Mouillage dynamique des substrats cellulosiques par des liquides modèles

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Continuous transverse permeability of fibrous media.

International audienceThe compaction of composite preforms and the flow of resin through the fibrous network take place simultaneously during the Resin Film Infusion process. Therefore there is a coupled loading of the porous reinforcements. A new experimental device to impose combinations of hydraulic and mechanical loadings (Hydro-Mechanical loadings) to fibrous preforms is used to evaluate the transverse permeability in a continuous manner (under Hydro-Mechanical conditions) for a flax mat, a flax non-crimped fabric, a carbon plain weave and a glass satin weave. For a 0.5 mm/min compression speed the continuous technique gives values similar to the ''classical" technique for the four composite reinforcements of very different nature. This suggests that it is possible to use the continuous technique to evaluate the transverse permeability behaviour of fibrous reinforcements (permeability vs. fibre volume) with a time reduction of about 8-10. Increasing the compression speed gives slowly decreasing continuous transverse permeability values

Les éco-matériaux : enjeux, perspectives

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Simplified theory of an active lift turbine with controlled displacement

It is presented in this article, a simplified theory of the active lift turbine which has been the subject of several patent[4, 5, 11]. A simplified theory is proposed to extend the Betz limit of the yield on vertical axis wind turbine. This work can be extended either on wind driven or marine current turbine. Based on kinetic energy calculation , that theory demonstrates that the radial force acting on the blade can be used to extend the maximum recoverable power, mainly by transforming a linear motion into a rotating motion. The geometry of this new type of vertical axis turbine is described. Finally the driving power is calculated through the tangential power coefficients. Consequences on the velocity variation generation and induced vibrations are exposed. Two parts is treated in this article : The calculation of power coefficient and the calculation natural modes of vibratio

Investigation of Thermal and Mechanical Properties of Three-Dimensional Braided Composite Materials

This paper investigates the thermal and mechanical properties of a composite made from a combination of 2063-epoxy resin and three different braided carbon-fiber fabric reinforcements. These fibres consist of HTS carbon, HTS carbon braided with nickel coated carbon and HTS carbon braided with nickel coated copper, respectively. The composites were manufactured through resin transfer molding (RTM) route. The thermal diffusivity of carbon fibers composites was measured at different temperature by using a flash method. The transverse and planar thermal conductivities were determined by measuring the specific heat, density and thermal diffusivities, respectively. The current research highlights the influence of adding nickel coated carbon and nickel-plated copper wires on the braided composites. The evaluation shows that the HTS carbon braided manufactured with nickel-plated copper wires presents higher in-plane thermal conductivity (in direction parallel of the fibres) when comparing to HTS carbon and HTS carbon braided manufactured with nickel coated carbon. The thermal conductivity benefits of those composite were achieved at the expenses of lower mechanical properties of braided composites investigated

Modeling Draw Process of Flax Fiber

International audienceIn this study we experimentally determined the length distributions of the fiber bundles after each drawing. The detailed analysis of bundles lengths distributions before and after each drawing made it possible to understand the modes of rupture and to determine their kinetics of shortening and refining. Interestingly, the refining of the rovings is accompanied by a decrease in the rate of bark (set of very hydrophilic compounds), which will promote the wetting of the fibers by the polymer during the implementation of the composite and thus will improve significantly the hydric behavior of the material

Etude de la dynamique de mouillage et démouillage de polymères à l'état fondu pour l'élaboration de biocomposites Study of dynamic wetting and dewetting phenomena with molten polymers for biocomposite processing

