Vacuum thermocompressed biocomposites for marine application

Biocomposites élaborés par thermocompression sous vide pour applications marines

Victor Popineau (1) , Amandine Célino (2) , Christophe Baley (1) , Antoine Le Duigou (1)

1 IRDL - Institut de Recherche Dupuy de Lôme
2 GeM - Institut de Recherche en Génie Civil et Mécanique

The fabrication of big sized (>3m), highly performant, biobased and recyclable composite parts is difficult with the current industrial processes. In this study, several parameters for the vacuum thermocompression of stacks of UD flax plies and MAPP films are compared. Mechanical tests, gravimetric analysis and SEM observations of the composites formed showed that if the polymer is heated enough and the impregnation is homogeneous, the shorter are the processing time and temperature, the less important are the thermical degradation within the flax fiber, and the more preserved are their mechanical characteristics. Although the porosity rate obtained is higher than what is reachable with other processes, the composite formed with the optimized parameters shows mechanical characteristics that are comparable to the data available in the literature for composites reinforced with flax fibers. Cyclic tests allow the decomposition of the formed composite mechanical behavior.

Les procédés industriels actuels permettent difficilement la mise en œuvre de pièces composites de grandes tailles (>3m), à hautes performances mécaniques, biobasées et recyclables. Dans cette étude, différents paramètres de mise en œuvre par thermocompression sous vide, d’empilements unidirectionnels (UD) de fibres de lin et de films de Polypropylene modifié à l’anhydride maléique (MAPP), ont été comparés et discutés. Les essais mécaniques, le suivi gravimétrique, et l’observation au MEB des échantillons formés, ont montré que dans la mesure où le polymère est assez chauffé pour que l’imprégnation soit homogène, un temps et une température de cuisson plus faibles diminuent les dégradations thermiques des fibres de lin et préservent leurs caractéristiques mécaniques. Le composite formé par la cuisson optimisée présente des caractéristiques mécaniques comparables aux résultats de la littérature pour les composites renforcés de fibres longues de lin, et ce malgré un taux de porosité relativement élevé comparé à ce que l’on obtient via d’autres procédés. Des essais cycliques incrémentaux ont permis de décomposer le comportement mécanique des stratifiés formés.

Mots clés: Flax fibers; Vacuum thermocompression; Biocomposite; Mechanical properties

Mots clés: Fibres de lin; Thermocompression sous vide; Biocomposite; Propriétés mécaniques

Domaines: Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]

Victor Popineau, Amandine Célino, Christophe Baley, Antoine Le Duigou. Biocomposites élaborés par thermocompression sous vide pour applications marines. 21ème Journées Nationales sur les Composites, École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Bordeaux, Jul 2019, Bordeaux, Talence, France. ⟨hal-02420694⟩