Le moulage sous vide est un procédé avancé de mise en forme des matériaux composites, permettant d'obtenir une qualité supérieure par rapport au moulage au contact grâce à l'aspiration de l'excès de résine. Ce document détaille le processus, les matériaux nécessaires, ainsi que les techniques pour réaliser un laboratoire de moulage sous vide, en incluant des précautions de sécurité et des étapes de préparation. Il aborde également les principes de polymérisation des résines et les paramètres influençant le temps de travail, de gel et de durcissement.

1. Moulage sous vide
Le moulage sous vide est un procédé de mise en forme des matériaux composites.
[modifier]Mode opératoire
Le mode opératoire est le même que le moulage au contact sauf que la stratification est mise
sous vide par la suite à l'aide de consommables drainants, d'une bâche étanche, de joints, de
tuyaux et d'une pompe à vide (liste non exhaustive).
On obtient alors un composite de meilleure qualité qu'avec le moulage au contact, le taux de
fibre est supérieur car l'excès de résine est aspiré par la dépression créée lors de la mise sous
vide.
LABORATOIRE DE MOULAGE SOUS VIDE
IMPORTANT :
• Vous devez avoir lu le laboratoire avant de vous présenter au A-4402.
• Le non respect des consignes entrainera un renvoi du laboratoire et une note de 0.
OBJECTIFS :
• Apprendre les notions de base sur la formulation des résines et se familiariser
avec les caractéristiques des résines qui influencent le moulage ;
• Appliquer le procédé de fabrication des composites par moulage contact et
moulage sous vide ;
LIEU ET DATE DU LABORATOIRE :
Laboratoire de matériaux composites de l’ÉTS, Local A- 4401.
Semaine 7 8 9 10 11 12
date 24-oct. 25-oct. 31-oct. 01-nov. 07-nov. 08-nov. 14-nov. 21-nov. 28-nov.
groupe 1 3 2 3 1 3 2 1 2
équipe
AM/PM AM PM PM PM AM PM PM AM PM
AM : 10h45 à 13h, PM : 15h45 à 18h.

2. Note :Pour des raisons de sécurité, le port de bijoux (bague, montre, bracelet…) est
déconseillé.
THÉORIE :
Polymérisation des résines
Les polymères sont la principale forme de matrice utilisée dans la fabrication des pièces
de matériaux composites. Par conséquent, pour œuvrer dans la mise en forme des
composites, il est important de connaître quelques éléments de base au sujet de la
formulation des résines. Quelques généralités sur les polymères seront d’abord
présentées puis les notions de gel et de durcissement seront abordées. Les références
présentées { la fin de l’énoncé comportent aussi des notions qui seront très utiles pour
compléter ce laboratoire.
Généralités
Les polymères sont constitués de molécules, appelées monomères, qui s’unissent entre
elles pour former un réseau amorphe ou structuré de chaînes plus ou moins longues et
cycliques. Il existe donc des polymères naturels (cellulose, ambre, ADN…) ou TCH 006 -
Matériaux
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synthétiques (plastiques, élastomères…) qui sont généralement catégorisés selon deux
grandes familles, soit les thermoplastiques et les thermodurcissables.
Les thermoplastiques sont des polymères qui sont solides à température ambiante, mais
qui perdent leur rigidité au-del{ d’une certaine température et retournent { l’état fluide si
la température est suffisamment élevée. Ils ont la possibilité d’être déformés et reformés
sans qu’il y ait d’altération des propriétés finales du polymère. Donc, ils ont la possibilité
d’être recyclés.
Les thermodurcissables, quant à eux, sont formés par une réaction exothermique
irréversible et n’ont pas la possibilité d’être refondus après la polymérisation. Comme
pour les thermoplastiques, ils subiront une diminution de rigidité à haute température,
mais ils seront dégradés de manière permanente ou brûlés avant de fondre. Par

