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Quels sont les principaux acteurs des matériaux composites PEEK renforcés par des fibres de carbone ?

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Fabrication de composites en fibre de carbone PEEK

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Une simple déclaration de Tesla sur son robot humanoïde a fait de la fibre de carbone et des matériaux PEEK un sujet d'actualité. Les experts de l'industrie pensent que les matériaux composites thermoplastiques haute performance en polyéther-éther-cétone (PEEK) renforcés par des fibres de carbone seront les matériaux de base des futurs robots humanoïdes.

En outre, les matériaux composites CF PEEK ont fait l'objet de recherches ces dernières années. Si des percées sont réalisées dans ce type de matériaux composites, ils devraient jouer un rôle important dans les domaines médicaux de pointe, en apportant notamment de nouveaux espoirs dans les implants orthopédiques.

Avantages des matériaux composites CF/PEEK

Par rapport aux alliages d'aluminium et à l'acier inoxydable traditionnels, la densité de l'alliage d'aluminium est de 2,8 g/cm3, celle de l'acier inoxydable de 7,3 g/cm3 et celle du matériau composite continu PEEK CF de 1,51 g/cm³. Il est léger mais très résistant, et certaines propriétés du CF-PEEK sont supérieures à celles de l'acier inoxydable. En outre, le PEEK continu renforcé de fibres de carbone présente une bonne translucidité aux rayons X, ce qui rend les interventions chirurgicales cliniques plus intuitives et plus sûres. Les matériaux renforcés de fibres de carbone n'ont pas la sensation de froid du métal, ce qui rend les chirurgiens plus à l'aise pendant l'opération.

Par rapport aux matériaux traditionnels modifiés par de la poudre de fibre de carbone, les caractéristiques de résistance et de module élevés de la fibre de carbone confèrent aux matériaux composites PEEK-CF une résistance élevée, un module élastique élevé et une grande résistance à la déformation. La résistance mécanique est multipliée par au moins trois, le module est également multiplié par au moins trois, avec une meilleure stabilité dimensionnelle et une meilleure résistance à la déformation.

Avec des matériaux composites d'une telle qualité, quelles sont les entreprises actuellement impliquées ?

Actuellement, la technologie de production du CF/PEEK n'est maîtrisée que par quelques entreprises telles que le japonais Toray, le néerlandais TenCate (racheté par Toray), le britannique Victrex, ARKPEEK, etc., principalement utilisées dans l'aérospatiale et d'autres domaines de pointe, avec une importance stratégique significative et un vaste marché. La recherche et le développement des CF/PEEK en Chine sont principalement concentrés dans les universités, les instituts de recherche et quelques entreprises. À l'exception des deux entreprises suivantes, la production industrielle n'a pas encore été réalisée.

Actuellement, seules deux entreprises en Chine peuvent produire en masse des matériaux composites PEEK de haute qualité

1, ZYPEEK

http://www.zypeek.cn

ZYPEEK a été créée en décembre 2006 et se concentre sur la recherche, la production et la vente de polyéther éther cétone (PEEK), ses principaux produits étant le PEEK à base de résine. Elle a mis en place le système de produits existant "deux catégories, trois marques, six séries" avec un total de 52 spécifications. La capacité de production actuelle de l'entreprise est de 1000 tonnes de PEEK par an. En septembre 2023, Jilin China Research High Polymer Materials Co., Ltd. (China Research Co., Ltd.) a déposé une demande d'introduction en bourse auprès du Conseil de l'innovation scientifique et technologique.

Selon les informations disponibles, China Research Co., Ltd. prévoit de lever 455 millions de yuans pour le projet d'usine complète (phase II) de production annuelle de 5 000 tonnes de produits de la série de traitement en profondeur du polyéther-éther-cétone (PEEK), le projet de centre de recherche et de développement en matière d'innovation et de technologie, le projet de centre de recherche et de développement de matériaux composites en fibre de carbone de polyéther-éther-cétone de Shanghai, et le projet de fonds de roulement supplémentaire.

2, PEEKChina

https://www.peekchina.com/

PEEKChina, marque d'Intl connue sous le nom d'ARKPEEK, se concentre sur la recherche d'applications, la production et la vente de résines plastiques techniques spéciales à haute performance et de profilés tels que le PEEK, formant une chaîne industrielle complète avec la polymérisation de la matière première PEEK, la granulation modifiée, le moulage par extrusion en continu de plaques, de tiges et de tuyaux, ainsi que le moulage par injection et l'usinage de pièces finies. Avec le soutien technique de l'université de Jilin et de l'université de Donghua, ARKPEEK se consacre à la recherche d'applications, à la production et à la vente de matériaux composites thermoplastiques CF/PEEK à fibres de carbone continues. L'entreprise a mis au point des résines spéciales pour les matériaux composites PEEK - ARKPEEK-CF30® et ARKPEEK-MOD® - en utilisant son propre dispositif de polymérisation et a traité la fibre de carbone avec des agents d'encollage à haute température innovants pour produire des matériaux composites thermoplastiques CF/PEEK dotés d'excellentes performances globales.

Voyons maintenant quelles sont les entreprises internationales qui fabriquent également de tels produits.

