Influence du vieillissement marin sur l'endommagement en sollicitation hors plan de bordé de bateau de course = Influence of sea water aging on damage development in racing boat hull under inplane shear loading.

National audienceNous avons étudié l'influence du vieillissement en eau de mer d'échantillons de stratifiés carbone/époxy provenant de la structure de voilier de course. D'abord, afin d'établir une référence pour la suite de l'étude, les cinétiques de prise de masse d'eau ont été déterminées à 5 températures (4°, 20°, 40°, 60°,80°C), ainsi que l'influence de l'immersion sur les propriétés mécaniques et sur l'endommagement. Ensuite différents domaines ont été étudiés : l'incidence de la protection de type peinture et enduit sur la prise de masse, l'évolution des propriétés mécaniques et l'endommagement de plaques issues de la même structure a été étudiée. Nous avons montré que la peinture époxy utilisée pour le revêtement des voiliers présentait des propriétés barrières retardant la diffusion de l'eau et la diminution des propriétés mécaniques. L'influence du nombre de couche de peinture n'est pas négligeable, allant même à légèrement modifier l'endommagement. En complément, une peinture anticorrosion couvrant les quilles des monocoques fut testée, on note que la diminution de propriété ne suit pas la prise de masse. Par ailleurs, des plaques protégées par un enduit ont également été vieillies et analysées

Macroscopic Analysis of Interfacial properties of Flax/PLLA biocomposites

International audienceThis study presents results from a study of the mechanical behaviour of flax reinforced Poly(L-Lactic Acid) (PLLA) under in-plane shear and mode I interlaminar fracture testing. Slow cooling of the unreinforced polymer has been shown to develop crystalline structure, causing improvement in matrix strength and modulus but a drop in toughness. The in-plane shear properties of the composite also drop for the slowest cooling rate, the best combination of in-plane shear performance and delamination resistance is noted for an intermediate cooling rate, (15.5°C/min). The values of G obtained at this cooling rate are higher than those for equivalent glass/polyester composites. These macro-scale results have been correlated with microdroplet interface debonding and matrix characterization measurements from a previous study. The composite performance is dominated by the matrix rather than the interface

Etude de la liaison interfaciale fibre de lin/acide poly(L-lactique) = Study of interfacial bonding of Flax fibre/Poly(L-lactide)

National audienceL'utilisation de matériaux composites à matrice Polyester renforcés par des fibres de verre soulève de plus en plus de questions tant au niveau sanitaire qu'environnementale. Une alternative consiste à développer des composites entièrement bio-basé, recyclables en fin d'usage [1] et biocompostables en fin de vie [2], avec des propriétés mécaniques élevées [1, 3] et un impact environnementale faible. Peu de travaux décrivent les propriétés de la zone interfaciale de biocomposites alors que l'amélioration des performances mécaniques demande une meilleure compréhension de cette zone. Ainsi ce travail décrit la caractérisation interfaciale à l'échelle microscopique d'un système Fibre de lin/Poly(lactique) acide à l'aide du test de déchaussement de microgoutte. Différents traitements thermiques (refroidissement et recuit) sont réalisés afin de mieux cerner l'influence de la morphologie de la matrice et des contraintes résiduelles sur les propriétés interfaciales. Différents modèles micromécaniques sont utilisés pour évaluer la résistance de l'interface au cisaillement. Lorsque le refroidissement est lent, une amélioration des propriétés est observée Celle-ci est provoquée par une cristallisation importante ainsi que par la présence d'une phase transcristalline. Un recuit du PLLA (refroidit à l'air et donc quasi amorphe) est réalisé en dessous de sa température de transition vitreuse. Les contraintes internes résiduelles sont ainsi relaxées provoquant alors une diminution nette des propriétés de l'interface

Analysis of the film stacking processing parameters for PLLA/flax fibre biocomposites

