Fibres végétales dans les matériaux : Panorama de l utilisation des fibres végétales en France Rencontre 100% Lin 28 Juin 2012 - Fontaine le Dun (76) Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 1
FRD : Créateur de filières SAS 459 000 de capital 9 collaborateurs Un laboratoire d extraction, caractérisation des fibres végétales Un réseau de recherche national : 30 centres techniques et laboratoires Chanvre Lin fibre Lin oléagineux Bois Autres plantes à fibres Liants végétaux Renforts Fédérateur de 15 % de la production française de plantes à fibres 50 % des surfaces de chanvre 15 % des surfaces de lin fibre 25 % des surfaces de lin oléagineux 10 % des surfaces de miscanthus 15 % des surfaces boisées Europe : 2 ème bassin de production mondial France : 80 % production européenne Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 2
Centre de compétences de R&D Formulation de matériaux incorporant des fibres végétales Maîtrise du fractionnement et de la fonctionnalisation Caractérisation et management de la qualité de ces fractions Connaissance de la disponibilité de la ressource et de sa mobilisation Unique plateforme européenne dédiée à l extraction mécanique et à la caractérisation des fractions végétales Obtention de fractions végétales à façon Analyses de ces fractions Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 3
Un 1 er portefeuille de projets structuré (8,5 Mio ) Des projets applicatifs Industrialisation de matériaux d isolation ISOL Développement de mortiers et bétons végétaux APBTP Formulation de matériaux composites thermodurs FINATHER S appuyant sur une base de connaissance : qualification des matières Amélioration continue du niveau de performance MECA+ Maîtrise de la variabilité des performances MAPROFI Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 4
Fibres végétales Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 Document confidentiel 5
Les fibres végétales Tige Chanvre Lin Jute Ramie Kénaf Bambou FIBRES VEGETALES Feuille Graine Sisal Abaca Coton Kapok Fruit Coco Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 6
Gisement mondial de fibres végétales Hors coton et bois 2001/2008 UE 28 KT de Chanvre 254 KT de Lin CHINE 101 KT de Kenaf 48 KT de Sisal BANGLADESH 908 KT de Jute MEXIQUE 18 KT de Henequen EQUATEUR 12 KT d Abaca BRESIL 126 KT de Sisal 17 KT de Kenaf TANZANIE 28 KT de Sisal KENYA 24 KT de Sisal THAILANDE 40 KT de Coco VIETNAM 17 KT de Kenaf PHILIPPINES 68 KT d Abaca INDE 1 520 KT de Jute 389 KT de Coco 158 KT de Kenaf SRI LANKA 73 KT de Coco Source : FAO 2010 Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 Document confidentiel 7
Gisement européen de fibres végétales Avec les 115 000 hectares annuels moyens cultivés en plantes à fibres : 2001-2008 Fibres [dm] Fibres [cm-mm] Fibres végétales France 93 000 T 76 000 T 169 000 T Belgique 17 000 T 8 000 T 25 000 T Pays-Bas 3 500 T 4 000 T 7 500 T Europe 115 000 T 93 000 T 208 000 T 80 % Sources : FRD, Interchanvre, Commission Européenne Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 Document confidentiel 8
Europe : lin et chanvre et miscanthus Fibres Moelle Valorisation : - Fibres - Moelle Valorisation : - Paille Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 9
Vers une nouvelle sémantique Source : FRD Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 10
Gisement français de fibres végétales Moyenne 2001-2008 PAILLE DE PLANTES A FIBRES Graines Paillettes Déchets FIBRES [dm] FIBRES [dm-cm] GRANULATS POUDRES 93 000 T 76 000 T 330 000 T 60 000 T Source : FRD Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 Document confidentiel 11
Gisement français de fibres végétales 2001-2008 Production française de fibres végétales = 70% de la production française de fibres de verre Tonnes 300 000 250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0 FIBRES VEGETALES FIBRES DE VERRE FIBRES DE CARBONE Sources : FRD, BMSI-SESSI Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 Document confidentiel 12
Intérêts et domaines d application Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 Document confidentiel 13
Avantages / inconvénients Propriétés mécaniques Allègement Amortissement Isolation Abrasivité Matière renouvelable Bilan CO 2 + Propriétés thermiques Gamme disponible Variabilité - Polarité Biodégradabilité Absorption / Désorption en eau +/- Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 14
Automobile Produits non-tissés Pièces injectées Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 15
