Impact

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significativement le module élastique de flexion et offrir ainsi une bonne résistance à la flexion, avec une concentration de 20%. Ce résultat est en accord avec celui de Mechraoui et coll. (Mechraoui et al., 2007) où la taille des fibres était variée et les fibres plus courtes et plus petites offraient des propriétés mécaniques plus faibles. En effet, à cette concentration, les interactions fibre-fibre sont beaucoup plus élevées. Comme mentionné plus haut, il est intéressant de travailler à des concentrations plus élevées de fibres ici 20% de fibre afin de diminuer les coûts au maximum. Cependant, ces résultats ne demeurent valides que dans les conditions utilisées.

4.1.2. Impact

Pour ce qui est des propriétés d'impact, l'analyse est un peu plus complexe. Il ne s'agit pas d’avoir, une augmentation de la résistance du composite à cette contrainte, on constate que l’ajout des fibres diminue la capacité du matériau à résister au chocs. Le matériau devient alors rigide. Il doit y avoir un compromis entre ductilité et rigidité (Yuanjian et al., 2007). En effet, le polymère vierge possède une bonne capacité à absorber l'énergie. Les composites trop rigides ne posséderont pas une bonne résistance à l'impact puisqu'ils sont très fragiles.

4.1.3. Traction

Pour les propriétés du composite en traction, l’analyse des résultats se fera de deux façons différentes. La première concerne le module et la seconde porte sur la résistance maximale à la rupture et et l'élongation. Dans le cas du module de traction, ce résultat corrobore celui de (Yamamoto et al., 2005) où l'ajout de fibres augmente le module et donc la rigidité. Tandis que pour les deux autres propriétés, c'est plutôt le caractère plastique du composite qui prédomine. En ajoutant le taux des fibres dans le composite, l'élongation maximale diminue. Enfin on constate que la contrainte maximale augmente lorsque le taux de fibre augmente. Ce résultat est en contradiction avec celui de (Wambua et al., 2003) où la contrainte maximale diminue lorque le taux de fibres augmente.

En résumé, le meilleur matériau en traction dans notre cas, est sans aucun doute celui élaboré avec une concentration en fibres de 20%. Encore une fois, tout comme la

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flexion et l'impact, les résultats demeurent valides que pour les conditions utilisées.

On constate que le module d’élasticité augmente avec le taux de fibres dans le matériau. Les valeurs de E sont respectivement de 1770,30 MPa, 1771,352 MPa et 1771,487 MPa pour 10%, 15% et 20% de coques de cotonnier au cours de l’essai de flexion. De même on note que les contraintes à la rupture (Rr), augmentent avec le taux de fibres dans le matériau. Elles sont respectivement de 17,028 MPa, 18,058 MPa et 18,309 MPa pour 10%, 15% et 20% de coques de cotonnier. Par contre la déformation du matériau diminue quand le taux de fibres augmente avec respectivement des valeurs de déformations  de 3,7%, 2,6% et 1,9% pour les teneurs précédentes.

En outre, on remarque une très bonne corrélation des différentes courbes de traction de notre matériau notamment dans le domaine élastique. Le module d’élasticité du matériau (E=1771,34 Mpa) est supérieur à celui du Polystyrène recyclé (E=805 Mpa) qui a été également déterminé dans les mêmes conditions par l’essai de flexion. Ce qui traduit une amélioration des propriétés de résistance du matériau. La résistance mécanique à la rupture est également améliorée (Rr = 18,309 MPa pour le matériau à 20% contre 17,028 MPa pour le Polystyrène seul). Dans le domaine plastique, l’allongement pour cent est réduit : il est de 1,9% pour le matériau élaboré à 20% en coques, contre 25,52% pour le Polystyrène recyclé.

Par ailleurs, on note que le module d’élasticité du matériau varie très peu quand le taux de fibres dans le matérau augmente, ce qui traduit que le module élastique n’est pas fonction de la quantité de taux de fibres dans le matériau, alors que la contrainte maximale dans le matériau augmente avec le taux de fibres.

Ce comportement du matériau traduit bien la présence des fibres dans le matériau qui permettent ainsi d’améliorer certaines propriétés mécaniques du matériau initial comme la résistance maximale, le module d’élasticité et par contre, on observe une dégradation d’autres comme l’allongement pour cent avant rupture et la resilience. On constate aussi une réduction du domaine plastique dans le matériau. Ainsi le composite réalisé n’a plus un comportement plastique comme le matériau initial

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(Polystyrène).

Enfin, l’observation de la structure du matériau élaboré au microscope Nikon Multizoom AZ100, révèle une disparité d’orientation et de répartition des fibres qui sont cependant parfaitement noyées dans la matrice polymère (du Polystyrène) comme le montre les photos 40 et 41.

5. Conclusion

L’objectif de ce chapitre était d’élaborer un matériau biosourcé à partir du Polystyrène recyclé et de coques de cotonnier, puis de déterminer ses propriétés physiques telles la masse volumique, les modules d’élasticité (en flexion, en traction et en torsion), les contraintes à la rupture en traction en flexion et par impact pour des perspectives d’applications diverses telles que la fabrication de pièces d’isolation thermique, d’habillage intérieur de voitures, des coques de portables cellulaires, d’ordinateurs.

