Fayez ELLEUCH 1,2 , Hatem MRAD 2 , Marouan REJEB 2 , Mohamed KHLIF 1 , Ahmed KOUBAA 2 1 École nationale des ingénieurs de Sfax , 2 Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue, fayez.elleuch@uqat,ca Les composites à haute teneur en fibres ne sont pas résistants à l’absorption d’humidité et ils ne sont pas recommandés pour des usages extérieures sans protection. - Les CBP avec la fibre Kraft ont donné une meilleure stabilité dimensionnelle que ceux avec des fibres TMP et CTMP. - Les fibres TMP procurent des performances mécaniques inférieures au CTMP. Suite à l’absorption d’eau, les propriétés mécaniques en flexion MOE et MOR diminuent. - Le traitement chromique a amélioré l'adhérence entre les CBP et les revêtements via l’accroissement de l’oxydation et la rugosité. - Les composites revêtus avec l’époxy-durcisseur donnent des résultats physiques meilleurs que ceux avec l’huile ALIS. On constate que les MOE et MOR ne sont pas considérablement réduites et les MOE s’abaissent plus que les MOR. Le revêtement joue un rôle très efficace dans la conservation temporaire des propriétés mécaniques. AMÉLIORATION DE LA STABILITÉ DIMENSIONNELLE ET DE LA DURABILITÉ DES COMPOSITES BOIS POLYMÈRES À HAUTE TENEUR EN FIBRES L’objectif principal de ce projet est améliorer la stabilité dimensionnelle des CBP à haute teneur en fibres. 5.1. Évolution des propriétés physiques des composites à base de PP suite à l’immersion à court terme 0 1 2 3 4 5 6 PP CPK50 CPK60 CBK70 CPT50 CPT60 CPT70 CPC50 CPC60 CPC70 Gain en volume(%) Sans Revêtement Couche ALIS Couche Epoxy-Durcisseur Figure 5.1. Gain volumique en épaisseur des différentes formulations avec et sans revêtement 0 1 2 3 4 5 6 PP CPK50 CPK60 CBK70 CPT50 CPT60 CPT70 CPC50 CPC60 CPC70 Gain en masse(%) Sans Revêtement Couche ALIS Couche Epoxy-Durcisseur Figure 5.2 Gain massique des différentes formulations avec et sans revêtement 5.2. Évolution des propriétés mécaniques suite à l’absorption d’eau 5.2.1. Les CBP non revêtus 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 CPT 50 CPT 60 CPT 70 CPC 50 CPC 60 CPC 70 MOE(GPa) Avant immersion 1 jour 5 jours 10 jours 15 jours 20 jours Figure 5.3 Évolution du MOE en fonction du temps d’immersion pour les différentes formulations 0 5 10 15 20 25 30 35 CPT 50 CPT 60 CPT 70 CPC 50 CPC 60 CPC 70 MOR(MPa) Avant immersion 1 Jour 5 Jours 10 Jours 15 Jours 20 jours Figure 5.4 Évolution du MOR en fonction du temps d’immersion pour les différentes formulations 5.2.2. Les CBP revêtus avec l’époxy-durcisseur 2.5 3 3.5 4 4.5 5 avant immersion 1 jour 5 jours 10 jours 15 jours 20 jours MOE(GPa) Temps (jours) CPT 50 CPT 60 CPT 70 CPC 50 CPC 60 CPC 70 30 35 40 45 50 55 60 65 1 jour 5 jours 10 jours 15 jours 20 jours MOR(MPa) Temps (jours) CPT 50 CPT 60 CPT 70 CPC 50 CPC 60 CPC 70 Figure 5.5 Évolution du MOE en fonction du temps d’immersion pour les différentes formulations Figure 5.6 Évolution du MOR en fonction du temps d’immersion pour les différentes formulations 5.3. Modélisation du comportement du sorption des CBP 5.3.1. évolution des propriétés physiques à long terme 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 50 100 150 200 GM (%) Temps (jours) Revêtement : Huile Alis PP CPK50 CPK60 CPK70 CPT50 CPT60 CPT70 CPC50 CPC60 CPC70 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 50 100 150 200 GM (%) Temps (jours) Revêtement : époxy-durcisseur PP CPK50 CPK60 CPK70 CPT50 CPT70 CPC50 CPC60 CPC70 Figure 5.7 Évolution des gains massiques de toutes les formulations pour les cas a) Sans revêtement, b) Huile Alis et c) époxy durcisseur 5.3.2. Modélisation (Méthode généralisée) Figure 5.8 Modélisation du comportement hygroscopique des CBP non revêtus par le modèle généralisé pour les fibres a) KRAFT, b) TMP et c) CTMP Formulation Sans revêtement Huile Alis Époxy-durcisseur n k D (x10 -13 ) (m 2 /s) n k D (x10 -13 ) (m 2 /s) n k D (x10 -13 ) (m 2 /s) CPK50 0,4881 0,015 1,68 0,6751 0,0113 0,49 0,6297 0,0115 1,08 CPK60 0,5923 0,013 3,57 0,7108 0,0125 0,78 0,6491 0,0101 0,27 CPK70 0,6690 0,0144 4,67 0,8509 0,0148 1,25 0,7908 0,0094 0,26 Tableau 5.1 Les coefficients de la loi de Fick (n et k) et de diffusion (D) pour les formulations à base de fibres KRAFT 5.3.3. Modélisation (Méthode optimisée) Figure 5.8 Modélisation du comportement hygroscopique des CBP non revêtus par le modèle généralisé pour les fibres a) KRAFT, b) TMP et c) CTMP Extrusion Mélanges Traitement de surface Revêtement Injection Granules CBP Surface rugueuse et oxydée CBP revêtus Caractérisation thermique Caractérisation mécanique Caractérisation physique Tf , Tc , Ef, Ec et X (%) MOE MOR GM (%) GVE (%) Procédé de préparation des éprouvettes Identification des paramètres Validation de la loi de Fick Modélisation du comportement du sorption Coefficients D1 et D2 ( court et long terme) Coefficients k et n de Fick L’utilisation des CBP revêtus pourrait réduire l’absorption d’eau et minimiser les changements dimensionnels des CBP à haute teneur en fibres 0 5 10 15 20 25 0 50 100 150 200 GM (%) Temps (jours) Sans revêtement PP CPK50 CPK60 CPK70 CPT50 CPT60 CPT70 CPC50 CPC60 CPC70 a) b) c) a) b) c) a) b) c)