COMPOSITES THERMOPLASTIQUES
DES SOLUTIONS RECYCLABLES QUI TRANSFORMENT L’INDUSTRIE
Aéronautique, éolien, automobile, articles de sport… Les matériaux composites organiques, légers et très performants, ont pénétré tous les secteurs de l’industrie. Mais les solutions actuelles à base de résines thermodurcissables ne permettent pas le recyclage des produits en fin de vie : pour l’industrie d’aujourd’hui, l’essor des composites thermoplastiques, qui peuvent être refondus, est une tendance de fond. Arkema en est l’un des grands artisans : multipliant les collaborations industrielles, le Groupe développe une gamme de solutions unique au monde – et dispose notamment, avec sa résine liquide Elium®, d’une innovation qui redessine le champ des possibles.
Chaque année, plus de 10 millions de tonnes de composites organiques sont produites dans le monde (chiffre JEC), et le marché connaît une croissance annuelle de 5 %. Issus de la rencontre d’une « matrice » polymère et d’une ossature de fibres (verre ou carbone le plus souvent), ces matériaux suscitent depuis plusieurs décennies l’engouement des industriels dans des secteurs très variés : de la construction navale à l’automobile, des avionneurs aux éoliennes, du BTP aux équipementiers sportifs. Et pour cause : ils offrent de remarquables performances en matière de coûts, de résistance mécanique, de durabilité et d’allégement – ce dernier critère étant de plus en plus vital dans le domaine des transports, où il est synonyme d’économies d’énergie. Dans certains avions comme l’A350 ou le Boeing 787, la part des composites atteint ainsi 50 % !
Mais ce succès a un revers : la grande majorité des composites organiques actuels utilise des matrices thermodurcissables (résines époxy, polyester…) que la polymérisation durcit définitivement. Ces matériaux thermodurs ne peuvent donc être recyclés en fin de vie, annonçant à moyen terme une problématique écologique majeure. Ainsi la recherche de solutions composites alliant la recyclabilité à des performances toujours plus élevées s’est-elle imposée comme un enjeu crucial pour les industriels de nombreux secteurs, soumis à la pression réglementaire – à l’image de la construction automobile, où la non-recyclabilité est désormais un obstacle à l’adoption de nouveaux matériaux.
LES COMPOSITES THERMOPLASTIQUES : UN TOURNANT DÉCISIF
Pour relever le défi, l’industrie se tourne depuis une dizaine d’années vers les composites utilisant une matrice thermoplastique, c’est-à-dire capable de durcir ou de ramollir de manière réversible selon la température – ce qui rend possible leur recyclage par refonte du polymère. C’est le cas des polyamides, des fluoropolymères (type PVDF) ou du polyéther cétone cétone (PEKK). Arkema, référence mondiale des polymères haute performance, est aujourd’hui l’un des moteurs de l’essor de ces composites thermoplastiques. Le Groupe dispose notamment d’une offre étendue de tapes (bandes fibrées de carbone imprégnées de résine) basées sur des grades spécifiques de polyamide 11 bio-sourcé Rilsan®, de PVDF Kynar® ou de PEKK Kepstan®. Ces solutions, co-conçues avec les fabricants de composites à la faveur de partenariats industriels innovants, s’inscrivent dans des process de fabrication désormais matures et compétitifs. Elles présentent des performances mécaniques au moins égales aux résines thermodurcissables et souvent supérieures, avec en outre un avantage majeur : les pièces en composites thermoplastiques peuvent être assemblées par simple thermosoudage, quand les thermodurcissables demandent des opérations de collage souvent délicates.
En parallèle, l’effort R&D d’Arkema lui a permis de mettre au point, Elium®, une résine véritablement révolutionnaire : la première résine thermoplastique liquide au monde, compatible avec tous les procédés industriels existants pour les composites thermodurs (qui partent eux aussi d’une matrice liquide). Elium® met les avantages des thermoplastiques – recyclabilité en tête – à portée d’un champ infini d’applications… Après le tournant, parés au décollage !