3. conséquent, ils ne sont pas recyclables.
Gel et durcissement des résines
Pour permettre la mise en forme des composites, les résines doivent être fluides afin
d’assurer une bonne imprégnation des tissus de renforts. Toutefois, dès que les résines
sont formulées, leur viscosité augmente. Ainsi, le temps de travail associé à une résine
est limité par la vitesse à laquelle cette augmentation de viscosité se produit, aussi appelé
degré de polymérisation. Généralement, il est beaucoup plus difficile de travailler avec
une résine qui a doublé en viscosité. On considère généralement deux étapes en ce qui
concerne le changement de viscosité des résines.
Premièrement, la viscosité augmente progressivement jusqu’{ ce que la résine prenne la
consistance d’un gel, c'est-à-dire qu’elle ne se comporte plus comme un fluide et qu’elle
ne peut plus s’écouler. Après la gélification, les possibilités de mise en forme sont très
limitées, mais il n’est pas encore possible de manipuler la pièce moulée. Par contre, les
molécules ont toujours assez de mobilité pour réagir entre elles et la réaction chimique se
poursuit. Pour savoir si la résine est gélifiée, il suffit de planter une tige de bois dans le
pot et de la retirer. Si la résine adhère au bâton, elle est toujours fluide, autrement, le gel
est formé. En général, à cette étape la réaction devient fortement exothermique.
Ensuite, la chaleur produite par la réaction est importante. Cette augmentation de
l’énergie disponible accélère la polymérisation et le durcissement de la résine en facilitant
la circulation des molécules. Cependant, à mesure que le durcissement se produit, la
mobilité des molécules est réduite jusqu’{ ce que l’énergie thermique ne soit plus
suffisante pour entretenir la réaction. Lorsque la réaction est terminée, elle cesse de
produire de la chaleur et la résine a atteint son durcissement maximal à température
ambiante. Selon la formulation utilisée, la pièce pourra être manipulée ou devra subir
une cuisson additionnelle pour permettre d’obtenir des propriétés adéquates.
Plusieurs facteurs influencent le temps de travail, de gel et de durcissement des résines.
Les plus importants sont : la nature du polymère, la température ambiante et la quantité
de résine mélangée. Ainsi, une température plus élevée ou une masse de résine plus

4. importante favoriseront la polymérisation et réduiront le temps de travail. On peut en
général considérer qu’une augmentation de dix degrés Celsius réduit le temps de gel de
moitié. TCH 006 - Matériaux
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Mise en forme des composites
Le procédé de mise en forme est un élément important dans la réalisation d’une pièce de
composite puisque celui-ci aura une influence beaucoup plus marquée sur les
performances que pour les matériaux traditionnels. En effet, le taux de renforts, le taux
de vide ainsi que la qualité de l’imprégnation sont des indices de performance des
composites et sont fortement influencés par le procédé de fabrication et l’opérateur.
Lors de la mise en forme, l’objectif général est de maximiser le taux de renfort, de
minimiser le taux de vide en plus d’assurer une bonne imprégnation des renforts et
l’uniformité du moulage. Le procédé le plus élémentaire est le moulage contact, où
l’opérateur applique les plis de renforts un par un et les imbibe de résine manuellement.
Toutefois, les limites de cette méthode sont évidentes. En plus d’être très sensible {
l’expérience du travailleur, cette méthode ne permet pas un bon contrôle de la quantité de
résine et présente des risques d’emprisonner des poches d’air dans le moulage. Plusieurs
solutions existent pour améliorer ce processus, comme le moulage sous vide qui sera
étudié ici.
Le moulage sous vide
Le moulage sous vide est une variante du moulage contact. Il permet d’obtenir des pièces
plus performantes que ce dernier sans pour autant nécessiter l’acquisition de matériel très
coûteux ou très spécialisé. Souvent, il est même possible de conserver les moules utilisés
pour le moulage contact lors du passage vers le moulage sous vide. Il suffit de s’assurer
de l’étanchéité du moule et de le modifier de manière { avoir un rebord permettant de
sceller la pièce. Le laminage initial de la pièce est effectué comme dans le cas du
moulage contact. Toutefois, une fois le moulage complété, la pièce est ensachée et mise

