Importance du processus d’étirage de fibres végétales pour la production de renforts de matériaux composites biosourcés
Résumé
Dans l’industrie des matériaux composites, il est primordial que le titre des rubans de fibres (exprimé en tex, qui mesure la masse en gramme d’un kilomètre de fil) soit parfaitement maîtrisé car l’équilibre du tissu en dépend. Or, dans le cas des fibres végétales, le titre du ruban en sortie de peignage fluctue selon l’approvisionnement à l’entrée. Une étape d’étirage est donc nécessaire pour affiner le ruban afin d’obtenir un titre plus faible et le plus régulier possible. Un fil plus fin donne une meilleure tenue et une grande souplesse au tissu, permet une infiltration plus facile de la résine à cœur et procure une structure plus homogène au composite, ce qui améliore ses performances mécaniques et sa durée de vie. Au cours des étirages successifs, les faisceaux de fibres sont sollicités en tension, compression et cisaillement plan, d’où une dégradation de la tenue mécanique des rubans secs, ce qui entraîne des ruptures intempestives au cours du tissage. Il est donc important de comprendre l’évolution de la morphologie et des propriétés mécaniques des faisceaux de fibres en fonction des étirages successifs. Dans cette étude nous avons déterminé expérimentalement les distributions des longueurs des faisceaux de fibres après chaque étirage [1]. L’analyse détaillée des variations de longueurs des faisceaux avant et après chaque étirage a permis de comprendre leur mode de rupture et de déterminer la cinétique de raccourcissement. Il ressort que pour un rang d’étirage donné, la sévérité du peignage n’a pas d’influence sur les longueurs des faisceaux de fibres. De même, l’analyse des variations de sections des faisceaux avant et après chaque étirage a permis de déterminer le nombre de divisions moyen par faisceau et d’expliciter la cinétique de diminution des sections. La corrélation de ces deux cinétiques d’endommagement des faisceaux a permis de modéliser d’une part l’évolution du rapport d’aspect des faisceaux au cours de l’étiage, d’autre part l’efficacité du défibrage par étirage. De façon plus concrète, l’affinage des rubans s’accompagne d’une diminution du taux d’écorces (ensemble de tissus très hydrophiles), ce qui favorise le mouillage des fibres par le polymère pendant la mise en œuvre du composite et améliore notablement le comportement hydrique du matériau [2].