Mieux que l'acier : La Résine Polyester renforcée à la Fibre de verre !

Mieux que l'acier : La Résine Polyester renforcée à la Fibre de verre !

La résine polyester et la fibre de verre : Un matériau composite aux propriétés exceptionnelles

Constitué d'une ossature en fibres de verre appelée renfort qui assure la tenue mécanique, et d'une couche de protection appelée matrice, le matériau composite combine deux éléments avec synergie.

Les renforts fibreux sont disposés de façon judicieuse dans la matrice qui conserve leur disposition géométrique et leur transmet les sollicitations. Le renfort, qui constitue l'armature, assure la tenue mécanique. La matrice, qui lie les fibres, répartit les efforts et assure la protection chimique.

Les renforts sont par exemple : la fibre de verre, le carbone, le chanvre, le lin ou le kevlar (appelé aussi fibre d'aramide). La matrice la plus utilisée notamment dans la fabrication de bacs à plantes est la résine polyester.

Grâce à l'assemblage de ces deux matériaux nous obtenons une matière composite très résistante.

La fibre de verre et la résine polyester ont fait leur apparition durant la seconde guerre mondiale. Leur association, découverte par hasard, est à l'origine d'une révolution dans de très nombreux domaine dont la construction navale de plaisance. C'est vers 1950 que les premiers bateaux en polyester font leur apparition, mais c’est la mise au point du rouleau ebulleur en 1960 et des machines à projection simultanée et des gelcoats que fut donné le grand départ de la construction polyester.

Les matériaux composites entrent aujourd'hui dans pratiquement tous les domaines d'applications possibles : le nautisme (coque), l'automobile (carénage), sports et loisirs (planche de surf), art (résine de coulée), décoration (bacs à fleurs, jardinières), piscine (coque), etc...

Les principales utilisations de la fibre de verre sont, par ordre d’importance :

  • Les bâtiments et les infrastructures
  • Les transports
  • Les sports et loisirs
  • Les équipements industriels

 

Les 10 bonnes raisons de choisir des bacs à plantes en résine polyester renforcé fibre de verre.

  Résiste au gel

Pas de fente ni de fissure. La résistance au gel de nos jardinières en fibre de verre est remarquable, c’est l’un des points différenciant des bacs en résine polyester par rapport à tous les autres bacs en polypropylène, plastique roto moulé…

Attention de ne pas confondre les bacs en fibres de verre et polyester avec les bacs en « fiberstone ». Bien que ces deux produits font appel aux fibres de verre, la charge minérale des bacs en « fiberstone » pour faire baisser les couts les rend très fragiles et sensible au gel et donc aux fentes.

 

  Plus léger, mais aussi solide que l’acier

Même associée à de la résine, la fibre de verre est moins dense que l’acier ou l’aluminium pour des performances similaires, ce qui réduit considérablement le poids d’une pièce à base de fibre de verre.

 

  Résistance et rigidité spécifique élevée   

        (Cf tableau de synthèse des caractéristiques du matériau composite)

  Résistance à la corrosion et aux agressions chimiques

La tenue du matériau à travers le temps est très bonne, on observe une absence de corrosion. La matière est également plus étanche, plus isolante. Le Gelcoat est une barrière complètement étanche face aux intempéries. Des additifs peuvent être ajoutés, notamment pour une meilleure résistance aux UV.

 

  Légèreté

Le plastique renforcé à la fibre de verre est l’un des matériaux disposant du meilleur ratio résistance / poids. Son extrême robustesse assure la longévité des produits sur plusieurs décennies.

 

Liberté de forme

La matière est plus malléable et il est plus facile de créer des formes particulières. La fibre de verre peut être moulée pour s’adapter à n’importe quelle forme. Le potentiel de conception illimité est une des raisons pour lesquelles ce matériaux est extrêmement populaire dans de nombreuses industries (automobile, toiture, aviation, nautisme, etc.)

 

  Haute résistance aux chocs

  Haute résistance mécanique

  Haute résistance au feu (M1 jusque M0 sur demande)

 

  Bonne résistance aux UV

Le matériau est également résistant aux intempéries et aux agressions chimiques grâce à la matrice qui protège. Teinté dans la masse, aucun entretien, aucun traitement de surface supplémentaire

Les applications en aménagements extérieurs et plus précisément les bacs et jardinières permettent d’offrir des performances proches de l’acier ou l’aluminium avec des couts de fabrications nettement plus bas, mais surtout une facilité de mise en œuvre et une excellente durabilité dans le temps.

Caractéristiques du Composite Polyester & fibre de verre

Reprise humidité en % :

0.09 à 0.11

Résistance aux UV :

Bonne

Résistance en traction :

260 à 280 MPa

Résistance en compression :

270 à 300 MPa

Module d’Young en MPA :

15000 à 17000

Conductivité thermique en W/m/°K :

0.4 à 0.6

Résistance à l’usure :

élevée

Module de cisaillement :

5.4 à 6.2 GPa

Dureté :

330 à 400 Mpa

Ductilité en % :

1.3 à 1.4

Masse vol. :

1.700 kg/m3

Recyclable :

oui

Quels sont les composants des bacs et jardinières en fibre de verre ?

Les résines polyesters

Les résines polyesters sont des matières plastiques thermodurcissables faciles de mise en œuvre et de faible coût de fabrication.

La résine polyester dit « polyester insaturé » comprend essentiellement deux produits bien différents

  • des chaînes polyesters comprenant des doubles liaisons.
  • des doubles liaisons du styrène.