Bâtiment Isolation Bétons, préfabriqués, enduits Ecran sous toiture Panneaux Menuiserie & Decking Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 16
Quelles matières pour quels usages? Isolation Béton Thermoplastique Thermodur charge renfort Fibres [dm] Fibres [cm] Fibres [mm] Granulats [mm-cm] Farines [µm-mm] Utilisation actuelle Utilisation envisageable à MT/LT Source : FRD Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 17
Quelles matières pour quels usages? Isolation Béton Thermoplastique Thermodur charge renfort Fibres [dm] Fibres [cm] Fibres [mm] Granulats [mm-cm] Farines [µm-mm] lin fibre chanvre lin miscanthus oléagineux Filière organisée Utilisation actuelle Filière en cours d organisation Utilisation envisageable à MT/LT Source : FRD Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 18
Perspectives Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 Document confidentiel 19
La gamme de fractions végétales Gamme Procédés RENFORT CHARGE FIBRA COMPOUNDS GREEN mm-cm mm µm-mm Injection / Extrusion Injection / Extrusion BMC Injection / Extrusion ISOLATION NATHERM-F NATHERM-G cm Mise en forme textile Bétons et enduits mm Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 20
Gamme La gamme de Renforts Procédés ROVINGS Pultrusion Enroulement filamentaire Spray-up cm-dm NON-TISSES TISSUS UNI- DIRECTIONNELS Infusion Moulage au contact Thermo-compression SMC RTM Pultrusion MULTIAXIAUX Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 21
FIBRA FIBRA-S est une gamme de fibres coupées, de lin ou de chanvre, destinées au renfort des composites thermodurs voire thermoplastiques. Elles peuvent être mises en œuvre sous forme de préformes textiles pour des applications de haute performance. Disponibilité Longueurs (mm) Propriétés mécaniques 6 A 10 B 12 15 18 20 25 30 40 59 103 121 146 FIBRA - S (A) FIBRA - S (B) Propriétés Valeur Ecart-type Valeur Ecart-type Composition chimique Cellulose (%) 80 1 64 4 Hémicellulose (%) 13 1 17 2 Lignine (%) 2 1 8 1 Solubles (%) 4 1 10 1 Cendres (%) 1 1 1 1,0 ph 7,0 <5% 6,8 <5% Humidité relative (%) 9,1-11,0-9,1-11,0 - Densité (g.cm -3 ) 1,4-1,5-1,4-1,5 - Couleur Propriétés mécaniques Module élastique (GPa) 36 13 42 22 Contrainte maximale (MPa) 750 490 1160 840 Déformation à rupture (%) 3,0 1,9 3,8 1,6 Morphologie Diamètre (µm) 210-320 - 210-320 - Longueur (mm) au choix entre 6 et 146 au choix entre 6 et 146 Facteur de forme 20-530 - 20-530 - Taux d impuretés (%) Poussières (%) <1 - <1 - Particules (%) <1 - <1 - Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 22
RENFORTS UD14 Valeur Ecart-type UD15 Valeur Ecart-type Densité de surface (g.m -2 ) 300 - Densité de surface (g.m -2 ) 150 - Composite Valeur Ecart-type Composite Valeur Ecart-type 5 couches, 46%vol., Epikote Resin 828 LVEL Propriétés mécaniques en traction, direction 0 10 couches, 45%vol., Epikote Resin 828 LVEL Propriétés mécaniques en traction, direction 0 Module élastique (GPa) 26,6 0,9 Module élastique (GPa) 26,6 0,8 Contrainte maximale (MPa) 277 18 Contrainte maximale (MPa) 262 20 Déformation (%) 1,3 0,1 Déformation (%) 1,3 0,1 Propriétés mécaniques en traction, direction 90 Propriétés mécaniques en traction, direction 90 Module élastique (GPa) 5,1 0,1 Module élastique (GPa) 6,15 0,07 Contrainte maximale (MPa) 30 0 Contrainte maximale (MPa) 47 1 Déformation (%) 0,73 0,03 Déformation (%) 1,4 0,1 Propriétés mécaniques en flexion, direction 0 Propriétés mécaniques en flexion, direction 0 Module élastique (GPa) 19,9 1,8 Module élastique (GPa) 19,1 0,5 Contrainte maximale (MPa) 306 10 Contrainte maximale (MPa) 283 9 Déformation (%) 2,8 0,1 Déformation (%) 2,7 0,1 Propriétés mécaniques en flexion, direction 90 Propriétés mécaniques en flexion, direction 90 Module élastique (GPa) 3,5 0,2 Module élastique (GPa) 4,9 0,2 Contrainte maximale (MPa) 57 3 Contrainte maximale (MPa) 84 3 Déformation (%) 2,1 0,2 Déformation (%) 2,4 0,1 Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 23
Merci de votre attention Nicolas DA SILVA Chargé de projet Agromatériaux - FRD Tel : 03 25 83 41 90 Mel : nicolas.dasilva@f-r-d.fr Fibres Recherche Développement Technopole de l'aube en Champagne Hôtel de Bureaux 2 - B.P. 601 F-10 901 TROYES cedex 9 Tel: +33 3 25 83 41 90 Fax: +33 3 25 83 46 14 L étude de gisement et le catalogue «Fibres et Renforts végétaux solutions composites» sont téléchargeables sur : www.f-r-d.fr www.agrobiobase.com Fibres Recherche Développement Troyes, France 2012 24