Les fibres naturelles pour les composites. Baets J. CELC / KU Leuven

Transcription

1 Les fibres naturelles pur les cmpsites Baets J. CELC / KU Leuven

2 Cntenu Prpietés mécaniques Prprietés éclgiques Prprietés plus Prprietés limitantes Evlutin Cnclusin 2

3 Prprietés mécaniques Cmpsite: léger, frt et rigide Fibre: léger, frt et rigide Synthétique Naturelle Verre, Carbne Végétale, animal Lin, chanvre, ccs/ laine 3

4 Prprietés mécaniques 4

5 Prprietés mécaniques Matériaux Densité (g/cm³) Frce (MPa) Rigidité (GPa) Défrmatin à la rupture (%) Flax Hemp Kenaf Jute Bamb ~2 Sisal E-glass ~2.5 Carbn 1.7 ~ ~2 Léger, frt et rigide 5

6 Prprietés mécaniques 6

7 Prprietés mécaniques Rigidité spécifique= rigidité / densité Le paramètre le plus imprtant pur le design des cnstructins légères. Plus haut = pids plus bas mins d énergie pendant utilisatin Mins de matériel Réductin de l impact éclgique 9/10/2014 Cllque POLYCHANVRE 7

8 Prprietés mécaniques Résistance spécifique = résistance / densité Secnd paramètre imprtant pur le design pur des cnstructins légères 9/10/2014 Cllque POLYCHANVRE 8

9 Prprietés mécaniques Fibres naturelles (lin/chanvre) cmpétitives avec les fibres de verre 9

10 Prprietés éclgiques Matériaux renuvelables Recyclable par incinératin (CO 2 neutre) Cnsmmatin d énergie limitée (= mins d émissin de CO 2 ) pur prductin de fibres NF mat =9.7MJ/kg GF mat= 55MJ/kg CF= 286MJ/kg 10

11 Prprietés éclgiques Prduit naturel: pas d irritatin pur le peau Plus de cmfrt pendant la manipulatin Green lk 11

12 Prprietés plus Absrptin des vibratins Fibres mins abrasive de l endmmagement des utils Islatin acustique Islatin thermique 12

13 Prprietés limitantes Lngueur limité Prductin des textiles a besin des fils cntinu Filature Trdage Misrientatin des fibres 13

14 Prprietés limitantes Misrientatin reduit les prprietés des fils Misrientatin dépend du diamètre et du trdage (turs/m) 14

15 Prprietés limitantes Influence d embuvage E11, E22 GPa G12, GPa vl% flax neglecting twist Crss-ply 0/ Plain wven, crimp 1.5%

16 Prprietés limitantes Cmbinaisn du trdage et embuvage Trdage = fils rndes Fils rndes = grand embuvage 16

17 Twist angle ( ) Prprietés limitantes Les tissus textiles atteindent seulement 50% du ptentiel des fibres Nuveau prefrms snt develppés Mins de trdage Mins d embuvage Crimp (%) 17

18 Evlutin Arrêter plus tôt dans l extractin Mins cher Mins d endmmagement Mins de trdage 18

19 Evlutin 19

20 Prefrms de lin- rvings Prprietés E Résistance =52GPa =750MPa Trdage réduit: Augmentatin de 20% de rigidité et de résistance cmparé avec des fils traditinnels 20

21 Prefrms de lin - tissus Prprietés 33vl%fibres Tissu balancé E Résistance Quasi UD E Résistance 10GPa 120MPa 21GPa 220MPa Embuvage et trdage reduit: Augmentatin de rigidité et résistance avec 30% 21

22 Flax prefrms mixed weaves Prprietés Tissue balancé 35vl%fibres avec PLA E 13GPa Résistance 100MPa Différents matrices: PP, PLA, PA11 60vl%fibres avec PA11 E 15GPa 22

23 Cuches UD Matrices: Epxy PP, PLA, PA, withut matrix Absence cmple de trdage et embuvage 23

24 Cuches UD Le ptentiel cmplet des fibres est utilisé Rigidité de fibre > 65GPa Résistance de fibre > 700 MPa Des fractins vlumiques de fibres élevées snt pssibles Des cuches fines absrbe rapidement l humidité Sèchage intense est nécessaire avant prductin 24

25 Cnclusin Les fibres naturelles nt un grand ptentiel pur les cmpsites dû à leurs prpriétés: Mécanique Éclgique Il y a encre quelques limitatins à leur usage: Trdage Embuvage Des évlutins en curs pur éliminer ces freins 25