Les doubles liaisons permettront des liaisons ultérieures avec le styrène (durcissement ou réticulation par polymérisation tridimensionnelle).

Les chaînes polyesters sont obtenues par estérification d'un dialcool et d'un diacide suivant la réaction suivante :

ALCOOL + ACIDE ---> ESTER + EAU

Cette synthèse chimique est effectuée en usine, le produit livré en atelier est un pré-polymère.

Le durcissement par addition d'un agent durcisseur qui favorise l'association des doubles liaisons du styrène et des doubles liaisons de polyester insaturé, crée un réseau tridimensionnel.

Les résines standards sont à base d'acide orthophtalique.

 

Les durcisseurs

 Sans rien ajouter dans la résine polyester, elle durcit au bout de quelques mois à plusieurs années. Le résultat est médiocre, ce sont les fameuses doubles chaînes qui ont fini par se trouver. En élevant la température à 80° par exemple, le temps de durcissement est de quelques jours avec un résultat très peu satisfaisant à cause, d'une évaporation du styrène donnant un sous durcissement.

Pour s'affranchir de ces inconvénients (durcissement trop long & mauvaise dureté) on emploi un système catalytique composé de deux produits :

  • Un initiateur
  • Un catalyseur

Les catalyseurs sont principalement des peroxydes organiques : peroxydes de benzoyle, peroxydes de méthyléthylcétone, peroxydes de cychlohexanone.

 

Les fibres de verre

La fibre de verre est un filament de verre extrêmement fin. La fibre de verre est intéressante à plus d’un titre. Ainsi elle permet des réductions de poids en améliorant les performances, pour un prix compétitif. Elle permet par exemple un allègement des structures d’environ 30% par rapport à l’acier.

Ce sont elles qui constituent la partie résistance du matériau et qui lui apportent, dans une certaine mesure, ses propriétés mécaniques. Cette fibre, aux propriétés bien définies, permet d'obtenir des composites mécaniquement différents en fonction de leur présentation.

 Le tissus ou « roving » utilisé dans la fabrication sont de nature différente selon leur maille. On distingue le Satin - le Sergé – le Taffetas et le Mat.

Les grandes étapes de la fabrication de bacs et jardinières en résine polyester et fibre de verre

La fabrication des bacs à fleurs est un travail artisanal qui se décompose en 10 étapes. Le process est long et minutieux. Il faut compter 48h pour la réalisation d’un bac ou d’une jardinière en respectant toutes les étapes de la fabrication.

Etape 1 - Usinage du modèle

Le modèle représente exactement la forme du bac recherchée. Il est usiné à l’aide d’une commande numérique dans un bloc de mousse, ou bien fabriqué en bois.

Etape 2 - Réalisation du moule

Le moule est réalisé à l’aide du modèle en résine et fibre de verre. Il est souvent composé de plusieurs parties pour permettre un démoulage facile. Un moule s'use, il permet de fabriquer entre 100 et 200 bacs.

Etape 3- Préparation du moule

Le moule est d’abord ciré pour faciliter le démoulage. Il est ensuite recouvert d’un gelcoat

 Bac ciré en attente d’application du gelcoat.

Etape 4 - Application de la fibre de verre

La fibre de verre est approvisionnée en bandes de tissu (roving) de différents grammages. Découpée à la bonne dimension, elle est ensuite appliquée en couches successives au fond du moule.

Etape 5 - Préparation de la résine

La résine est dosée en fonction du poids de la fibre utilisée. Juste avant son application on lui rajoute son durcisseur (catalyseur). C’est le bon dosage de résine par rapport à la masse de fibres de verre qui permet d’obtenir un matériau de qualité. Trop peu de résine entrainera une délamination par plaques, trop de résine le rendra plus cassant et fragile.

Etape 6 - Stratification

Nos bacs sont stratifiés en utilisant la méthode de moulage au contact. On applique une première couche de résine sur le Gelcoat, puis on dispose une première couche de tissu en fibre de verre que l’on imprègne de résine. On recommence l’opération avec des couches successives de fibre de verre, de différents grammage jusqu’à obtenir l’épaisseur désirée. Un rouleau « débulleur » permet de chasser l’air du stratifié pour rendre homogène les couches de fibres de verre entre-elles.

Une autre technique par projection de fibre de verre haché permet d’être plus rapide et de réaliser des formes « libres ». Par contre les pièces fabriquées offrent une moins bonne résistance mécanique. Elle ne peut convenir pour des bacs à plantes et des jardinières.

Ci-dessous la stratification de plusieurs éléments du moule d’un bac à plantes. On comprend mieux que selon la taille et la forme des bacs l’application de la résine est une opération longue et minutieuse.

 

  Application de la résine -   Mise en place d’une bande de fibre de verre

Etape 7 - Démoulage

Lorsque la jardinière entièrement stratifiée et sèche, on procède au démoulage par désassemblage des différentes parties du moule.

 

Etape 8 - Ebarbage

Le bac à plantes démoulé, il convient de retirer le surplus de fibres qui dépassent de la pièce au niveau des bords. Selon la dimension des pièces, l’opération est soit manuelle soit mécanique.

 

Etape 9 - Ponçage et masticage

Lors du démoulage, la jonction entre les différentes parties laisse des traces sur la pièce démoulée qu’il faut mastiquer et poncer pour que la finition soit lisse.

Etape 10 – Mise en peinture

Le bac est poncé, il est mis en peinture qui est l’opération avant son emballage et son expédition. 

Mise en peinture

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