Les fibres naturelles pur les cmpsites Baets J. CELC / KU Leuven
Cntenu Prpietés mécaniques Prprietés éclgiques Prprietés plus Prprietés limitantes Evlutin Cnclusin 2
Prprietés mécaniques Cmpsite: léger, frt et rigide Fibre: léger, frt et rigide Synthétique Naturelle Verre, Carbne Végétale, animal Lin, chanvre, ccs/ laine 3
Prprietés mécaniques 4
Prprietés mécaniques Matériaux Densité (g/cm³) Frce (MPa) Rigidité (GPa) Défrmatin à la rupture (%) Flax 1.45 500-900 50-70 1.5-4.0 Hemp 1.48 350-800 30-60 1.6-4.0 Kenaf 1.3 400-700 25-50 1.7-2.1 Jute 1.3 300-700 20-50 1.2-3.0 Bamb 1.4 500-740 30-50 ~2 Sisal 1.5 300-500 10-30 2-5 E-glass 2.5 1200-1800 72 ~2.5 Carbn 1.7 ~4000 235 ~2 Léger, frt et rigide 5
Prprietés mécaniques 6
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
Prprietés mécaniques Résistance spécifique = résistance / densité Secnd paramètre imprtant pur le design pur des cnstructins légères 9/10/2014 Cllque POLYCHANVRE 8
Prprietés mécaniques Fibres naturelles (lin/chanvre) cmpétitives avec les fibres de verre 9
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
Prprietés éclgiques Prduit naturel: pas d irritatin pur le peau Plus de cmfrt pendant la manipulatin Green lk 11
Prprietés plus Absrptin des vibratins Fibres mins abrasive de l endmmagement des utils Islatin acustique Islatin thermique 12
Prprietés limitantes Lngueur limité Prductin des textiles a besin des fils cntinu Filature Trdage Misrientatin des fibres 13
Prprietés limitantes Misrientatin reduit les prprietés des fils Misrientatin dépend du diamètre et du trdage (turs/m) 14
Prprietés limitantes Influence d embuvage E11, E22 GPa G12, GPa 12 60 vl% flax neglecting twist Crss-ply 0/90 2 1 23 23 2.4 0.061 Plain wven, crimp 1.5% 3 1 2 15 15 2.2 0.023 15
Prprietés limitantes Cmbinaisn du trdage et embuvage Trdage = fils rndes Fils rndes = grand embuvage 16
Twist angle ( ) Prprietés limitantes Les tissus textiles atteindent seulement 50% du ptentiel des fibres Nuveau prefrms snt develppés Mins de trdage Mins d embuvage 20 80-100 60-80 15 40-60 20-40 10 0-20 5 0 0 1 2 3 4 5 6 Crimp (%) 17
Evlutin Arrêter plus tôt dans l extractin Mins cher Mins d endmmagement Mins de trdage 18
Evlutin 19
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
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
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
Cuches UD Matrices: Epxy PP, PLA, PA, withut matrix Absence cmple de trdage et embuvage 23
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
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