Formulations étudiées

Plusieurs SMC ont été étudiés au cours de ce travail. Ils ont tous été fournis par la so-ciété Mixt Composites Recyclables (MCR, Tournon-sur-Rhône, France). Ce sont des SMC «Low Profile» dans lesquels les agents anti-retrait sont des polyacétates de vinyle (PVAc). La composition détaillée de ces SMC ne nous a pas été fournie par leur fabricant. Nous disposons d’un SMC LP610 dit deréférence pour lequel nous donnons les informations sur sa composition que nous avons à notre disposition dans le tableau 4.1. La figure 4.1 montre des micrographies à différentes échelles des mèches de fibres de verre formant le renfort fibreux du SMC LP610. Ces mèches sont composées d’environ 600 fibres de verre d’un diamètre de 20µm. Elles ont une section droite pouvant être considérée en première approximation comme elliptique et dont les dimensions du grand axe moyen et du petit axe moyen sont respectivement égales à 0.5 mm et 0.1 mm (cf. figure 4.1). Leur longueur est de 25 mm. Ces mèches ont été extraites de bobines de roving ayant une masse linéique de 2200 g.km−1. La fraction massique de mèches de fibres de verre dans les SMC fournis est de 25 % (cf.tableau 4.1) ce qui correspond à une fraction volumique de 18.8 %.

Juste après leur élaboration, les rouleaux de SMC sont généralement stockés durant quatre à six jours dans une chambre chaude à l’intérieur de laquelle la température est comprise entre 24 et 26°C pour que leur mûrissement soit optimum. Ensuite, ils sont trans-férés dans une chambre froide où la température est maintenue entre 15 et 17°C jusqu’à ce qu’ils soient mis en forme, ce qui peut avoir lieu jusqu’à 28 jours après leur entrée dans cette chambre.

Tous les autres SMC utilisés ont été fabriqués sur une ligne de production pilote du département recherche et innovation de l’entreprise MCR. Ces SMC présentent des varia-tions de composition autour des valeurs du SMC de référence. Ils nous ont été livrés sous la forme de rouleaux ayant une largeur de 0.4 m et pesant de 25 à 50 kg. Ils comportent un renfort fibreux du même type que celui utilisé dans le SMC de référence et ont subi le même mûrissement. Les différentes formulations testées sont décrites dans les tableaux

4.2. SHEET MOLDING COMPOUND LOW PROFILE 610 (SMC LP610) 59

Composants Pourcentage massique (%)

Polyesters insaturés Stéarate de calcium

Polyactetate de vinyle (PVAc) 26

Oxyde de magnésium (MgO) Péroxydes

Carbonate de calcium (CaCO₃) 49

Mèches de fibres de verre 25

Total : 100

Table4.1: Formulation du SMC LP610 de référence

Figure 4.1: Images MEB (Grenoble INP-Pagora) d’une mèche de fibres de verre utilisée comme renfort dans les SMC LP610

4.2 et 4.3. On peut distinguer deux catégories de matériaux.

1 - La première catégorie concerne des SMC, notés 2 à 5, comportant des constituants dont les quantités varient faiblement autour des valeurs du SMC de référence, voir tableau (4.2). Ces variations de formulation sont les plus faibles pouvant être réalisées par le fabri-cant au cours de l’élaboration des SMC. Elles sont généralement dictées par la sensibilité des dispositifs de dosage des différents constituants utilisés par le fabricant. Le but de l’utilisation de ces matériaux est essentiellement de tester la sensibilité des méthodes d’es-sais proposées dans la suite de ce travail à détecter de faibles variations de composition

dans les compounds.

Les SMC 2 et 3 ont des formulations qui visent respectivement à favoriser ou non l’écoulement de la matière dans le moule. Dans ce but, les variations de composition im-posées portent sur les quantités de charges minérales, d’agents épaississants et de taux de mèches de fibres de verre.

Quant au SMC 4, sa formulation vise à ralentir la réticulation de la pâte SMC, à l’inverse du SMC 5 où les variations imposées de formulation devraient accélèrer ce phé-nomène. Les variations de composition de ces deux formulations affectent les quantités de résine polyester et de charges minérales. Dans le cadre de ce travail, nous examinerons si ces variations peuvent avoir une influence sur la rhélogie de ces compounds.

Pâte mère Composants SMC 2 SMC 3 SMC 4 SMC 5 Résine polyester - - (VR-2)% (VR+2)% Catalyseurs - - (VR-2)% (VR+2)% Inhibiteurs - - (VR+2)% (VR-2)% Magnésie (VR-1.5)% (VR+1.5)% - -Charges (VR-2)% (VR+2)% (VR+2)% (VR-2)% Type de charges A A A A SMC Composants SMC 2 SMC 3 SMC 4 SMC 5 Pâte mère (VR+1)% (VR-1)% - -Verre (VR-1)% (VR+1)% -

-Table4.2: Première catégorie de formulations testées (VR = Valeur dans la formulation du SMC LP610 de référence)

2 - La deuxième catégorie concerne des SMC pour lesquels les variations imposées à la formulation par rapport à celle de référence sont importantes (tableau 4.3).

Dans le SMC 6, les charges de type A utilisées dans le compound de référence ont été remplacées par des charges de type B. Les granulométries des charges A et B, obtenues par granulométrie laser (Malvern Master sizer X, Grenoble-INP Pagora) sont exposées sur le graphique de la figure 4.2. Elles ont toutes deux des diamètres de particules moyens compris entre 5 et 6µm. La distribution de la taille des charges de type A, comprise entre 0.03 et 17µm, est beaucoup plus reserrée que celle des charges de type B, comprise entre 0.03 et 32µm.

Dans le SMC 7, la fraction volumique de mèches de fibres de verre a été réduite par rapport à celle du SMC de référence. La fraction volumique de mèches est un paramètre matériau très influant sur la réponse rhéologique des SMC (cf. chapitre 2) : plus celle-ci est importante, plus les efforts nécessaires pour provoquer l’écoulement du compound sont importants. Dans le SMC 7, la fraction volumique de mèches de fibres de verre est seule-ment égale à 10.8 % au lieu de 18.8 % dans le SMC de référence. Cette diminution de la fraction volumique de mèches du SMC 7 a été guidée par la capacité maximale (100 kN) des presses disponibles qui limite malheureusement la taille des échantillons (jusqu’à 200

4.2. SHEET MOLDING COMPOUND LOW PROFILE 610 (SMC LP610) 61 0 10 20 30 40 0 2 4 6 8 Charges A Charges B F ré q u e n c e , % p a rt ic u le s d (µm)

Figure 4.2: Granulométries des charges de type A et B utilisées dans les SMC (Malvern Master sizer X, Grenoble-INP Pagora)

mm de diamètre) pouvant être testés.

Notons également qu’un autre intérêt de ces deux dernières formulations est que, contrairement aux SMC 2 à 5, un seul paramètre matériau varie. Ce point permet donc d’analyser plus facilement l’influence de ces deux paramètres sur le comportement rhéo-logique du SMC LP610 (cf.chapitre 8). Pâte mère Composants SMC 6 SMC 7 Résine Polyester - -Catalyseurs - -Inhibiteurs - -Magnésie - -Charges - -Type de charges B A SMC Composants SMC 6 SMC 7 Pâte mère - (VR+10)% Verre - (VR-10)%

Table 4.3: Deuxième catégorie de formulations de SMC testées (VR = Valeur dans la