Composition et application du composé de moulage en feuille

Le composé de moulage en feuille (SMC) est composé principalement de résine polyester insaturée, à laquelle on ajoute un agent de durcissement, un agent de démoulage, une charge, un agent à faible retrait, un épaississant, etc. Ce composé est recouvert d'un film de polyéthylène (PE). Cet article décrit brièvement la composition et les applications du SMC.

Composition du composé de moulage en feuille

Le SMC est composé de résine polyester insaturée, d'un agent de réticulation, d'un initiateur, d'une charge, d'un épaississant, d'un agent de démoulage, de fibres de verre et d'un inhibiteur de polymérisation. Les quatre premiers composants constituent la structure du produit et en augmentent la résistance. Les quatre derniers lui confèrent des propriétés telles qu'une viscosité accrue, une meilleure résistance à la corrosion, des propriétés isolantes et une stabilité structurelle.

1. La résine polyester insaturée et les agents de réticulation constituent l'essentiel du SMC. Les résines polyester insaturées sont généralement des polycondensats d'acides dicarboxyliques insaturés (ou d'anhydrides), d'acides dicarboxyliques saturés (ou d'anhydrides) et de polyols. Elles présentent des propriétés mécaniques et une résistance spécifiques, ainsi qu'une structure interne homogène. L'agent de réticulation est principalement le styrène. Après réticulation, ces deux composants confèrent au produit sa plasticité après durcissement, assurant la liaison, le support, l'équilibre de la transmission et la protection.

2. L'initiateur provoque la polymérisation et la formation de la pâte de résine à partir de la résine et de l'agent de réticulation. Son rôle principal est de permettre la copolymérisation de la résine et des doubles liaisons du monomère de réticulation, tel que le styrène, afin que le SMC puisse se solidifier et prendre forme dans la cavité du moule.

3. La charge occupe plus d'un tiers du matériau de moulage en feuille et permet d'ajuster sa viscosité. Elle doit généralement présenter une faible densité, une faible capacité d'absorption d'huile, une porosité réduite, une résistance à la corrosion et un faible coût. Les charges les plus couramment utilisées sont le carbonate de calcium (CaCO₃) et l'hydroxyde d'aluminium (Al(OH)₃).

4. Les épaississants confèrent au SMC une viscosité élevée et des propriétés antiadhésives. La préparation de plaques et de composites pour moulage en vrac exige une faible viscosité de la résine afin de faciliter l'imprégnation des fibres de verre et des charges. Le moulage par compression, quant à lui, requiert une viscosité plus élevée. Il est donc nécessaire d'ajouter un épaississant avant le moulage pour transformer la faible viscosité nécessaire à l'imprégnation des fibres de verre en une viscosité élevée et antiadhésive.

5. L'agent de démoulage empêche le composé de moulage en feuille d'adhérer à la surface du moule métallique. Il empêche la résine polyester insaturée d'interagir avec cette surface lors du processus de plastification du mélange. Il s'agit principalement d'acides gras à longue chaîne ou de sels, comme le stéarate de zinc. Un usage excessif peut nuire aux performances du produit. En règle générale, son utilisation représente 1 à 3 % du poids total du produit afin d'en garantir la qualité.

6. Les fibres de verre améliorent la résistance à la corrosion et les propriétés isolantes du SMC. On utilise généralement des nattes de fibres de verre coupées comme renfort pour le moulage en feuilles. Un dosage excessif rendrait le produit trop aéré, tandis qu'un dosage insuffisant n'aurait pas d'effet significatif sur son renforcement. On utilise généralement environ 20 % de fibres de verre. Ce dosage permet au produit de répondre simultanément aux exigences du moulage par extrusion et du moulage par compression.

7. L'inhibiteur augmente la stabilité du SMC et prolonge sa durée de conservation. Le styrène, initiateur de la polymérisation, se décompose lentement ; l'ajout d'une quantité appropriée de piégeur de radicaux libres (inhibiteur de polymérisation) permet de ralentir cette décomposition et d'allonger la durée de conservation. Les inhibiteurs sont généralement des benzoquinones ou des composés phénoliques polyvalents.

Application des produits de moulage en feuilles

Le SMC présente de nombreux avantages : excellentes performances électriques, forte résistance à la corrosion, légèreté, facilité et flexibilité de conception, etc. Ses propriétés mécaniques sont comparables à celles de certains métaux. De ce fait, il est largement utilisé dans huit secteurs, tels que l’automobile, le ferroviaire, la construction, l’électroménager et les communications (tableau 1).

Dans un premier temps, ce matériau était principalement utilisé sous forme de panneaux isolants dans les secteurs de la construction, de l'électroménager et des télécommunications, et la technologie était alors relativement mature. Il a ensuite été employé dans l'industrie automobile pour remplacer une partie de l'acier et des alliages d'aluminium utilisés dans la carrosserie, afin d'en réduire le poids.

Dans le contexte actuel des impératifs d'économie d'énergie et de réduction des émissions, ainsi que du développement des véhicules à énergies nouvelles, la technologie des produits automobiles continue d'évoluer vers des solutions légères et performantes. Aujourd'hui, les matériaux SMC sont omniprésents dans notre quotidien : communications sans fil, boîtiers électriques antidéflagrants, isolants thermiques, salles de bains et infrastructures ferroviaires à grande vitesse.

Tableau 1. Huit applications majeures et leurs sous-domaines d'application des matériaux SMC.

Résumer

La résine polyester insaturée, l'agent de réticulation, l'initiateur et la charge contenus dans le composé de moulage en feuille (SMC) constituent la structure du produit et renforcent sa résistance. L'épaississant, l'agent de démoulage, la fibre de verre et l'inhibiteur de polymérisation lui confèrent viscosité, résistance à la corrosion, propriétés isolantes et stabilité structurelle. Ces produits sont utilisés dans huit grands secteurs, dont l'automobile et le ferroviaire. Dans un contexte actuel de préservation de l'énergie, de protection de l'environnement et de réduction de la consommation énergétique, l'industrie automobile, soucieuse de la légèreté des matériaux SMC, impose des exigences toujours plus élevées. C'est le principal moteur du développement de la technologie SMC.

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