Comparaison microstructurale et mécanique de polypropylènes-choc recyclés : suivi de l'endommagement et du vieillissement

International audienceCette étude porte sur des polypropylènes (PP)-chocs provenant du recyclage de pare-chocs de véhicules hors d'usage. Deux voies sont étudiées pour l'utilisation du matériau recyclé : soit en mélange avec du matériau neuf, soit après un traitement spécifique (TR) visant à éliminer la peinture. Des différences microstructurales ont été identifiées par DSC et DMA entre les différents PP-chocs étudiés. Ces matériaux soumis à des essais de traction s'endommagent par cavitation ; cet endommagement a été suivi et quantifié à différents stades de déformation à partir des mesures de variation de volume. Le matériau résultant du mélange présente une meilleure ductilité et un endommagement très légèrement retardé par rapport au matériau recyclé seul. Le traitement TR semble plus prometteur au niveau du comportement mécanique car il conduit à des matériaux encore plus ductiles et présentant un endommagement nettement retardé. Par ailleurs, le vieillissement thermique à 80°C de ces matériaux n'entraîne pas, après six à dix-huit mois de suivi, de variation significative au niveau des caractéristiques mécaniques et de l'endommagement, ce qui témoigne d'une très bonne stabilité de ces PP-chocs recyclés

Surface modification of flax yarns by enzymatic treatment and their interfacial adhesion with thermoset matrices

The aim of this study was to assess the effects of commercially available and relatively inexpensive enzyme preparations based on endo 1,4-β-xylanase, pectinase and xyloglucanase on the thermal (TGA), morphological (SEM), chemical (FT-IR) and mechanical (single yarn tensile tests) properties of flax yarns. The preparation based on pectinase and xyloglucanase provided the best results, resulting in the effective removal of hydrophilic components such as hemicellulose and pectin, the individualization of yarns and increased thermal stability at the expense of a reduction in mechanical properties, depending on the treatment parameters. Single yarn fragmentation tests pointed out an improved interfacial adhesion after enzymatic treatment, with reduced debonding length values of 18% for an epoxy matrix and up to 36% for a vinylester resin compared to untreated flax yarns

Multi scale analysis by acoustic emission of damage mechanisms in natural fibre woven fabrics/epoxy composites.

This paper proposes to develop an experimental program to characterize the type and the development of damage in composite with complex microstructure. A multi-scale analysis by acoustic emission has been developed and applied to hemp fibre woven fabrics/epoxy composite. The experimental program consists of tensile tests performed on single yarn, neat epoxy resin and composite materials to identify their AE amplitude signatures. A statistical analysis of AE amplitude signals has been realised and correlated with microscopic observations. Results have enabled to identify three types of damage in composites and their associated AE amplitudes: matrix cracking, interfacial debonding and reinforcement damage and fracture. Tracking of these damage mechanisms in hemp/epoxy composites has been performed to show the process of damage development in natural fibre reinforced composites

Recyclage de pare-chocs automobiles : caractérisations microstructurale et mécanique avec suivi de l’endommagement

Cette étude porte sur des pare-chocs recyclés à base de polypropylène-choc. Les matériaux sont soit issus des rebuts de production de pare-chocs neufs, peints ou non, soit issus de pare-chocs de véhicules hors d’usage (VHU) ayant subi un tri standard ou très sélectif. Des différences microstructurales ont été identifiées, par DSC et DMA, entre les matériaux issus des rebuts de production et ceux provenant de VHU. Ces matériaux recyclés soumis à des essais de traction s’endommagent par cavitation; cet endommagement a été suivi et quantifié à différents stades de déformation à partir de mesures de variation de volume. Pour une déformation donnée, les matériaux issus de VHU s’endommagent plus que ceux issus des rebuts de production. De plus, le rôle néfaste de la peinture sur la tenue en déformation a été mis en évidence. Enfin, la sélectivité du tri ne semble pas être un critère influant sur les caractéristiques mécaniques en traction et sur l’endommagement

Analyse multi-échelle du comportement mécanique de composites tissés à fibres de chanvre. Comparaison avec le lin et le verre

Ce travail propose une analyse multi-échelle de la structure et du comportement mécanique de composites chanvre/époxy à renforts tissus. Une comparaison systématique est effectuée avec des composites tissés verre/époxy et lin/époxy. Les structures des fils de verre, de lin et de chanvre ont été analysées. Des analyses statistiques ont été utilisées pour étudier leur comportement mécanique. Un modèle analytique en trois étapes permettant d’estimer les propriétés mécaniques de ces matériaux a été mis en place en partant des propriétés des constituants élémentaires de la fibre : les fibrilles de cellulose, la lignine et l’hémicellulose. La variabilité des fibres naturelles a été intégrée à ce modèle en utilisant les résultats expérimentaux. Les résultats obtenus avec ce modèle permettent d’obtenir une estimation des caractéristiques mécaniques des composites chanvre/époxy à renfort tissu

Comparaison microstructurale et mécanique de polypropylènes-choc recyclés : suivi de l'endommagement et du vieillissement