5. sous vide jusqu’{ ce qu’elle soit consolidée (polymérisation de la résine) et prête {
démouler. La Figure 1 illustre le schéma de principe du moulage sous vide.
Figure 1 : Schéma de montage du moulage sous vide (tiré de Réf. [2])
Les avantages procurés par cette méthode sont principalement :
• augmentation du taux de renforts (vf
de 45 %) ;
• amélioration de l’adhésion entre les plis;
• extraction de l’air emprisonnée dans le laminé;
• amélioration du contrôle de l’épaisseur du laminé; TCH 006 - Matériaux
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• ajustement des plis pour épouser le moule;
• réduction des émanations toxiques.
Certains problèmes sont toutefois liés { l’utilisation de cette méthode. Parmi ceux-ci, on
compte :
• augmentation des déchets générés;
• accroissement du nombre de manipulations lors de la fabrication et compétences
additionnelles des opérateurs ;
• risque de vaporisation des solvants des résines engendrant une augmentation du
taux de vides;
• augmentation de la taille des bulles d’air restantes dans le laminé. TCH 006 - Matériaux
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LISTE DE MATÉRIEL
Jetable
• acétone;
• agent démoulant FREKOTE
700-NC;

6. • bâtonnets de bois;
• tissu cousu unidirectionnel et
mat (UMA121010);
• gobelets de carton;
• membranes;
ƒ feutre de drainage
(breather/bleeder cloth);
ƒ film perforé (release film);
ƒ sac à vide (bagging film);
ƒ tissu d’arrachage (peel-ply);
• résine époxy
ƒ ProBuild
ƒ durcisseurProBuilt SLOW;
• ruban { masquer;
• ruban scellant (tacky tape);
Réutilisable
• balance (précision aux 0,01 g
minimum);
• calculatrice;
• ciseaux;
• connecteur { vacuum;
• manomètre { vide;
• moule (plaque métallique);
• pinceaux { soies dures;
• pompe { vide;
• rouleaux débulleur;
Protection
• Gants de protection;

7. • Lunettes de sécurité;
• Survêtement de protection.
LAMINÉS :
Le Tableau 1 présente la configuration des laminés associé à chacune des équipes. Le
nombre de plis, le type de renforts et la résine utilisée pour chacun des laminés y sont
indiqués.
Tableau 1 : Construction des laminés
Renforts Matrice Construction
Pression de
consolidation
(po Hg)
tissu cousu
unidirectionnel et
mat
(UMA121010)
Époxy ProBuilt
Durcisseur ProBuilt
SLOW
(28 PHR)
5 plis
[0/mat]5
-30 TCH 006 - Matériaux
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PROCÉDURES :
Préparation du moule, des renforts et des membranes
1. Nettoyer le moule (plaque métallique) de manière { ce qu’il n’y ait plus de
résidus de résine ou de graisse avec un bâtonnet de bois;

8. 2. Masquer le contour du moule { l’aide de deux épaisseurs de ruban masque;
3. Appliquer l’agent démoulant FREKOTE 700-NC sur le moule conformément
à la fiche technique [3] ;
4. Couper les renforts { une dimension d’environs
25.4 cm x 25.4 cm (10 po x 10 po);
5. Couper tous les feutres de drainage et le film perforé à des dimensions
excédant légèrement 33 cm x 33 cm (13 po x 13 po) celles des renforts.
Prévoir six épaisseurs de feutre de drainage sur la pièce ainsi qu’un tampon
de six épaisseurs additionnelles sous le connecteur à vide;
6. Couper le tissu d’arrachage pour qu’il excède le laminé sur chacun des côtés.
Laisser au moins deux centimètres de surplus sur une arête de manière à
faciliter son enlèvement au démoulage ; (13 po x 13 po)
7. Couper le sac à vide de manière à excéder légèrement le moule afin qu’il
puisse le recouvrir en entier 70 cm x 70 cm (28 po x 28 po);
8. Retirer le ruban masque et installer le ruban scellant sur le périmètre du
moule ;
9. Peser et noter la masse des renforts ;
10. Calculer la quantité de résine nécessaire. Les fibres constituent 40-50 % de la
masse du composite avant la mise sous vide. Il faut aussi prévoir une
quantité de résine additionnelle pour compenser, entre autres, la résine qui
demeure dans les contenants après avoir été transvidée. Pour un grand
moulage, cette perte est faible en proportion de la quantité de résine totale.
Par contre, pour un petit moulage comme celui-ci, on peut prévoir jusqu’{
50 % de perte (inscrire les quantités à l'annexe 1).
Préparation de la résine époxy (inscrire les quantités à l'annexe 1) :
11. Peser la quantité de résine époxy dans un dans un gobelet de carton. Si plus
de 300 g de résine sont nécessaires, préparer le mélange dans deux
contenants;

