Morphologie, texture, dimensions et traitements .1 Morphologie, texture et traitements

Les fibres végétales non traitées sont généralement des macrofibres ou particules constituées de cellules unitaires creuses associées dans le sens longitudinal. Les fibres issues du bananier, du cocotier et de la bagasse présentent des aspérités de surface peu marquées (Figures II-5 à II-7). Dans une coupe longitudinale des fibrilles parallèles, probablement de la cellulose, faisant un angle d’environ 50° par rapport à l’axe de la fibre, sont observées dans la paroi cellulaire d’une macrofibre TB (Figures II-8, II-9). Cet angle est proche de celui proposé par Shijun dans le cas de la bagasse [33]. La présence de fibrilles lui confère un aspect plus rugueux.

Figure II-5 : Feuille de bananier brute (FB)

Figure II-6 : Bogue de coco brute (BC)

Figure II-7 : Bagasse brute (B)

80µm _80µm

Figure II-8 : Tronc de bananiers brut (TB)

Figure II-9 : Tronc de bananiers brut (TB)

Les observations faites pour les fibres TD1 et TD2 brutes sont similaires. Chaque particule est constituée d’un amas de cellules creuses de diamètre variable (1 à 5µm, Figure II-10). Le fait que les cellules soient creuses est très intéressant pour la conductivité thermique et l’isolation phonique des futurs composites.

Figure II-10 : Coupe de dictame brut Figure II-11 : Dictame brut (TD1)

Dans certains cas, au sein d'un amas, un tube formé d'un tissage de fibrilles est observé (Figure II-11). Il pourrait être formé de cellulose qui conférant une certaine rigidité aux plantes [22, 43] et contribuant à une meilleure tenue du matériau composite. De plus, la surface des particules de dictame est formée de cavités dans lesquelles peuvent se trouver des grains (Figure II-12). La présence de ces aspérités conduisant à une augmentation de la

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surface spécifique, elles permettront un bon accrochage mécanique du ciment si le mouillage entre le ciment et la fibre est bon.

Figure II-12 : Dictame brut type 1

Plusieurs hypothèses peuvent être formulées sur l’origine de ces grains. Ils peuvent être soient des sucres recouverts de minéraux ou des précipités minéraux créés par la plante. Des études supplémentaires, telle que l'analyse botanique des fibres pyrolysées, seraient nécessaires pour valider l'une ou l'autre de ces hypothèses. La répartition statistique de ces cavités et de ces cavités+grains ne semble pas être préférentielle. Ces aspérités créent une rugosité à la surface des particules de dictame, ce qui devrait permettre une meilleure adhésion entre le ciment et les fibres.

Influence du traitement thermique

La pyrolyse des macrofibres semble accroître leur rugosité de surface, elle s’accentue avec la température. Les cavités se creusent, les aspérités sont plus importantes, elles forment alors des canaux (Figures II-13 à II-16). La pyrolyse conduit à éliminer les constituants de surface désorganisés. Par conséquent, les fibres possédant un pourcentage en lignine élevé présenteront moins de rugosités de surface après le traitement thermique. C’est le cas pour les particules issues du cocotier. La surface des particules issues du tronc de bananier devient très irrégulière suite à la pyrolyse, un effeuillement est observé. Le diamètre des particules de dictame semble diminuer mais la taille des grains de surface n’évolue pas (Figure II-17) montrant qu’ils sont probablement recouverts de précipités minéraux.

La croissance de la rugosité de surface due à la pyrolyse devrait assurer un bon accrochage entre la matrice ciment et les fibres pyrolysées.

Figure II-13 : Tronc de bananiers pyrolysé à 700°C (TBpyr)

Figure II-14 : Tronc de bananiers pyrolysé à 700°C (TBpyr)

Figure II-15 : Bagasse pyrolysé (Bpyr) Figure II-16 : Gaine foliaire pyrolysée (TCpyr)

Figure II-17 : Dictame TD1 pyrolysée à 700°C

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80µm 80µm

Traitement chimique

L’effet des traitements chimiques n’est pas le même suivant le type de fibres et d’hydrolyse chimique réalisée.

La dégradation des fibres de bagasse est observée aussi bien pour le traitement acide (Figure II-18) que pour l’hydrolyse basique (Figure II-19). En effet le liant entre les fibrilles de cellulose est peu dégradé pour le traitement acide alors que la dégradation est quasi complète pour l’hydrolyse basique pour laquelle de larges cavités sont observées. Les analyses botaniques sont en accord avec ces observations montrant une diminution des teneurs en hémicelluloses et en lignine suite aux traitements chimiques. Cette diminution des teneurs en hémicelluloses et en lignine est plus marquée pour BA d’après le tableau II-6, mais en fait sur les clichés MEB, BB semble être plus dégradé, BB est l’échantillon pour lequel la baisse en hémicelluloses est plus élevée que celle de la lignine et la teneur en holocellulose la plus importante.

Figure II-18 Bagasse acide (BA) Figure II-19 : Bagasse basique (BB)

Dans le cas des fibres de tronc de bananier les traitements chimiques conduisent à un état de surface moins rugueux (Figures II-20, II-21). L’effet semble être plus important pour le traitement basique (Figure II-21) que pour le traitement acide ; les fibrilles unitaires étant plus visibles dans ce dernier cas. Ici les hémicelluloses sont moins dégradées, ce qui est confirmé par des teneurs en hémicelluloses voisines pour TB et TBB (Tableau II-6). La comparaison des teneurs en cellulose, hémicelluloses et en lignine de TB et BB conduirait à conclure que le pourcentage en holocellulose le plus élevé, c’est-à-dire celui qui correspond à une dégradation

de la lignine la plus marquée, serait obtenue pour BB (77,5% contre 72,6% pour TBB). Ce qui expliquerait donc l’impression de plus grande dégradation pour BB.

Figure II-20 : Tronc de bananier acide (TBA)

Figure II-21 : Tronc de bananier basique (TBB)