1, EVONIK

https://www.evonik.com

Evonik, originaire d'Allemagne, est un groupe industriel innovant qui se consacre principalement au développement de trois industries prometteuses et à haut rendement : les produits chimiques, l'énergie et l'immobilier. Le groupe industriel Evonik produit des produits chimiques spécialisés en Chine depuis le début des années 1990 et a établi des relations commerciales étendues avec la Chine bien avant. Aujourd'hui, Evonik possède plus de 20 entreprises en Chine, avec des bases de production dans des dizaines de villes à travers le pays. Les produits Evonik sont d'excellente qualité et diversifiés, et servent des clients en Chine et dans le monde entier.

2, Solvay

https://www.solvay.com

Solvay est un groupe chimique multinational dont le siège se trouve à Bruxelles, la capitale de la Belgique, fondé par le chimiste belge Ernest Solvay en 1863. Les produits du groupe Solvay sont largement utilisés dans diverses industries, 90 % des produits vendus se classant parmi les trois premiers au monde.

3, Victrex

https://www.victrex.com

C'est en 1978 que l'entreprise britannique Imperial Chemical Industries (ICI) a développé pour la première fois le PEEK. Trois ans plus tard seulement, le premier lot de polymères PEEK commercialisés de la série "VICTREX PEEK" (comprenant des produits chargés de verre et de carbone) a été lancé. En 1993, Victrex a racheté l'activité PEEK d'ICI et a commencé à travailler de manière indépendante.

Les résines de la série VICTREX® PEEKTM développées par Victrex sont devenues la référence de l'industrie. Cette série de résines couvre neuf catégories et quarante-neuf variétés, y compris la résine pure, la résine composite renforcée et les granulés profondément purifiés. En outre, Victrex a développé divers produits PEEK, tels que les matériaux spéciaux de revêtement de la série VICTREX® VICOTETM et le film PEEK de la série VICTREX® APTIVTM, etc., avec des avantages significatifs dans l'intégration verticale de la chaîne industrielle.

4, Toray

https://www.toray.com/

Toray, Japon, en tant que leader mondial dans le domaine des fibres de carbone à base de PAN, possède non seulement une série de fibres de carbone de haute performance, mais a également mis en place un système complet de base de données sur les matériaux composites à base de fibres de carbone. Ses matériaux composites PEEK renforcés de fibres de carbone comprennent principalement deux produits, Toray Cetex® TC1200 et Toray Cetex® TC1220. Le Toray Cetex®TC1200 est un matériau composite thermoplastique haut de gamme renforcé de fibres de carbone, qui utilise le PEEK thermoplastique semi-cristallin comme matrice et possède d'excellentes propriétés mécaniques.

5, TEIJIN

https://www.teijin.co.jp

Teijin Corporation a annoncé le 12 avril 2023 que ses matériaux Tenax renforcés de fibres de carbone et à base de polyéther-éther-cétone (PEEK) et Tenax thermoplastic woven fabrics (TPWF) et Tenax thermoplastic composite laminates (TPCL) ont été certifiés par le NCAMP (National Center for Advanced Materials Performance) à Wichita, Kansas, États-Unis. Cette qualification met les tissus en fibre de carbone/PEEK et la technologie des matériaux stratifiés renforcés à la disposition d'un plus grand nombre de fabricants d'équipements d'origine, de fournisseurs de premier et de second rang. Les fabricants peuvent utiliser la base de données publique du NCAMP pour démontrer l'équivalence et obtenir la certification de la FAA à des coûts inférieurs à ceux des matériaux qualifiés eux-mêmes.

6, Icotec AG

https://www.icotec-medical.com/

Icotec AG a été fondée en 1999 et est une petite et moyenne entreprise familiale basée à Altstätten, en Suisse. Icotec a développé, fabriqué et vendu des implants vertébraux non métalliques en BlackArmor®. Le matériau BlackArmor®, propriété d'Icotec, est composé de fibres de carbone continues combinées à du polyéther-éther-cétone (PEEK), grâce à la technologie unique de moulage par injection de matériaux composites (CFM) d'Icotec. Le BlackArmor@Carbon/PEEK non métallique préparé par icotec présente une transparence aux rayons X et des caractéristiques similaires à celles de l'os naturel - deux caractéristiques de base optimisées pour le traitement postopératoire des patients.

7, TenCate

https://www.tencategeo.com/

La société néerlandaise TenCate a toujours été un ardent défenseur et développeur des matériaux composites thermoplastiques renforcés de fibres continues. L'entreprise a lancé une série de matériaux sur le marché, notamment des fibres de carbone, de verre et d'aramide renforcées par des fibres unidirectionnelles en PEEK, PEI et résine PPS, vendues sous la marque TenCate Cetex®. En 2018, TenCate Advanced Composites Holdings (TACHD) a été rachetée par le groupe japonais Toray.

Le produit TenCate Cetex® TC1200 utilise des fibres de carbone standard ou à module moyen ou des fibres de verre S-2. La teneur en vides du TenCate Cetex TC1200 est très faible (<1%). La largeur typique d'un panneau de carbone est la largeur standard de 6 pouces (75 mm), et une largeur optionnelle de 12 pouces (305 mm) est également disponible. Des largeurs de fente étroites pour le traitement ATL peuvent être obtenues par une coupe longitudinale secondaire.