Étude de la compaction et du préformage de renforts à fibres unidirectionnelles de lin retenues par un liant papier ou mat

De nos jours, les renforts a fibres naturelles font l’objet de nombreux developpements tant dans l’industrie qu’en recherche. L’objectif ultime etant d’augmenter considerablement la proportion de composites a base de fibres naturelles biodegradables dans la fabrication des pieces industrielles. Les procedes de moulage par transfert de resine ou par infusion de resine sont parmi les plus utilises. Dans ces procedes, la compaction et la capacite du renfort a epouser la geometrie du moule avec le moins de defauts possibles (conformation a des geometries a double courbure) lors de l’etape du preformage ont une importance significative dans la production des preformes seches complexes et la qualite des pieces fabriquees. Ce rapport etudie la reponse en compaction planaire et le preformage de deux renforts fabriques a partir de fils unidirectionnels de lin alignes et maintenus ensemble par une fine couche de fibres courtes de lin ou de pâte kraft. Des essais de compaction planaire ont ete realises afin d'evaluer l'influence de la temperature du moule, de la pression, de l'humidite et du nombre de couches de renforts sur la compaction et la qualite des preformes 3D. Des composites moules a l’aide d’une resine epoxyde et a partir des renforts compactes suivant certaines valeurs de parametres de preformage (humidite et temperature) ont ete testes mecaniquement. Finalement, les effets d’un traitement ignifuge sur la compaction des renforts et les proprietes mecaniques des composites ont ete investigues. Il semble que la temperature, la pression et l'humidite augmentent la deformation permanente alors que le nombre de couches agit inversement. De plus, les preformes fabriquees a chaud et a l'etat humide ont une meilleure stabilite dimensionnelle (dimensions et geometrie) que les preformes obtenues a sec et a temperature ambiante. A taux volumiques de fibres constant de 45 %, la compaction a chaud des renforts (secs ou humides) conduit a une augmentation de la resistance en traction et en flexion mais n’a pas d’effet significatif sur le module en traction. La phosphorylation des fibres entraine une baisse de la resistance en traction du composite. Nowadays, natural fiber reinforcements are the subject of numerous developments both in industry and in research. The goal is to significantly increase the proportion of biodegradable natural fiber composites in the manufacturing of industrial parts. Resin transfer molding (RTM) or resin infusion (RI) are among the most commonly used processes. In these processes, the compaction and the capacity of the reinforcement to conform to the geometry of the mold (conformation to double curvature geometries) with the least possible defects during the preforming step have a significant importance in the production of the dry complex preform and the quality of manufactured parts. This report investigates the planar compaction response and preforming of two reinforcements made from unidirectional flax yarn aligned and held together by a thin layer of short flax fibers or kraft pulp. Planar compaction tests were conducted to evaluate the influence of mold temperature, pressure, humidity and number of reinforcement layers on the compaction and quality of the 3D preforms. Composites molded samples from epoxy resin and the reinforcements compacted according to certain values of preforming parameters (humidity and temperature) were mechanically tested. Finally, the effects of a flame-retardant treatment on compaction of reinforcements and the mechanical properties of composites were investigated. It seems that temperature, pressure and humidity increase the permanent deformation while the number of layers acts inversely. In addition, preforms made under hot and wet conditions have better dimensional stability (dimensions and geometry) than preforms obtained under dry and room temperature preforming. At a fiber volume ratio of 45 %, the hot compaction of the reinforcements (dry or wet) leads to an increase in tensile and flexural strength but has no significant effect on the tensile modulus of composites. Phosphorylation of the fibers causes a decrease in the tensile strength of the composite.