites de différentes spécifications, y compris les panneaux de particules (OSB), les panneaux durs (HB), les panneaux de fibres à densité moyenne (MDF) et le carton, les panneaux de particules (PB) et le contreplaqué (LVL). Ils sont généralement utilisés comme protection structurelle, revêtement de sol et toiture des bâtiments résidentiels. Les composites bois-plastique sont souvent utilisés comme revêtements de sol extérieurs, cadres de portes, clôtures et autres applications nécessitant de la durabilité. Si les procédures de fabrication et d'installation correctes sont adoptées, les produits composites bois-plastique pourrissent rarement, se fissurent ou se déforment sous la plupart des conditions climatiques normales aux États-Unis. De plus, ce type de panneau est résistant aux taches, à l'eau, aux UV, peu sensible aux infestations d'insectes et possède une bonne capacité de charge. Ils ont également tendance à avoir une bonne stabilité dimensionnelle et un coefficient de dilatation inférieur à celui des plastiques durs, ce qui est meilleur que la stabilité dimensionnelle du bois. Les fibres de bois, les copeaux de bois, les coques de riz et d'autres charges organiques couramment utilisées dans ces applications.
Avantages de l'application dans des scènes telles que les portes et fenêtres
Les portes et fenêtres sont les applications les plus typiques. Le chlorure de polyvinyle (PVC) est souvent utilisé comme matrice de résine thermoplastique dans le domaine des portes et fenêtres (bien que d'autres plastiques utilisent également cette matière première). Les fibres utilisées dans ce domaine sont généralement des fibres de bois de 80 à 200 mailles, ce qui produit des produits en chlorure de polyvinyle (PVC) rempli de bois avec une bonne stabilité, résistance à l'humidité et rigidité. Dans les nouvelles applications extérieures, les résines plastiques vinyle et polyoléfine (telles que le polyéthylène et le polypropylène), les copeaux de bois mélangés avec une certaine proportion d'adhésifs PU pour fabriquer des composites bois-plastique ont une bonne résistance à la corrosion et aux intempéries.
Avantages de l'utilisation dans les panneaux sandwich
Un autre type de structure sandwich couramment utilisé est composé de matériaux sandwich légers et de matériaux composites laminés avec des adhésifs en polyuréthane. Les portes sont principalement fabriquées avec des surfaces en plastique renforcé de fibre de verre (FRP) et des sandwiches en mousse de polyuréthane ou en polystyrène expansé (EPS). Actuellement, ce type de produit est principalement utilisé dans les projets résidentiels et commerciaux. Ces portes composites "sandwich" offrent une résistance spécifique et une rigidité spécifiques élevées, un poids léger, une bonne résistance aux chocs et une texture de surface uniforme et lisse. D'autres considérations, telles que l'isolation acoustique, la résistance à la chaleur et l'amortissement des vibrations, déterminent le choix du matériau de noyau.
Conclusion
En bref, les différents matériaux se complètent en termes de performance, produisant un effet synergique, de sorte que la performance globale des matériaux de construction composites fabriqués avec des adhésifs en polyuréthane est meilleure que celle des matériaux composants d'origine et répond à diverses exigences. Les charges ou additifs peuvent également rendre les matériaux composites finis résistants aux rayons ultraviolets (UV) ou au feu. La technologie de production de matériaux composites de pointe offre aux gens plus d'opportunités d'application et peut personnaliser des matériaux composites haute performance pour divers bâtiments commerciaux et résidentiels.
