Effect of Form Factor and Mass Fraction of Alfa Short Fibers on the Mechanical Behavior of an Alfa/Greenpoxy Bio-composite
Résumé
Abstract:
This experimental study highlights the effect of the geometric form factor (λ=length/diameter) and the fiber mass fraction on the mechanical behavior of an Alfa/Greenpoxy bio-composite. The Alfa stalks, collected in the Djelfa region in the Algeria highlands, were cut into pieces with length of 7 to 10 cm, washed and dried for two days at 70 °C. Using a knife mill coupled to three sieves (1.6, 2 or 2.5 mm), three categories of short fibers, according to their form factor λ, were obtained. Depending on the incorporated mass fraction (5, 10, 15 or 20 %) and the three form factors λ of the fibers, twelve types of plates were manufactured by hand molding followed by a curing cycle to accelerate the polymerization, reduce porosity and improve the final surface state. The main mechanical characteristics were determined with tensile, bending and shock tests on ISO 3167-type A samples, obtained by laser cutting. The results revealed that the increase of the form factor and the mass fraction gives rise to a significant improvement of the mechanical properties. We conclude that optimal processing conditions will maximize the mechanical properties of Alfa/Greenpoxy bio-composites.
RÉSUMÉ :
Cette étude expérimentale met en valeur l’effet du facteur de forme géométrique (λ=longueur/diamètre) et de la fraction massique de fibre sur le comportement mécanique d’un bio-composite Alfa/Greenpoxy. Les tiges d’Alfa, collectées dans la région de Djelfa des hauts plateaux de l’Algérie, sont découpées en morceaux de 7 à 10 cm, lavées et séchées durant deux jours à 70 °C. Trois catégories de fibres courtes, suivant leur facteur de forme λ, ont été obtenues par passage dans un broyeur à couteaux suivi d'un tamisage (tamis 1,6, 2 ou 2,5 mm). En fonction de la fraction massique incorporée (5, 10, 15 ou 20 %) et des trois facteurs de forme λ des fibres, douze types de plaques ont été élaborés par moulage manuel suivi d’un cycle de cuisson pour accélérer la polymérisation, réduire la porosité et améliorer l’état de surface final. Des échantillons ISO 3167-type A, prélevés par découpe laser, ont été testés en traction, flexion et choc pour déterminer les principales caractéristiques mécaniques. Les résultats ont révélé que l’augmentation du facteur de forme et de la fraction massique engendre une sensible amélioration des propriétés mécaniques. Nous concluons que l’adoption de conditions optimales permettra de maximiser les propriétés mécaniques des bio-composites Alfa/Greenpoxy.