L'utilisation de fibres naturelles dans la fabrication de préformes pour matériaux composites permet d'alléger ces matériaux tout en conservant de bonnes propriétés mécaniques, les propriétés mécaniques spécifiques des fibres naturelles étant similaires à celles des fibres synthétiques, ainsi que de bonnes isolations thermiques et acoustiques [1]. De nos jours, les industriels se tournent de plus en plus vers les biocomposites, qui permettent de réduire l'impact environnemental des matériaux, tant sur la phase de production que lors de leur utilisation, par exemple en réduisant la consommation de carburant si ceux-ci sont utilisés dans des applications liées au transport. Cependant, ces biocomposites sont principalement produits avec des résines thermodurcissables, ce qui engendre des problèmes de recyclabilité en fin de vie. L'utilisation de polymères thermoplastiques permet d'améliorer cet aspect, puisqu'ils sont plus facilement recyclables, ainsi que de diminuer les coûts de production et d'augmenter les vitesses de production (ces résines sont moins chères et ne nécessitent pas d'étape de réticulation). En transformant les polymères thermoplastiques sous forme de multifilaments, ces derniers peuvent être directement intégrés aux structures textiles aux côtés des fibres naturelles. Ensuite, une seule étape de thermocompression est nécessaire pour produire le matériau biocomposite : sous l'effet de la chaleur, le thermoplastique va fondre et jouer le rôle de la matrice [2]. Afin d'obtenir les propriétés optimales pour le composite, l'imprégnation des fibres naturelles par la matrice thermoplastique doit avoir lieu au cœur des fibres, pour éviter une rupture prématurée du matériau [3].

L'objectif de cette étude est de développer un roving chanvre/thermoplastique qui sera à la fois suffisamment performant pour être utilisé pour la production de préformes textiles, et qui permettra l'obtention d'un matériau composite avec de bonnes propriétés. Pour cela, un multifilament de polymère thermoplastique est guipé autour d'un roving de chanvre. Ce roving guipé est ensuite utilisé pour la production d'une préforme tissée, et des plaques sont produites par thermocompression. Les propriétés textiles sont évaluées aux échelles roving et préforme et les propriétés mécaniques aux échelles roving, préforme et composite. Ces caractérisations permettent d'obtenir les propriétés des matériaux, mais également l'impact et la contribution des échelles les unes par rapport aux autres. Des observations microscopiques sont également effectuées pour évaluer l'imprégnation des rovings de chanvre par la matrice thermoplastique.

Remerciements : Les auteurs souhaitent remercier l'entreprise italienne Linificio et Canapificio Nazionale pour la fourniture des rovings de chanvre utilisés dans cette étude. Ce projet est financé par « Bio Based Industires Joint Undertaking » sous le programme de recherche et d'innovation « European Union's Horizon 2020 » avec la convention de subvention n°744349 – projet SSUCHY.

Références

[1] L. Pil, F. Bensadoun, J. Pariset, & I. Verpoest, Why are designers fascinated by flax and hemp fibre composites? Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 83 (2016) 193–205.

[2] B. Baghaei, M. Skrifvars, & L. Berglin, Manufacture and characterisation of thermoplastic composites made from PLA/hemp co-wrapped hybrid yarn prepregs. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 50 (2013) 93–101.

[3] M. Bar, A. Das, & R. Alagirusamy, Effect of interface on composites made from DREF spun hybrid yarn with low twisted core flax yarn. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 107 (2018) 260–270.