International audienceNowadays, the market demand for environmentally friendly materials is rapidly increasing. Biodegradable fibres and biodegradable polymers mainly extracted from renewable resources are expected to be a major contribution to the production of new industrial high performance biodegradable composites, partially solving the problem of waste management. At the end of its lifetime, a structural biodegradable composite can be crushed and recycled through a controlled industrial composting process. Bodros et al. [1] showed that biodegradable PLLA (L-polylactide acid)/flax fibres mat composites exhibiting specific tensile properties equivalent to glass fibre polyester composites can be manufactured by an un-optimised film stacking process. In our study, the process has been investigated more extensively. Indeed, the compaction of flax mats requires a higher load than for glass mats of similar areal weight. The transverse permeability of flax mats has also been shown to be lower than for glass mats. In both cases, this is due to a higher degree of entanglement of the flax fibres within the mat. However, the range of permeability and compressibility values of the flax mats are well within the values that allow a good through-thethickness impregnation. Flax fibres cannot sustain long exposures at the impregnation temperature of the mats by PLLA resin. Through-the-thickness impregnation of flax mats processes such as film stacking are more suitable than in-plane impregnation processes such as Resin Transfer Molding because the flow of resin is limited on short distances and allows short times of impregnation

Béton de chanvre : Effet du dosage en granulat sur les propriétés thermique et mécanique.

International audienceLa préfabrication d'éléments de construction composés de béton de chanvre, mélange chaux-chanvre, montre que leur compactage à l'état frais conduit à une amélioration notable de leur qualité à l'état sec : meilleures caractéristiques mécaniques et qualités de parement. Cette étude explore des domaines où le granulat est très fortement compacté, jusqu'à 500 kg/m3, pour évaluer la faisabilité de réaliser des éléments porteurs. Afin de mieux maîtriser ce processus de mise en oeuvre, une matrice cylindrique instrumentée a été utilisée pour étudier le comportement mécanique et les caractéristiques de différentes formulations. La teneur en eau du mélange, ressort comme un paramètre déterminant, puisqu'elle tend à augmenter le coefficient de frottement du matériau et par voie de conséquence, réduire l'efficacité du compactage. Ce procédé permet de substituer efficacement du liant (chaux + eau), qui présente l'inconvénient d'être la phase la plus conductrice thermiquement et d'avoir le plus d'impact sur l'environnement, par des granulats végétaux compressibles. En effet, de meilleures résistances mécaniques et des conductivités thermiques semblables sont obtenues, in fine sur des matériaux matures, avec moins de liant par volume unitaire et des dosages en granulats plus importants. Un tel procédé par compactage s'avère donc pertinent sur un plan qualitatif et environnemental

Etude des mécanismes d'adhérence entre une fibre de lin et le PLLA- Influence d'un traitement faiblement impactant à l'eau

International audienceLes travaux présentés dans cet article s'intéressent aux conséquences d'un traitement à l'eau pour nettoyer la surface des fibres de lin sur la résistance en traction des fibres élémentaires et sur la qualité de la liaison lin/biopolymère (PLLA). Le nettoyage des fibres de lin par de l'eau (72h à 23°C) est peu agressif car il induit une faible diminution des propriétés mécaniques en traction. La contrainte de cisaillement interfaciale est déterminée par des essais de déchaussement de microgouttes de PLLA sur fibres unitaires de lin. Globalement, la résistance interfaciale mesurée est du même ordre de grandeur que celle des systèmes verre/polyester. Le traitement à l'eau améliore sensiblement la contrainte de cisaillement interfaciale ainsi que la contrainte de frottement interfaciale après déchaussement notamment à cause du " lessivage " de certains composés faiblement adhérents. Deux types de comportement ont été observés, le premier avec un frottement après déchaussement quasi constant et l'autre non constant. Ces deux comportements correspondent à des mécanismes de rupture différents, le premier est une rupture interfaciale et l'autre est une rupture en partie cohésive par pelage de la fibre de lin. La contribution de ces mécanismes de pelage aux propriétés mécaniques est encore difficile à élucider du fait de la dispersion des résultats

