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

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I. Présentation des matériaux composites PVC/bois Il entraîne cependant quelques points négatifs comme : - l’augmentation de la viscosité du matériau fondu rendant la mise en forme plus délicate[68], - une sensibilité accrue à l’eau et aux rayonnements UV, - la diminution de la température de dégradation thermique du matériau[69, 70], - une résistance à l’impact du matériau beaucoup plus faible. Il est difficile de dresser une ligne directrice de l’effet du renfort lignocellulosique sur les propriétés physiques et chimiques du matériau composite dans la mesure où d’autres paramètres influent également sur ces propriétés : adhésion fibre/matrice, granulométrie, facteur de forme des fibres, processus de mise en forme, etc. L’ajout de fibres végétales permettra d’atteindre un ou plusieurs des quatre avantages cités ci-dessus mais l’optimisation sera conditionnée par certains points négatifs également cités. Plusieurs théories[56, 71] ont été proposées afin de prévoir le comportement d’un matériau composite connaissant les propriétés de ces composants principaux. L’expérimentation reste cependant obligatoire tant les conditions de préparations d’un WPC sont délicates, notamment à cause de la disparité des fibres végétales. La dispersion des fibres est aussi mentionnée comme étant un paramètre essentiel pour obtenir de bonnes propriétés mécaniques[32, 72]. L’utilisation de certains agents de liaison permet de mieux disperser les fibres dans la matrice. L’effet dispersif prévaut sur l’adhésion fibre/matrice à partir de 40% de renfort environ. Une bonne dispersion des fibres entraîne une augmentation de la résistance à l’impact. Cependant, un additif est généralement utilisé pour améliorer significativement cette résistance sévèrement diminuée par l’ajout de fibres végétales. Ainsi, l’addition d’un modifiant choc permet d’augmenter la résistance à l’impact du matériau tout en maintenant le module élastique et la contrainte maximale constants (Figure I.18)[73]. 42
I. Présentation des matériaux composites PVC/bois Figure I.18. Evolution du module élastique en traction et de la résistance à l’impact en fonction du type et de la concentration en modifiant choc. ACR : acrylique ; MBS : méthacrylate-butadiène-styrène ;CPE : PE chloré. phr : parts pour 100 parts de PVC[73]. L’addition de modifiant choc augmente aussi la viscosité du composite fondu[68]. Enfin, un taux de renfort supérieur à 70% est difficile à mettre en forme correctement par extrusion pour le PVC rigide. Le taux de renfort moyen des composites PVC/fibres végétales mis en forme par extrusion se situe entre 30 et 50%. I.5.3. Taux d’humidité Les molécules d’eau dans les composites PVC/fibres végétales sont localisées au sein des fibres végétales, à caractère hydrophile. En amont de la fabrication du composite, plus le taux d’humidité des fibres sera élevé, plus le module élastique, la contrainte maximale et la stabilité thermique du composite diminueront ; ceci à cause de la formation de bulles, de la dégradation thermique, de la mauvaise adhésion fibres/matrice, etc. Généralement, les fibres doivent être les plus sèches possibles avant la mise en forme. La plupart des publications fait état d’un taux d’humidité inférieur à 8% mais il est conseillé de travailler avec un taux inférieur à 5%[70]. En revanche, en extrusion, une ou deux zones de dégazage pour évaporer l’humidité résiduelle des fibres peuvent être prévues, ce qui permet d’utiliser ces fibres jusqu’à une humidité résiduelle de 10%. Sombatsompop et Chaochanchaikul[74] ont montré que les propriétés mécaniques du matériau varient de façon complexe selon le taux d’humidité des fibres et le taux de renfort. Pour un faible taux d’humidité (0,5-1% du composite), le module élastique en traction et la contrainte à la rupture chutent et l’allongement à la rupture augmente. Pour des taux d’humidité plus élevés (2-3% du composite), l’effet contraire est observé. De plus, ces 43
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