Etude de l'Ã©laboration de matÃ©riaux composites PVC/bois Ã partir de ...

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III. Etude du vieillissement climatique des composites PVC/bois Contrainte (MPa) 100 80 60 40 20 Composite (cell.) + AG 48 Composite (cell.) + TiO 2 + AG 49 Composite (cell.) 47 Composite (bois) + AG 51 Composite (bois) 50 Matrice 3 45 Matrice 3 + AG 46 Pas de rupture 0 0% 2% 4% 6% 8% 10% Déformation (%) Figure III.15. Profils contrainte/déformation en flexion trois points des formulations du Tableau III.2. Chaque courbe est la plus significative des six tests effectués pour chaque formulation. AG = Acide Gallique. La Figure III.16 rassemble les résultats des essais de flexion trois points. La déformation à la rupture n’est pas présentée mais, comme l’illustre la Figure III.15, la matrice n’a pas cassée et la déformation à la rupture des composite est similaire (entre 1,4 et 1,7%). On constate que l’ajout de fibres d’α-cellulose double le module élastique (échantillon n°47) du matériau non renforcé alors que la contrainte maximale est inchangée. L’ajout supplémentaire d’acide gallique (échantillon n°48) permet d’augmenter encore le module élastique (+10%) et la contrainte maximale (+14%). La présence de TiO 2 (échantillon n°49) diminue ces deux paramètres tout en maintenant cependant les propriétés mécaniques plus élevées que celles du composite sans acide gallique (échantillon n°47). En ce qui concerne les propriétés mécaniques des composites renforcés par des fibres de bois, on remarque que la présence de 40% de fibres double le module élastique (par rapport à la matrice seule) mais diminue la contrainte maximale (échantillon n°50). Avec l’acide gallique (échantillon n°51), cette contrainte maximale atteint un niveau comparable à celui des composites renforcés par les fibres de cellulose (+43%) et le module élastique augmente également : +7%. 140
III. Etude du vieillissement climatique des composites PVC/bois Contrainte maximale (MPa) 100 80 60 40 20 Matrice 3 45 Matrice 3 + AG 46 Composite (cell.) + AG 48 Composite (cell.) + TiO 2 + AG 49 Composite (cell.) 47 Composite (bois) + AG 51 Composite (bois) 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Module élastique (GPa) Figure III.16. Evolution de la contrainte maximale en fonction du module élastique pour les différentes formulations testées en flexion trois points. AG = Acide Gallique. Ces derniers résultats confirment les tendances enregistrées pour des formulations identiques mais pour des méthodes d’élaboration différentes (Tableau III.9). L’évolution des propriétés est en effet similaire même si l’échelle des variations est, elle, différente : - le module élastique augmente de 58% ou de 97% avec l’ajout de 40% de fibres, - ce dernier augmente encore de 22% ou de 8% avec l’ajout d’acide gallique, - la contrainte diminue de 39% ou de 24% avec l’ajout de 40% de fibres, - elle augmente de nouveau avec l’acide gallique pour atteindre ou dépasser légèrement la valeur de la matrice. Module élastique Contrainte Paragraphe N° échantillon Description (GPa) maximale (MPa) III.1 35 Matrice 2,6 ± 0,1 70,4 ± 2,2 (extrusion semi- industrielle, taux 37 Composite 4,1 ± 0,2 43,1 ± 2,6 d’humidité des fibres = [4- 44 Composite + AG 5,0 ± 0,5 70,5 ± 3,7 6%] III.2 (injection laboratoire, taux d’humidité des fibres < 1% 45 Matrice 3,0 ± 0,0 73,3 ± 0,6 50 Composite 5,9 ± 0,2 55,6 ± 0,9 51 Composite + AG 6,3 ± 0,1 79,4 ± 2,8 Tableau III.9. Comparaison des propriétés mécaniques en flexion trois points des essais présentés aux paragraphes III.1 et III.2. AG = Acide gallique. L’augmentation du module élastique suite à l’ajout de 40% de fibres de bois est supérieure si la mise en forme des échantillons est l’injection (comparaison des échantillons n°37 et 50). Les pressions mises en jeu sont nettement supérieures que celles exercées lors de l’extrusion ce qui permet d’obtenir des échantillons plus denses et de favoriser l’ancrage mécanique des 141
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