International audienceCette étude porte sur des polypropylènes (PP)-chocs provenant du recyclage de pare-chocs de véhicules hors d'usage. Deux voies sont étudiées pour l'utilisation du matériau recyclé : soit en mélange avec du matériau neuf, soit après un traitement spécifique (TR) visant à éliminer la peinture. Des différences microstructurales ont été identifiées par DSC et DMA entre les différents PP-chocs étudiés. Ces matériaux soumis à des essais de traction s'endommagent par cavitation ; cet endommagement a été suivi et quantifié à différents stades de déformation à partir des mesures de variation de volume. Le matériau résultant du mélange présente une meilleure ductilité et un endommagement très légèrement retardé par rapport au matériau recyclé seul. Le traitement TR semble plus prometteur au niveau du comportement mécanique car il conduit à des matériaux encore plus ductiles et présentant un endommagement nettement retardé. Par ailleurs, le vieillissement thermique à 80°C de ces matériaux n'entraîne pas, après six à dix-huit mois de suivi, de variation significative au niveau des caractéristiques mécaniques et de l'endommagement, ce qui témoigne d'une très bonne stabilité de ces PP-chocs recyclés

Interfacial adhesion assessment in flax/epoxy and in flax/vinylester composites by single yarn fragmentation test: Correlation with micro-CT analysis

International audienceDespite the academic interest in using plant fibres as reinforcement in polymer composites to replace glass fibres, the industrial exploitation of resulting composites in semi- or structural applications is still limited. This is mainly due to the poor adhesion at the plant fibre/polymer matrix interface dictated by their surface chemistry and strong hydrophilic behaviour. In the present work, an assessment of the interfacial adhesion at the yarn scale has been carried out. Fragmentation tests have been performed on flax/epoxy and flax/vinylester single yarn composites. High-resolution microtomography has allowed a 3-D reconstruction of the breaking area of the flax yarn. The flax/epoxy system has shown the lowest values of critical fragment length and interfacial debonding length, and the highest values of IFSS. For both epoxy and vinylester samples, it was found that the breakage of flax has been mainly concentrated in the peripheral zone of the yarn

Characterisation of interfacial adhesion in hemp composites after H2O2 and non-thermal plasma treatments

International audienceInterface optimisation for continuous hemp reinforcements in epoxy resin is a current challenge for the development of biocomposites. A chemical treatment based on hydrogen peroxide and a physical one using a non-thermal plasma have been tested to optimise interface adhesion, by varying several parameters. FTIR analysis and FE-SEM observations have shown the effects of the treatments on chemical and morphological aspects of the treated yarns. Tensile tests on hemp yarns have allowed the selection of the treatment parameters leading to the best strength. Fragmentation tests results showed that the two treatments lead to a decrease in the fragment lengths and thus, an enhancement of the Interfacial Shear Strength (IFSS) values in comparison with the untreated yarn. This is confirmed by the micro-CT observations of the debonding lengths in the vicinity of each yarn fragment extremity. Finally, the plasma treated samples exhibit a better interface adhesion quality (IFSS=44.7±4MPa) than the chemically treated ones (IFSS=24.2±4MPa), which are better than the non-treated ones (IFSS=13.5±4MPa)

Micro-CT analisys of interlaminar graded interface strength (IGIS) composites based on a thermoplastic matrix

The hybridization approach in composites is used to improve the impact resistance and the damage tolerance of laminates. It is usually based on the use of two different reinforcing fibres (alternatively stacked, commingled or interpenetrated), one having high stiffness and the other having high toughness. Such approach is effective in improving the low velocity impact resistance of the composites but it poses new issues related to the different specific properties of used fibres (coefficient of thermal expansion, interface compatibility, residual stresses after the laminate production to name a few). A new design has been recently proposed for thermoplastic composites based on the gradation of the interlaminar interface strength (IGIS). The interface strength between fibres and matrix is graded through the thickness by alternating woven fibres with compatibilized or not compatibilized polymeric layers. IGIS laminates involving a commercial grade of polypropylene (PP) as matrix and a woven glass fabric as the reinforcement have been prepared with different interface strength configurations (symmetrically or asymmetrically with respect to the middle plane) by means of the well-known film stacking technique. In this contribution Micro Computerized Axial Tomography (MicroCT) analysis was used to investigate the actual damage mechanisms occurring in IGIS laminates and showed how the graded interface strength is capable of shifting fibre breakage at higher impact energies and allowing elastic recovery in conditions such to significantly damage the fully compatibilized laminate configuration. © 2016, European Conference on Composite Materials, ECCM. All rights reserved

Micro-CT analisys of interlaminar graded interface strength (IGIS) composites based on a thermoplastic matrix

The hybridization approach in composites is used to improve the impact resistance and the damage tolerance of laminates. It is usually based on the use of two different reinforcing fibres (alternatively stacked, commingled or interpenetrated), one having high stiffness and the other having high toughness. Such approach is effective in improving the low velocity impact resistance of the composites but it poses new issues related to the different specific properties of used fibres (coefficient of thermal expansion, interface compatibility, residual stresses after the laminate production to name a few). A new design has been recently proposed for thermoplastic composites based on the gradation of the interlaminar interface strength (IGIS). The interface strength between fibres and matrix is graded through the thickness by alternating woven fibres with compatibilized or not compatibilized polymeric layers. IGIS laminates involving a commercial grade of polypropylene (PP) as matrix and a woven glass fabric as the reinforcement have been prepared with different interface strength configurations (symmetrically or asymmetrically with respect to the middle plane) by means of the well-known film stacking technique. In this contribution Micro Computerized Axial Tomography (MicroCT) analysis was used to investigate the actual damage mechanisms occurring in IGIS laminates and showed how the graded interface strength is capable of shifting fibre breakage at higher impact energies and allowing elastic recovery in conditions such to significantly damage the fully compatibilized laminate configuration. © 2016, European Conference on Composite Materials, ECCM. All rights reserved