Contribution à l'étude des propriétés d'un composite PP/lin mis en oeuvre par extrusion

International audienceLe comportement mécanique d'un composite polypropylène (PP) renforcé avec des fibres de lin extrudé sous forme de bande plate a été étudié et comparé à celui du PP/talc. Ces mêmes matériaux ont aussi été injectés et leur propriétés comparées à celles des pièces extrudées. Les propriétés mécaniques et leur microstructure ont été étudiées après transformation. L'utilisation des fibres de lin comme renfort permet de dépasser les propriétés mécaniques du PP/talc tout en permettant une diminution du retrait et de la masse volumique. L'ajout d'anhydride maléique a permis une nette amélioration des performances grâce à l'amélioration de l'interface fibres/matrice. Les matériaux injectés présentent de meilleures caractéristiques mécaniques que ceux extrudés grâce à une meilleure orientation des fibres et une plus faible porosité

Unravelling the consequences of ultra-fine milling on physical and chemical characteristics of flax fibres

In recent years, lignocellulosic biomass has been increasingly used in various applications, often replacing petro-sourced materials. While for many of these applications the plant materials require coarse milling, some new applications for green chemistry, bio-energy and bio-packaging necessitate comminution to obtain very finely calibrated particles (below 200 m in size). This milling step is not inconsequential for lignocellulosic materials and can influence the physical (size, shape) and chemical characteristics (cellulose crystallinity, composition) of the powder. However, these different effects are still poorly understood. In this work, we study and elucidate the impact of intense and ultra-fine milling on the physico-chemical properties of plant fibres. Flax was chosen for this study because of its well-described hierarchical structure and biochemical composition in literature, making it a model material. Our main results evidence a strong impact of 0 to 23hrs ball milling on flax fibre morphology, especially on fibre aspect ratio falling from 20 to 5 but also on cell wall ultrastructure and composition. Cellulose content and crystallinity significantly decrease with milling time, leading to higher water sorption and lower thermal stability.The authors also thank the French national research Network ‘GDR 3710 INRA/ CNRS SYMBIOSE – Synthons et matériaux biosourcés’, for its financial suppor

Etude en rupture d'un composite à fibres végétales d'Alfa

National audienceThe behavior under monotonic loading of reinforced natural fibre composites begins to be fairly well known today. However, the fracture behavior is still poorly controlled. This work describes a numerical approach developed to simulate the propagation mechanism of a matrix crack in natural fibre reinforced composites.To this end, the fracture behavior of a REV; constituted of alfa fibre, with linear anisotropic behavior, surrounded by a matrix with non-linear viscoelastic behavior, was investigated using a finite element model. The analysis of the fracture behavior of the composite alfa fibre / epoxy resin shows that under uniaxial longitudinal or transverse load to the fibre, a crack initiated in the matrix is propagated perpendicularly to the direction of the load. Near the interface, the energy release rate decreases and this energy is higher in the presence of interfacial debonding areas generated by problems of fibre wettability. Reaching the interface, the crack is either blocked or deflected. Once deflected, the crack propagates along the interface and causes the complete debonding of the fibre.Le comportement sous chargement monotone des composites renforcés par des fibres naturelles commence à être assez bien connu aujourd'hui. Cependant, le comportement à la rupture est encore mal maîtrisé. Le présent travail décrit une approche numérique développée pour simuler le mécanisme de propagation d'une fissure matricielle à l'interface fibre végétale alfa / résine époxy dans les composites à matrice polymère. A cette fin, le comportement à la rupture d'un VER constitué d'une fibre unitaire d'alfa, de comportement linéaire anisotrope, entourée d'une matrice de comportement non linéaire viscoélastique, a été étudié à l'aide d'un modèle éléments finis. L'analyse du comportement à la rupture du composite fibre alfa/résine époxy montre que sous l'action d'un chargement uniaxial, longitudinal ou transversal par rapport à la fibre, une fissure initiée dans la matrice se propage perpendiculairement au sens de la sollicitation. Au voisinage de l'interface, le taux de restitution d'énergie diminue et ce taux est plus élevé en présence de zones de non adhésion générées par des problèmes de mouillages. Arrivée à l'interface, la fissure est soit bloquée soit déviée. Une fois déviée, la fissure se propage le long de l'interface et entraîne la décohésion de la fibre

Beating of hemp bast fibres: an examination of a hydro-mechanical treatment on chemical, structural, and nanomechanical property evolutions

In this study, a gradually increased hydro-mechanical treatments duration were applied to native hemp bast fibres with a traditional pulp and paper beating device (laboratory Valley beater). There is often a trade-off between the treatment applied to the fibres and the effect on their integrity. The multimodal analysis provided an understanding of the beating impact on the fibres at multiple scales and the experimental design made it possible to distinguish the effects of hydro- and hydro-mechanical treatment. Porosity analyses showed that beating treatment doubled the macroporosity and possibly reduced nanoporosity between the cellulose microfibrils. The beating irregularly extracted the amorphous components known to be preferentially located in the middle lamellae and the primary cell walls rather than in the secondary walls, the overall increasing the crystallinity of cellulose from 49.3 % to 59.1 %, but a non-significant change in the indentation moduli of the cell wall was observed. In addition, beating treatments with two distinct mechanical severities showed a disorganization of the cellulose conformation, which significant dropped the indention moduli by 11.2 GPa and 8.4 GPa for 10 and 20 minutes of Valley beater hydro-mechanical treatment, respectively, compared to hydro-treated hemp fibres (16.6 GPa). Pearson’s correlation coefficients between physicochemical features and the final indentation moduli were calculated. Strong positive correlations were highlighted between the cellulose crystallinity and rhamnose, galactose and mannose as non-cellulosic polysaccharide components of the cell wall

Recycling composites materials reinforced with plant fibres

Article de magazine professionnel : JEC Composites Magazin

Apport de la nanoindentation pour la caractérisation mécanique de fibres végétales

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