Composites à fibres longues de lin : évaluation des procédés par infiltration

Flax fiber composites : evaluation of LCM processes

• Auteur / Autrice : Christopher Re
• Direction : Joël Bréard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique - spécialité matériaux
• Date : Soutenance le 29/06/2012
• Etablissement(s) : Le Havre
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire ondes et milieux complexes (Le Havre, Seine-Maritime)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Binétruy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Jacquemin, Christophe Baley, Claudine Morvan, Moussa Gomina, Laurent Bizet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Jacquemin, Christophe Baley

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères biosourcés

Fibres naturelles

Propriétés mécaniques

Lin

Mots clés libres

Ecocomposites

Lin

Fibre

Liquid Composite Molding

Résumé

Ce travail est une contribution à l’amélioration des écocomposites élaborés par infiltrationdans une préforme de fibres naturelles dans des procédés de type LCM (Liquid CompositeMolding).Des travaux expérimentaux et théoriques se sont concentrés sur le choix du couplefibre/matrice. Ce couple détermine non seulement les caractéristiques mécaniques del’écocomposite obtenu via leurs caractéristiques respectives mais aussi via l’adhésion àl’interface. La mouillabilité au niveau microscopique et l’imprégnation au niveaumésoscopique sont directement reliées à ce choix. Il est cependant possible de modifier lafibre ou la matrice par traitement afin d’améliorer leur compatibilité.Des essais des remontée capillaire dans des fibres et des mèches de lin ont permis de mettreen évidence l’importance de la répartition en faisceaux durant l’imprégnation des mèches. Lesrésultats obtenus lors de l’infiltration de préformes à fibres de lin à pression ou à débitimposés et constants montrent l’importance des forces capillaires dans une partie desmécanismes d’écoulement de liquides. Dans ce type d’expérimentation, l’architecture autravers de la répartition micro/macropores de la préforme joue un rôle prépondérant dansl’infiltration. Il parait donc indispensable d’adapter les paramètres textiles vis-à-vis desprocédés de type LCM pour appliquer ces derniers aux fibres naturelles. Afin d’éviterl’influence de la polymérisation de la matrice durant l’imprégnation, des liquides modèlesavec des caractéristiques proches des matrices sont utilisés pour les différentesexpérimentations. Les résultats ont ensuite été validés avec un essai sur une matrice polymèrebiosourcée.

This work is a contribution to improve ecocomposites elaborated by impregnation of apolymer matrix in a natural fibrous preform by LCM processes.Experimental and theorical works focus on the fibre/matrix pair. This pair determines not onlythe mechanical characteristics of the composite by their own characteristics but also by theadhesion between the two components. Fibre and matrix have also an impact on wettability atmicroscopic scale and impregnation at mesoscopic scale. Both can be modified by treatmentto have a better compatibility for adhesion.Capillary rise experiments have been performed on fibers and yarns. These tests emphasizethe effect of bundles in flax yarns on capillary impregnation. At the scale of flax fabric,impregnation experiments driven by constant pressure or contant flow rate show the influenceof capillary pressure over liquid flow. Architecture of the fibrous preform and especiallyrepartition of micropores and macropores plays an important role over liquid impregnation.Therefore, the adaptation of natural fibre textiles is essential to optimize impregnation duringLCM process. To avoid the influence of matrix polymerization during impregnation, allexperiments have been performed with model liquids whose characteristic are close to matrixone’s. Results are then validated with a biosourced polymer matrix.