Les composites se distinguent comme des alternatives légères et performantes pour remplacer pour remplacer les métaux, connus pour être lourds et à forte intensité carbone dans de nombreux secteurs.
Mais leur recyclabilité en fin de vie est un véritable défi, la majorité des résines pour composites utilisées aujourd’hui étant thermodurcissables, sans aucune possibilité de les récupérer en les chauffant. Arkema depuis de nombreuses années a donc fait le choix de développer une offre et une expertise unique au monde dans les résines thermoplastiques qui permettent de fabriquer des pièces composites recyclables. Des acteurs majeurs du secteur du nautisme et de l’aéronautique ont déjà adopté avec succès ces matériaux.
Qu'est-ce qu'un matériau composite ?
Un matériau composite est défini comme la combinaison synergique d'au moins deux matériaux non miscibles, c'est-à-dire des matériaux qui ne peuvent pas se dissoudre l'un dans l'autre. Ensemble, ces matériaux forment un troisième matériau, le composite, dont les propriétés dépassent la somme des propriétés de ses constituants individuels. Les éléments clés d'un matériau composite sont :
- la matrice, qui est le matériau qui sert de liant et donne sa forme à l'objet final. Dans l'industrie moderne, il s'agit souvent d'un polymère, une catégorie de matériaux dans laquelle Arkema possède une expertise de pointe ;
- et le renfort, qui est l'élément dispersé dans la matrice et qui confère au composite ses propriétés structurelles. Son rôle est de supporter les contraintes mécaniques exercées sur le composite. Les renforts les plus courants sont les fibres, notamment de verre, de carbone ou, dans certains cas, des fibres naturelles telles que le chanvre ou le lin.
L'interface entre ces deux composants est également un élément crucial. L'adhérence entre la matrice et le renfort doit être forte pour que la synergie fonctionne et que le composite atteigne les propriétés souhaitées.
En combinant les propriétés complémentaires de leurs matériaux constitutifs, les composites polymères renforcés de fibres présentent des caractéristiques uniques. Ils offrent une combinaison de rigidité et de résistance élevées, et ils résistent également à la fatigue due aux charges ou aux vibrations répétées, ce qui constitue un avantage majeur lorsqu'ils sont utilisés dans des composants structurels à grande échelle tels que les pales d'éoliennes.
Grâce à leur légèreté, les composites peuvent remplacer les pièces métalliques, qui sont intrinsèquement plus lourdes, tout en conservant une résistance et des performances comparables. Cette propriété est particulièrement précieuse dans des secteurs tels que l'aérospatiale, où elle peut entraîner une réduction significative des émissions de CO2.
Enfin, de par leur nature même, les composites sont conçus pour être « sur mesure ». Dès leur assemblage, les couches de fibres sont disposées de manière à résister précisément aux forces auxquelles la pièce finale sera soumise. « Les ingénieurs concepteurs analysent les cas de charge de la pièce dans les conditions de service, puis déterminent l'orientation des fibres et le nombre de couches », explique Jérôme Pascal, responsable technique et développement commercial pour Kepstan® PEKK chez Arkema. « Cette fabrication, adaptée à l'usage prévu, est inscrite dans l'ADN même des composites. » Cette conception optimisée et ciblée contribue également à une plus grande productivité en réduisant l'utilisation de matériaux et en rationalisant les processus de fabrication.
Le résultat : des performances mécaniques supérieures et une réduction significative de la consommation de matériaux.
Arkema, expert dans la chaîne de valeur des composites thermoplastiques
Pour Arkema, le marché des composites représente un secteur d'avenir dans lequel il renforce progressivement sa présence. Le Groupe se positionne en amont de la chaîne de valeur des composites, en se spécialisant dans la conception de polymères pouvant être utilisés comme matrices composites et fabrique également des produits semi-finis en assemblant ses propres matrices polymères avec des fibres (par exemple des fibres de carbone) provenant d'autres partenaires industriels.
La division Adhésifs d'Arkema, Bostik, quant à elle renforce propose des technologies adhésives sur mesure qui interviennent plus en aval dans la chaîne de valeur, une fois les pièces composites fabriquées. Ces pièces ne pouvant être soudées ou boulonnées sans risque de détérioration, des adhésifs structuraux sont indispensables. Bostik propose une large gamme.
Enfin, Arkema vise à apporter des innovations de pointe grâce à une offre unique de polymères thermoplastiques pour créer des matrices composites. Historiquement, le marché des composites a été dominé par les résines thermodurcissables. Si ces résines sont résistantes, elles présentent un inconvénient majeur : une fois durcies, elles deviennent définitivement figées et ne peuvent être fondues pour être réutilisées. En revanche, les résines thermoplastiques une fois durcies peut être chauffées et réutilisées sans perdre leurs propriétés d'origine.
Les thermoplastiques sont également intrinsèquement plus résistants que les thermodurcissables, ce qui signifie qu'ils résistent mieux à la propagation des fissures. Enfin, leur réactivité à la chaleur rend les thermoplastiques plus malléables, ce qui leur permet d'être remodelés même après la fabrication de la pièce composite.