Trois matériaux composites témoins ont été réalisés à cet effet par injection plastique et leurs propriétés physiques et mécaniques déterminées. Il s’agit :

- des échantillons réalisés avec 10% de coques de cotonnier et 90% de Polystyrène recyclé

- des échantillons réalisés avec 15% de coques de cotonnier et 85% de Polystyrène recyclé

- des échantillons réalisés avec 20% de coques de cotonnier et 80% de Polystyrène recyclé

Les résultats expérimentaux sur les dispositifs de fabrication limitent le taux en fibres maxi (coques de cotonnier) dans le matériau à 20% pour élaborer un bon matériau exempt de tout défaut. Le choix des taux de fibres à (10% et 15%) a été opéré pour des raisons économiques et techniques, car il permet d’élaborer des pièces allégées pouvant servir comme pièces d’habillage intérieur dans l’automobile.

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incorporant des coques de cotonnier donnant ainsi une seconde vie à ces deux matériaux en fin de vie et qui n’avaient aucune valeur marchande. Le composite à 20% de fibres nous parait sous réserve d’autres types de contrôles (thermique, accoustique et autre) adapté au regard de ses propriétés mécaniques pour une utilisation en fabrications de coques d’ordinateurs, de téléphones portables, et autres ipad, etc.

Au regard des résultats des tableaux 31 et 32 et en comparant les propriétés de l’écocomposité élaboré, avec celles du PS choc et du PS standard et au vue des domaines d’applications actuelles de ces matériaux, nous pouvons conclure que le nouveau écomatériau réalisé peut connaitre des applications suivantes en remplacement ou en complément de ces deux matériau :

 En emballages alimentaires et connexes : pour produits laitiers tels que :(pots de yaourts) ; emballages variés tels que boîte à œufs, vaisselle à usage unique (gobelets, assiettes jetables, couverts…).

 Dans l’électroménager : fabrication des parties extérieures de lave-linge, divers appareils ménager

 Electronique grand public : coffret et façade de téléviseurs, photocopieurs, imprimantes ordinateurs, coques d’iphone,…

Enfin en comparant les propriétés de notre matériau écocomposite avec celles du composite (PS+Chanvre) élaboré par (Vilaseca et al., 2004) et vues au tableau 7 du chapitre 1, nous constatons que notre matériau a des propriétés inférieures au matériau obtenu avec les fibres de chanvre ce qui nous semble normal puisque les propriétés mécaniques du chanvre sont largement supérieures à celles des fibres de coton d’une part et d’autre part la matrice polystyrène utilisée par ces auteurs, possède des propriétés mécaniques supérieures aux propriétés du polystyrène recyclé que nous avons utilisé dans cette étude.

6.

Suite aux résultats obtenus lors de cette étude, plusieurs recommandations peuvent être formulées pour une suite éventuelle des travaux.

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1. Pour les panneaux de particules :

 Etudier les transferts de masse et de chaleur qui sont siège dans le panneau au cours du thermopressage.

 Etudier les cinétiques de pressage en tenant compte des valeurs réelles des coefficients de diffusion D_vs mesurées à 140°C et du changement de phase liquide (L) du Mat de panneau de particules pour peaufiner le travail.

 Etudier les cinétiques de séchage en tenant compte de l’influence de l’air et de la chaleur (cas avec échange de chaleur et convection forcée).

 Etendre l’étude dans un cas réel où tous les phénomènes d’échanges thermiques coexistent (conduction+convection+rayonnement et diffusion).

2. Pour l’écomatériau en polystyrène renforcé de coques de cotonnier

Tout d'abord, l'ensemble des conditions opératoires du procédé serait à revoir. De plus, il pourrait être intéressant de comparer les composites obtenus en variant seulement une condition opératoire, par exemple le profil de température ou la vitesse de rotation des vis (RPM) dans la phase extrusion ou compoundage. Il serait ainsi possible d'observer l'effet de chacun de ces paramètres sur les propriétés mécaniques des composites.

Par la suite, il serait intéressant d’observer les propriétés mécaniques en travaillant avec des coques de cotonnier traitées en présence d’un agent couplant pour évaluer les propriétés.

Elaborer le composite avec les coques de cotonnier mises sous forme de poudre, pour faciliter et améliorer la mise en oeuvre. En effet, la poudre peut s'alimenter avec les alimentateurs conventionnels pour les poudres. Il est donc beaucoup plus facile de contrôler le procédé de mise en oeuvre et de s'assurer d'avoir des propriétés mécaniques constantes.

Enfin une reflexion pourrait être menée sur la limitation du procédé notamment sur le dispositif d’alimentation en fibre afin de lever la limitation du taux de fibres à 20%

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pour aller à des valeurs plus élevées (30% voire 40% de taux de fibres).

Finalement, Il serait également profitable de comparer les résultats obtenus avec ceux d'autre type de fibres naturelles, par exemple le lin, le kenaf ou la fibre de bois afin de mieux évaluer les qualités de la fibre de coque de cotonnier par rapport à ce qui se trouve sur le marché.