International audienceTheaimofthisstudywastosetanexperimentalprotocolinordertoidentifykeyparametersinwettingdynamicsduring liquid composite manufacturing. To validate the procedure, model materials were studied : cellulose films as substrates, andparaffinsandpolyethyleneglycolsasliquids.Theexperimentalprocedureconsistedofcharacterizingthesubstratesin termsofmorphologyandsurfacechemistry,showingthat,asafirstapproximation,itwaspossibletoconsidersubstratesas model surfaces without physico-chemical defects. The characterization of liquids as a function of temperature and molar mass was then performed, considering an additional issue : the molten state of polymers. Temperature conditions and molarmasswerethenconsideredinwettinganddewettingdynamic.Theresultswerewelldescribedbythehydrodynamic approach for a range of capillary numbers. Using these models, physical parameters were estimated, explaining the influenceoftemperatureandpolymerchainlengthsonwettingdynamics.Ce travail a pour objectif de calibrer un protocole de mesure permettant d'identifier les paramètres clés dans les phénomènes de dynamique de mouillage lors de la mise en oeuvre de composites. Pour valider la procédure, des matériaux modèles ont été étudiés : des films cellulosiques en tant que substrats, et des paraffines et polyéthylène glycols comme liquides. La procédure expérimentale a consisté à caractériser le substrat en termes de morphologie et de chimie de surface, en montrant qu'en première approximation on peut s'affranchir des hétérogénéités de surface. La caractérisation de liquides en fonction de la température et en fonction de la masse molaire a été ensuite analysée en prenant en compte l'état fondu des polymères. Les conditions de température et de masse molaire ont été ensuite considérées en dynamique de mouillage et demouillage. Les résultats ont bien été décrit par l'approche hydrodynamique pour un certain intervalle de valeur du nombre capillaire. Sur la base de ces modèles, des paramètres physiques ont été estimés, en précisant l'influence de la température et des longueurs de chaine de polymères sur la dynamique de mouillage. Abstract The aim of this study was to set an experimental protocol in order to identify key parameters in wetting dynamics during liquid composite manufacturing. To validate the procedure, model materials were studied : cellulose films as substrates, and paraffins and polyethylene glycols as liquids. The experimental procedure consisted of characterizing the substrates in terms of morphology and surface chemistry, showing that, as a first approximation, it was possible to consider substrates as model surfaces without physico-chemical defects. The characterization of liquids as a function of temperature and molar mass was then performed, considering an additional issue : the molten state of polymers. Temperature conditions and molar mass were then considered in wetting and dewetting dynamic. The results were well described by the hydrodynamic approach for a range of capillary numbers. Using these models, physical parameters were estimated, explaining the influence of temperature and polymer chain lengths on wetting dynamics

Analyse et modélisation de l'étirage de rubans de fibres végétales : exemple du lin pour des applications composites

International audienceDans l'industrie des matériaux composites, il est primordial que le titre des rubans de fibres (masse en gramme d'un kilomètre de fil, exprimé en tex) soit parfaitement maîtrisé car l'équilibre du tissu en dépend. Or, dans le cas des fibres végétales, le titre du ruban en sortie de peignage fluctue selon l'approvisionnement à l'entrée. L'étirage est le processus industriel qui consiste à affiner le ruban afin d'obtenir un titre plus faible et le plus régulier possible. Un fil plus fin donne une meilleure tenue et une grande souplesse au tissu, permet une infiltration plus facile de la résine à coeur et procure une structure plus homogène au composite, ce qui améliore ses performances mécaniques et sa durée de vie. Au cours des étirages successifs, les faisceaux de fibres sont sollicités en tension, compression et cisaillement plan, d'où une dégradation de la tenue mécanique des rubans secs, ce qui peut amener à des ruptures intempestives au cours du tissage. Il est donc important de comprendre l'évolution de la morphologie et des propriétés mécaniques des faisceaux de fibres en fonction des étirages successifs. Dans cette étude nous avons déterminé expérimentalement les distributions des longueurs des faisceaux de fibres après chaque étirage [1]. L'analyse détaillée des variations de longueur des faisceaux avant et après chaque étirage a permis de comprendre leur mode de rupture et de déterminer la cinétique de raccourcissement. Il ressort que pour un rang d'étirage donné, la sévérité du peignage n'a pas d'influence sur les longueurs des faisceaux de fibres. De même, l'analyse des variations des sections des faisceaux avant et après chaque étirage a permis de déterminer le nombre de divisions moyen par faisceau et d'expliciter la cinétique de réduction des sections. La corrélation de ces deux cinétiques d'endommagement des faisceaux a permis de modéliser l'affinage du lin, i.e. l'évolution du rapport d'aspect des faisceaux au cours de l'étiage (Fig. 1). De façon plus concrète, l'affinage des rubans s'accompagne d'une diminution du taux d'écorces (ensemble de tissus très hydrophiles), ce qui favorisera le mouillage des fibres par le polymère pendant la mise en oeuvre du composite et améliorera notablement son comportement hydrique [2]. L'analyse du comportement mécanique des rubans de fibres obtenus aux différentes étapes de l'étirage renseigne sur la sévérité de ce processus qui in fine réduit fortement les variabilités des propriétés rapportées par différents auteurs dans le cas des fibres unitaires [3, 4]. Ces résultats indiquent que les fibres végétales peuvent être utilisées de façon fiable pour la fabrication de pièces semi-structurelles