Flax (Linum usitatissimum L.) Fibers for Composite Reinforcement: Exploring the Link Between Plant Growth, Cell Walls Development, and Fiber Properties

Due to the combination of high mechanical performances and plant-based origin, flax fibers are interesting reinforcement for environmentally friendly composite materials. An increasing amount of research articles and reviews focuses on the processing and properties of flax-based products, without taking into account the original key role of flax fibers, namely, reinforcement elements of the flax stem (Linum usitatissimum L.). The ontogeny of the plant, scattering of fiber properties along the plant, or the plant growth conditions are rarely considered. Conversely, exploring the development of flax fibers and parameters influencing the plant mechanical properties (at the whole plant or fiber scale) could be an interesting way to control and/or optimize fiber performances, and to a greater extent, flax fiber-based products. The first part of the present review synthesized the general knowledge about the growth stages of flax plants and the internal organization of the stem biological tissues. Additionally, key findings regarding the development of its fibers, from elongation to thickening, are reviewed to offer a piece of explanation of the uncommon morphological properties of flax fibers. Then, the slenderness of flax is illustrated by comparison of data given in scientific research on herbaceous plants and woody ones. In the second section, a state of the art of the varietal selection of several main industrial crops is given. This section includes the different selection criteria as well as an overview of their impact on plant characteristics. A particular interest is given to the lodging resistance and the understanding of this undesired phenomenon. The third section reviews the influence of the cultural conditions, including seedling rate and its relation with the wind in a plant canopy, as well as the impact of main tropisms (namely, thigmotropism, seismotropism, and gravitropism) on the stem and fiber characteristics. This section illustrates the mechanisms of plant adaptation, and how the environment can modify the plant biomechanical properties. Finally, this review asks botanists, breeders, and farmers’ knowledge toward the selection of potential flax varieties dedicated to composite applications, through optimized fiber performances. All along the paper, both fibers morphology and mechanical properties are discussed, in constant link with their use for composite materials reinforcement

A Review of Permeability and Flow Simulation for Liquid Composite Moulding of Plant Fibre Composites

Liquid composite moulding (LCM) of plant fibre composites has gained much attention for the development of structural biobased composites. To produce quality composites, better understanding of the resin impregnation process and flow behaviour in plant fibre reinforcements is vital. By reviewing the literature, we aim to identify key plant fibre reinforcement-specific factors that influence, if not govern, the mould filling stage during LCM of plant fibre composites. In particular, the differences in structure (physical and biochemical) for plant and synthetic fibres, their semi-products (i.e., yarns and rovings), and their mats and textiles are shown to have a perceptible effect on their compaction, in-plane permeability, and processing via LCM. In addition to examining the effects of dual-scale flow, resin absorption, (subsequent) fibre swelling, capillarity, and time-dependent saturated and unsaturated permeability that are specific to plant fibre reinforcements, we also review the various models utilised to predict and simulate resin impregnation during LCM of plant fibre composites

Investigations by AFM of Ageing Mechanisms in PLA-Flax Fibre Composites during Garden Composting.

PLA-flax non-woven composites are promising materials, coupling high performance and possible degradation at their end of life. To explore their ageing mechanisms during garden composting, microstructural investigations were carried out through scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). We observe that flax fibres preferentially degrade 'inwards' from the edge to the core of the composite. In addition, progressive erosion of the cell walls occurs within the fibres themselves, 'outwards' from the central lumen to the periphery primary wall. This preferential degradation is reflected in the decrease in indentation modulus from around 23 GPa for fibres located in the preserved core of the composite to 3-4 GPa for the remaining outer-most cell wall crowns located at the edge of the sample that is in contact with the compost. Ageing of the PLA matrix is less drastic with a relatively stable indentation modulus. Nevertheless, a change in the PLA morphology, a significant decrease in its roughness and increase of porosity, can be observed towards the edge of the sample, in comparison to the core. This work highlights the important role of intrinsic fibre porosity, called lumen, which is suspected to be a major variable of the compost ageing process, providing pathways of entry for moisture and microorganisms that are involved in cell wall degradation