9. 12. Ajouter à la résine époxy la quantité de durcisseur requis;
13. Mélanger la résine en évitant d’y faire entrer de l’air;
Note : Il vous reste moins d’une demi-heure de travail.
Note : Lors du brassage de la résine, bien racler les bords et le fond du contenant pour
assurer un bon mélange.TCH 006 - Matériaux
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Laminage
Note : lors des manipulations suivantes, prenez bien garde de ne pas étendre de résine
sur le ruban scellant sans quoi vous serez incapable d’avoir un montage hermétique.
14. Appliquer directement sur le moule une couche de résine relativement
uniforme de la taille du tissu avant d’y déposer les premiers renforts;
15. En vous aidant d’un rouleau débulleur ou d’un pinceau, déposer
tranquillement une première couche de renforts en évitant d’emprisonner de
l’air sous le tissu et y verser de la résine;
16. À l’aide du rouleau débulleur et du pinceau { soies dures, imprégner
complètement votre premier pli en prenant soins de ne pas trop altérer
l’orientation des fibres. Lorsque le pli est bien imprégné, sa couleur devrait
être uniforme et il ne devrait plus absorber de résine si vous en ajoutez;
17. Faire en sorte qu’il y ait un peu de résine excédentaire sur le premier pli;
18. Laminer la construction un pli à la fois en vous assurant que chacun des plis
de renforts soit mouillé complètement et uniformément avant de déposer le
pli suivant. Lors du laminage, prendre bien soins de ne pas cisailler ou
déformer le tissu en traînant les fibres et éviter de faire des replis. Lors du
laminage du dernier pli, tenter de minimiser l’excès de résine;
19. Mettre rapidement les outils souillés de résine dans un bain d’acétone;
20. Après le dernier pli, appliquer le tissu d’arrachage de manière { recouvrir
toute la pièce et en vous assurant de laisser un côté dépasser suffisamment

10. pour assurer une bonne prise lors de l’arrachage. Éviter de faire des plis;
21. Déposer le film perforé sur la pièce en évitant de faire des plis;
22. Placer les feutres de drainage un à un en évitant les plis. Si l’espace est
suffisant, placer les feutres de l’embout connecteur { l’extérieur de la pièce
tout en vous assurant que les feutres du connecteur et de la pièce se
superposent suffisamment pour assurer le drainage de l’air lors de la mise
sous vide. Poser aussi un tissu d’arrachage sous les feutres de l’embout si
celui-ci est posé à côté de la pièce;
23. Installer la base du connecteur sur les feutres de drainage. En industrie, un
connecteur additionnel peut être utilisé pour installer un manomètre. Pour
une grande pièce, plusieurs connections à la pompe à vide et plusieurs
manomètres peuvent êtres requis pour assurer une pression uniforme sur le
laminé;
24. Enlever le papier du ruban scellant sur un seul côté du moule et presser le sac
à vide en commençant par le centre. En assurant une légère tension sur le
sac, coller les autres côtés en évitant de faire des plis;
25. Appuyer fermement le sac sur le ruban scellant. Il est très important que le
sac soit hermétique;
26. Au niveau de la base de connecteur, percer le sac d’une croix d’environ 1 cm
{ l’aide d’un couteau utilitaire;
27. Fixer la partie supérieure du connecteur et serrer au maximum;
28. Brancher la pompe à vide;
29. Ajuster la pression à -30 po.Hg (-1 atm.); TCH 006 - Matériaux
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30. Chercher des fuites et les colmater avec du ruban scellant. Les fuites sont
repérées par un bruit de sifflement et elles sont parfois visibles puisqu’un sac
bien scellé adhère très bien à la plaque;

