II. ETUDE DES PROPRIETES MECANIQUES DES COMPOSITES PVC/BOIS
II.4. CONCLUSION
Lors de l’étude de comparaison de différents traitements chimiques afin d’améliorer l’adhésion fibre/matrice, il s’est avéré, comme ce qui est présenté dans la littérature, que le traitement des fibres de bois avec une solution de γ-aminopropyltriméthoxysilane augmente le module élastique et la contrainte maximale des composites tout en étant économique et relativement simple à mettre en œuvre. Des valeurs de 5,9 GPa et de 79,9 MPa ont été atteintes pour le module élastique et la contrainte maximale en flexion respectivement.
D’autres traitements augmentent les deux paramètres cités précédemment mais restent chers ou plus difficiles à mettre en œuvre. Cependant, l’efficacité du traitement à l’amino-silane dépend du taux de renfort : pour les composites renforcés avec seulement 20% de fibres, l’augmentation du module élastique et de la contrainte maximale n’est plus significative. Dans une deuxième partie, nous avons montré que l’essence du bois utilisée influence les propriétés mécaniques du matériau composite de deux manières :
- directement grâce à l’aspect de surface de la fibre, plus ou moins rugueux ou « fibreux », ce qui influence l’ancrage mécanique de la fibre au sein de la matrice, - indirectement puisque, pour une même granulométrie, les fibres d’une essence
peuvent présenter un facteur de forme supérieur à celui des fibres d’une autre essence, et favoriser ainsi le renfort de la matrice polymère.
Les fibres d’eucalyptus sont mieux adaptées au renfort du PVC que les fibres de curupixa pour les deux raisons exposées ci-dessus.
Les résultats obtenus sur l’influence du taux de renfort sont conformes à la littérature. Le module élastique augmente linéairement avec le taux de renfort et la résilience chute nettement dès l’ajout de 20% de fibres. En ce qui concerne la contrainte maximale, elle reste inférieure à celle du matériau non chargé pour des renforts de 20 et 40% et est pratiquement doublée pour un ajout de 60% de fibres. La déformation à la rupture est stable pour un renfort de 20% puis diminue nettement pour les matériaux chargés avec 40% de fibres.
Enfin, il a été montré que la mise en forme par extrusion de composites PVC/bois à une échelle pré-industrielle ne pose pas de problème et ce, pour des formulations contenant jusqu’à 60% de fibres partiellement séchées. Il est toutefois nécessaire d’utiliser une extrudeuse possédant une zone de dégazage. Les propriétés mécaniques des composites ainsi obtenus sont globalement meilleures que celles des composites réalisés par extrusion à plus petite échelle mais restent, par contre, inférieures à celles des composites moulés par injection.
Ainsi, on peut penser qu’un composite PVC renforcé par 40% de fibres d’eucalyptus de facteur de forme le plus élevé possible, traitées par une solution d’amino-silane permettrait d’obtenir :
- un module élastique et une contrainte maximale en flexion suffisants,
- une résilience basse mais maximale en respectant les deux paramètres précédents, - et des variations dimensionnelles et de masse après immersion dans l’eau pendant 24 h
Ceci correspond au cahier des charges fixé par l’industriel. Cet essai devrait être réalisé à l’échelle pilote industriel afin de valider cette hypothèse.
* * *
Les propriétés mécaniques du matériau composite ayant été optimisées, il est nécessaire de connaître le comportement des produits PVC/bois en conditions d’utilisation en extérieur, exposés au soleil et à la pluie notamment. Les WPC sont en effet décrits dans la littérature comme étant très sensibles vis-à-vis de ces paramètres. La stabilité des propriétés mécaniques dans le temps étant fondamentale pour les applications visées, tout comme l’aspect esthétique, des solutions de protection et/ou de stabilisation sont nécessaires. Le chapitre suivant a été consacré à cet objectif. Nous avons tenté de répondre à deux questions :
- quels moyens mettre en œuvre pour éviter, stabiliser ou ralentir la photodégradation du matériau composite ?
- quelles sont les conséquences de la dégradation photochimique du matériau après une exposition prolongée à l’eau et au soleil ?
II.5. Références
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