Etude du comportement mécanique de non-tissé Lin/PP à l'échelle renfort et composite

I. Gnaba1, F. Omrani 1, M. Ferreira1, D. Soulat 1, P. Wang1, P. Vroman1

1 Univ. Lille Nord de France, GEMTEX, ENSAIT, Roubaix, France

Mots-clés : Non-tissés, comportement mécanique, fibres naturelles

1. Introduction

Le développement et l'utilisation de matériaux composites à base des fibres naturelles dans l'industrie d'automobile, d'aéronautique... prend actuellement beaucoup d'ampleur. L'intérêt d'une telle croissance réside dans leur faible coût et facilité de mise en œuvre, leur capacité d'être recyclée ainsi que leurs performances mécaniques. [1, 2,3]

C'est dans ce contexte que s'intègre le présent travail ayant comme objectif l'étude de comportement mécanique de non-tissés lin/polypropylène à l'échelle renfort sec et composite.

Pour ce faire, des essais de caractérisation mécanique, à savoir la traction, la flexion et le préformage en emboutissage, ont eu lieu. Les résultats mettent en évidence l'influence des paramètres de fabrication des non-tissés (masse surfacique, densité d'aiguilletage,...) ainsi que les paramètres de procédés (pression, poinçon...) sur les caractéristiques mécaniques du matériau. [4,5, 6]

2. Résultats

Dans la présente étude, nous avons recouru en premier lieu à une caractérisation textile suivie d'une caractérisation mécanique afin d'identifier les principaux paramètres affectant les propriétés du composite élaboré. De ce fait les propriétés du renfort sont bien identifiées.

Les essais de traction à l'échelle renfort sec ont montré que l'augmentation de la masse surfacique entraîne une augmentation des caractéristiques mécaniques. Cependant, la variation de la densité d'aiguilletage permet d'homogénéiser le comportement du non-tissé dans les deux directions étudiées (MD & CD).

Afin de bien étudier la déformabilité du renfort non-tissé, différents tests de préformage en emboutissage ont été réalisés en faisant varier différents paramètres tels que les pressions des serres-flans ainsi que les formes de poinçon.

3. Références

[1] D.U. SHAH, P.J. Schubel, M.J. Clifford: Can flax replace E-glass in structural composites? A small wind turbine blade case study. Composites: Part B (2013) Volume 52, Pages 172–181

[2] M.P.M. Dicker, P.F. Duckworth, A.B. Baker, G. Francois, M.K. Hazzard, P.M. Weaver: Green composites: A review of material attributes and complementary applications. Composites: Part A 56 (2014) 280-289

[3] P. Wambua, J.Ivens, I. Verpoest: Natural fibers: can they replace glass in fibre reinforced plastics? Composites science and technology 63 (2003) 1259-1264

[4] K. Charlet, J.P. Jernot, M. Gomina: Mechanical Properties of Flax Fibers and of the Derived Unidirectional Composites. Journal of Composite Materials (2010) 44:2887

[5] C. BALEY: Analysis of the flax fibres tensile behaviour and analysis of the tensile stiffness increase. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 33 (2002) 939 – 948

[6] Omrani F, Wang P, Soulat D, Ferreira M, Ouagne P, Analysis of the deformability of flax-fibre nonwoven fabrics during manufacturing, Composites Part B (2016), doi: 10.1016/j.compositesb.2016.11.003