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

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II. Optimisation des propriétés mécaniques des composites PVC/bois La Figure II.1 présente de façon schématique le procédé général de fabrication de ce type de matériaux. PVC Additifs Mélange haute vitesse 110°C Compound 1 Mélange basse vitesse Compound 2 Extrusion Compoundage Fibres bois Granulés Injection Extrusion Autres procédés de mise en forme Produits finis Figure II.1. Présentation schématique de l’élaboration d’un matériau composite PVC/fibres de bois. Comme mentionné au chapitre I, le PVC et ses additifs sont mélangés à haute vitesse et haute température (pré-gélification) puis refroidis dans une cuve prévue à cet effet afin d’obtenir un PVC formulé (compound 1). Les fibres de bois séchées sont incorporées à ce dernier dans un mélangeur à basse vitesse, à température ambiante : le compound 2 alors obtenu est ensuite extrudé afin d’obtenir des granulés stables utilisables ultérieurement dans un procédé de mise en forme (injection, extrusion ou autre). Il est courant de faire à nouveau appel à l’extrusion notamment pour l’obtention de profilés. Dans ce cas, il est possible de passer directement du compound 2 à un produit fini en une seule étape d’extrusion. Les paramètres intrinsèques au fonctionnement de chaque machine de transformation (mélangeurs, extrudeuses, etc.) ont été définis par notre partenaire industriel. Dans le cadre de ce travail, deux études indépendantes seront menées de manière distincte afin d’optimiser les propriétés mécaniques des composites PVC/bois, à savoir : 68
II. Optimisation des propriétés mécaniques des composites PVC/bois - l’étude de l’influence des traitements susceptibles d’améliorer l’adhésion à l’interface fibre/matrice, - et celle des paramètres liés au renfort : son taux, sa granulométrie et l’essence du bois. Enfin, des tests de fabrication à plus grande échelle (pilote industriel) seront réalisés afin de s’assurer de la faisabilité technique des composites PVC/bois à une échelle industrielle et des performances physiques et chimiques des produits ainsi élaborés. II.1. Etude de l’influence des traitements chimiques sur l’adhésion fibre/matrice Contrairement aux composites à base de polyéthylène (PE) et de polypropylène (PP), il n’existe pas d’agent de liaison majoritairement utilisé dans le cas des composites PVC/bois : l’amélioration de l’adhésion à l’interface fibre/PVC reste donc un thème majeur de recherche. En effet, plusieurs études présentent des traitements montrant un gain au niveau des propriétés mécaniques des composites PVC/bois mais sont difficilement comparables car elles sont réalisées avec des matières premières différentes (PVC rigide ou plastifié) et avec des compositions variables. Ainsi, afin de déterminer le traitement le plus efficace, une étude fondamentale comparative de quatre traitements chimiques a été effectuée. Elle a été réalisée à l’échelle du laboratoire, dans des conditions identiques, indépendamment de ce qui est couramment utilisé à l’échelle industrielle. Il a été choisi en particulier : - d’utiliser des fibres de bois calibrées préalablement séchées, - une mise en forme par injection. Le protocole de chaque traitement a été déterminé en fonction des données optimales publiées dans la littérature, qui s’éloignent parfois des conditions d’application industrielle. Nous présenterons tout d’abord succinctement les quatre traitements chimiques retenus, les formulations réalisées et les procédés d’élaboration avant d’évaluer les performances de chaque traitement à travers des tests mécaniques en flexion et de résistance au choc. L'observation des échantillons au microscope électronique à balayage permettra ensuite de vérifier la qualité de l'adhésion. Enfin, d’autres paramètres seront aussi contrôlés afin de déterminer la performance globale du matériau composite d'un point de vue applicatif, à savoir : sa stabilité thermique et son comportement vis-à-vis de l'eau. 69
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