CHAPITRE 5 CARACTÉRISATION DE LA TAILLE DES PORES DES RENFORTS
5.4 Résultats
5.4.2 Influence du taux de fibres sur la taille des pores
Le taux de fibres sélectionné lors de la fabrication détermine les propriétés finales de la pièce en composite. Comprendre son influence sur le rapport entre la taille des micropores et des mésopores permettrait de mieux comprendre la phase d’injection de la résine à travers le renfort fibreux. Pour évaluer la capacité de la méthode par drainage d’un liquide mouillant à déterminer l’influence de la compaction du renfort sur la taille des pores, des essais avec 3 plis de renforts à 3 taux de fibres différents ont été effectués. Les essais avec des échantillons à 36 % de taux de fibres estimatif ont été effectués avec une gamme de pression de 1,28 mbars à 0,128 bars, pour ceux à 49 % c’est de 1,28 mbars à 0,160 bars et pour ceux à 67 % c’est de 1,28 mbars à 0,320 bars. Les résultats obtenus sont résumés ci-après.
La Figure 5.11 montre que lorsque le taux de fibres augmente, le débit qui passe à travers l’échantillon diminue. Le fait que l’échantillon devient moins perméable à l’air lorsque le taux de
fibres augmente est cohérent puisque lorsque l’échantillon est compacté, il y a moins d’espace de passage pour l’air dans l’échantillon.
Figure 5.11 : Influence du taux de fibres sur la caractérisation à travers l’épaisseur (essais réalisés avec 3 plis de renfort Vectorply)
Figure 5.12 : Distribution de la taille des pores montrant l’influence du taux de fibres pour 3 plis de renfort Vectorply
Figure 5.13 : Influence du taux de fibres sur la taille des pores pour 3 plis de renfort Vectorply
La Figure 5.12 montre les courbes de distributions obtenues avec les valeurs d’écart-type pour le diamètre moyen et le pourcentage de débit pour les pics de micropores et de mésopores. Les deux pics de micropores et de mésopores sont toujours bien distincts lorsque la valeur du taux de fibres augmente à 67 %. Les valeurs de diamètre moyen sont reportées à la Figure 5.13 et sont interpolées à l’aide de la méthode par krigeage dual avec un effet de pépite égal à la variance en chaque point. Les courbes obtenues montrent que lorsque le taux de fibres augmente, la taille des micropores et des mésopores diminue. Toutefois, cette diminution ne se fait pas de la même manière pour les deux échelles de porosité : les mésopores diminuent plus avec l’augmentation du taux de fibres que les micropores. Étant donné que les données obtenues jusqu’à maintenant ne permettent pas de déterminer le pourcentage occupé par les deux échelles de porosité en terme de volume, on ne peut conclure sur l’organisation des fibres et des torons à l’intérieur de l’échantillon lors de la compaction. D’autres part, il peut être noté que la diminution de la taille des pores suit en première approximation une tendance linéaire pour les deux échelles de porosité entre des valeurs proches du taux de fibres naturel (environ 36 %) et les valeurs usuellement utilisées pour la fabrication de composite à haute performance (entre 40 % et 60 %) pour le renfort Vectorply. Une étude avec plusieurs renforts pourra confirmer ultérieurement si cette tendance est valable pour plusieurs architectures de fibres.
5.5 Synthèse
Le nouveau montage pour mesure à travers l’épaisseur a été conçu dans le but de pallier au manque de contrôle du taux de fibres lors de l’utilisation du porte-échantillon standard de 25 mm de diamètre. Pour pouvoir maîtriser la forme de l’échantillon, le nouveau montage nécessite l’ajout d’une grille par-dessus l’échantillon. Après avoir démontré que cette grille n’influence pas le débit mesuré, des essais à vide ont été effectués afin de comparer le débit qui passe à travers les deux porte-échantillons pour mesure à travers l’épaisseur. Les résultats ont montré que la taille effective de l’échantillon dans le porte-échantillon standard de 25 mm de diamètre est inférieure à 25 mm. Malgré le fait que ce porte-échantillon ait permis de caractériser la double échelle de porosité dans les renforts fibreux comme démontré au Chapitre 4, il est probable que la taille effective de l’échantillon ne soit pas représentative du renfort. Les résultats montrent qu’en général, la taille des pores mesurée avec le nouveau montage (échantillon de 32 mm de diamètre) est plus grande qu’avec le porte-échantillon de 25 mm de diamètre. Dans le futur, plus d’essais avec les deux montages ainsi que des validations à l’aide d’autres méthodes comme la microtomographie aux rayons-X pourraient donner plus de précisions sur ce point.
Les essais conduits avec le nouveau montage ont permis de conclure qu’à des valeurs de taux de fibres proches, la taille des pores diminue lorsque le nombre de plis augmente. En effet, plus l’échantillon est épais, plus le chemin parcouru par l’air est complexe. Étant donné que la méthode par drainage d’un liquide mouillant donne le diamètre le plus petit sur le chemin d’écoulement d’air, le résultat obtenu est tout à fait cohérent. D’autres essais avec le renfort en verre de Vectorply ont aussi démontré que lorsque le taux de fibres augmente, les mésopores et les micropores diminuent d’une manière linéaire en première approximation. De plus, les mésopores diminuent plus avec l’augmentation du taux de fibres que les micropores. Une étude sur l’influence du taux de fibres sur le rapport de volume entre les mésopores et les micropores pourra dans le futur expliquer la réorganisation des torons entre eux et des filaments dans les torons pendant la compaction.
Les résultats obtenus avec les deux porte-échantillons ont permis de démontrer le grand potentiel de la méthode par drainage d’un liquide mouillant pour caractériser la double échelle de porosité à travers l’épaisseur. Il est donc possible d’espérer aller plus loin dans la caractérisation des renforts fibreux en explorant d’autres directions de mesure.