11. 31. Sur un ruban masque, identifier la pièce par votre numéro d’équipe;
32. Nettoyage :
32.1. démonter les rouleaux à débuller (dévisser la vis);
32.2. nettoyer les rouleaux à l'acétone à l'aide d'une brosse;
32.3. rincer les outils propres avec de l'acétone propre;
32.4.faire le ménage du poste de travail. TCH 006 - Matériaux
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Cette section est { remettre, accompagnée de l’Annexe I, à la fin du laboratoire
et sera évaluée.
Le résultat du moulage sera aussi évalué pour 10 % de la note du laboratoire.
NOMS ET CODE PERMANENT DES MEMBRES DE L’ÉQUIPE
QUESTIONS :
Q.1. Identifier deux facteurs qui peuvent influencer le temps de gel d’une résine,
expliquer quel est leur effet respectif et pourquoi il en est ainsi. TCH 006 - Matériaux
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Q.2. Identifier deux raisons de ne pas mélanger de grandes quantités de résine dans un
même contenant.
Q.3. Quels sont les rôles respectifs :
a) du tissu d’arrachage ?
b) du film perforé ?
c) du feutre ?
d) du sac à vide ? TCH 006 - Matériaux
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12. Q.4. Quelle est l’utilité de faire une post-cuisson des pièces de composites ?
Q.5. Quel défaut de fabrication d’une pièce réalisée par moulage contact est susceptible
d’être empiré par la mise sous vide et pourquoi ?
Q.6. Pourquoi les matériaux composites sont généralement perçus comme des matériaux
de haute performance ?
Q.7. Expliquez pourquoi les pièces faites par moulage sous vide devraient être plus
performantes (en théorie) que les pièces faites par moulage contact ? TCH 006 - Matériaux
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Q.8. En plus du problème identifié à la question 5, indiquez et expliquez deux
désavantages du moulage sous vide par rapport au moulage contact ?
Q.9. Le graphique suivant représente une courbe typique du changement de la
température d’un thermodurcissable qui polymérise (adapté de Réf. [1]). À quoi
correspondent les trois points du graphique ? Écrire et définir ces trois points.
TCH 006 - Matériaux
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Q.10. À quelle famille de polymère la résine époxy appartient-elle (thermoplastique ou
thermodurcissable) ?
Q.11. Identifier et expliquer trois facteurs (humains, matériels et environnementaux) qui
influencent la qualité d’une pièce de composite et deux difficultés liées { la mise en
œuvre des composites. TCH 006 - Matériaux
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ANNEXE 1 – PRÉPARATION DE LA RÉSINE
Masse de renforts : _____________________________________________
Masse de résine totale (masse de renforts × 2) : ____________________

13. Tableau 2 : Préparation de la résine (Quantité théorique et pratique)
Constituants Proportions Masse
Époxy 100
Durcisseur 28
Total 128 TCH 006 - Matériaux
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ANNEXE 2 – RÉFÉRENCES
[1] « Hanbook of composites », dirigé par George Lubin, Van Nostrand Reinhold
Company Inc., 1982.
[2] « SP Guide to Composites », disponible en HTML sur
http://www.bolton.ac.uk/CODATE/SPGuidetoComposites.pdf, visité le 9 octobre
2009.
[3] Fiche technique de l’agent démoulant FREKOTE 700-NC,
http://65.213.72.112/tds5/docs/FREK700-NC-EN.PDF, consulté le 9 octobre 2009.
[4] Fiche technique résine et durcisseur ProBuild Marine Epoxy Systems;
http://www.adtechplastics.com/ADTECH_TECH_SHEETS/Marine%202005/ProB
uild%20Tech.pdf, consulté le 9 octobre 2009.
[5] « ASM Handbook Online, Volume 21, Composites », disponible par les bases de
données de la bibliothèque de l’ÉTS,
http://products.asminternational.org/hbk/index.jsp, consulté le