Le portefeuille d’Arkema pour le secteur des composites
L'une des solutions clés d'Arkema pour le marché des composites est la résine thermoplastique Elium®.
Ce matériau offre un avantage technique majeur : la dépolymérisation, qui permet un recyclage chimique quasi parfait. Pour récupérer la résine, il suffit de la chauffer et elle reprend son état liquide d'origine. Ce processus permet également de récupérer les fibres intactes et de les réutiliser, ce qui est crucial compte tenu de leur coût élevé et de leur production souvent très émettrice de carbone. »
Cette approche s'inscrit dans la stratégie globale d'éco-conception d'Arkema.
Nos adhésifs structuraux à base de méthacrylate de méthyle partagent la même base chimique que la résine Elium®. Cela leur permet de ne pas contaminer la résine lorsqu'elle est fondue, un risque associé aux adhésifs époxy plus traditionnels, et contribue à préserver sa recyclabilité. Une telle compatibilité est essentielle pour un traitement efficace des matériaux composites en fin de vie. »
Au-delà de sa recyclabilité, la résine Elium® permet de concevoir des pièces légères mais résistantes, ce qui en fait un matériau à fort potentiel pour un large éventail d'applications.
L'industrie nautique, en particulier, utilise déjà largement cette résine.
Début 2025, Arkema a officiellement conclu une alliance industrielle avec plusieurs acteurs majeurs du secteur nautique, dont Beneteau, fabricant mondial de voiliers et de bateaux à moteur. L'objectif de ce partenariat : accélérer la transition vers une industrie nautique circulaire, notamment en permettant la fabrication de bateaux à partir de matériaux composites recyclés. De nombreux projets ont déjà vu le jour grâce à cette collaboration, comme l'Oceanis Yacht 60, le premier modèle de série Beneteau construit à partir de la résine Elium® : le matériau apporte performances et confort à la coque du bateau tout en le rendant plus durable et plus facile à recycler en fin de vie. Auparavant, les solutions composites d'Arkema avaient déjà établi des liens avec l'industrie nautique par l'intermédiaire du chantier Neo Sailing Technologies (anciennement Lalou Multi) qui avait utilisé la résine acrylique liquide Elium® pour concevoir le trimaran de course Ocean Fifty Arkema.
Grâce à ses propriétés uniques, la résine Elium® apporte une solution au problème croissant des « cimetières marins ». À la fin de leur vie, les bateaux fabriqués à partir de résines thermodurcissables ne peuvent pas être recyclés chimiquement et finissent abandonnés dans les ports ou sur les plages. Grâce à la résine thermoplastique liquide Elium®, ces bateaux peuvent désormais être recyclés et entrer dans un cycle d'économie circulaire, plutôt que de devenir des déchets permanents.
Dans le secteur aérospatial, les matériaux composites transforment la conception et la construction des avions. En remplaçant les métaux traditionnels tels que l'aluminium ou le titane, ils permettent de réduire le poids des composants de 20 à 50 %[1] , ce qui contribue à diminuer la consommation de carburant et les émissions de CO2 des avions. Leur excellente résistance à la fatigue leur confère également une durée de vie plus longue, rendant les avions à la fois plus efficaces et plus durables.
Le Kepstan® PEKK d'Arkema est l'un des matériaux à l'origine de cette évolution. Doté d'une résistance mécanique exceptionnelle et d'un point de fusion compris entre 300 et 360 °C selon le grade, il offre une alternative à certaines pièces métalliques, en particulier lorsqu'il est associé à des fibres de carbone. Déjà utilisé dans les composants aéronautiques, le Kepstan® PEKK apporte des avantages essentiels pour les fabricants : les cycles de production peuvent passer de plusieurs heures à quelques minutes, ce qui permet d'augmenter les cadences de fabrication, tandis que la possibilité de remodeler et de souder les composites thermoplastiques offre une nouvelle liberté de conception et des gains de poids supplémentaires. Sa nature thermoplastique offre également la possibilité de les recycler.
Cette dynamique se reflète dans le projet HELUES mené en collaboration avec Hexcel, qui se concentre sur le développement de solutions composites thermoplastiques de nouvelle génération pour les structures aéronautiques. Plusieurs de ces innovations sont actuellement en cours de qualification par les principaux constructeurs aéronautiques, en vue d’avions plus légers, moins consommateurs de carburants et plus durables.
[1] Du métal aux composites : comment les matériaux révolutionnent l'aéronautique - aviationweek.com - 2025
Enfin, Arkema développe les bandes UDX® PA11, composées de fibres de carbone unidirectionnelles imprégnées d'une matrice polymère thermoplastique : ces bandes sont des produits semi-finis dans lesquels les fibres sont toutes alignées dans la même direction afin d'optimiser la résistance et la rigidité le long de l'axe de charge principal.
Les bandes UDX® PA11 sont composées d'une matrice thermoplastique 100 % biosourcée et recyclable dérivée du polyamide 11. Ce matériau permet de produire des pièces composites légères, performantes et plus durables, notamment pour les applications dans les domaines de la mobilité, du sport et du stockage de l'hydrogène.
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