capacité à se laisser imprégner par un fluide. Dans les cas des procédés d’injection sur renfort (procédés LCM, pour “liquid composite molding”, dont le RTM fait partie), plus cette grandeur est élevée, plus aisée est l’imprégnation de la préforme, plus rapide est le remplissage du moule et plus faibles sont les coûts de fabrication des pièces [16, 109]. La perméabilité des renforts peut être influencée par différents facteurs tels que la nature des fibres (synthétiques ou naturelles), le type de résine ou du fluide (époxyde, phénolique, …), l’architecture du renfort, le taux volumique de fibres, la viscosité de la résine, etc. [15, 106, 109-119]. Il existe différentes approches pour déterminer la perméabilité des préformes fibreuses: l’approche unidirectionnelle ou 1-D (Figure 2.9a), l’approche radiale ou 2-D (Figure 2.9b) et l’approche transverse (dans le sens de l’épaisseur de la préforme) [111, 119- 121]. Par ailleurs, suivant que le renfort est saturé en résine ou non pendant l’essai de perméabilité, on distingue la perméabilité saturée et la perméabilité non saturée ou transitoire [112]. Plusieurs études ont été menées afin de déterminer la perméabilité de différentes architectures de renforts à fibres naturelles. Francucci et coll. [112] ont montré que, dans le cas des fibres de jute et en deçà d’un taux de porosité de 75 % (donc pour un Vf de 25 %et
plus), la perméabilité saturée est plus importante que la non saturée. Toutefois, dans les deux types de perméabilité (saturée ou non), l’absorption du fluide par les fibres naturelles doit être prise en compte. Pour la perméabilité non saturée, l’absorption du fluide par les fibres conduit à une réduction de la quantité de fluide disponible pour l’écoulement principal; ce qui entraîne une baisse de vitesse du front d’écoulement et donc de la perméabilité. Parallèlement, le fait de saturer le renfort avant l’essai de perméabilité peut entraîner le gonflement des fibres naturelles. Ce gonflement entraîne une réduction du diamètre moyen des canaux d’écoulement ce qui résulte en une baisse de la perméabilité [112].
Nguyen et coll. [122] ont montré que la perméabilité saturée des préformes faites de fils de lin est fortement influencée par la nature du fluide d’essai. La raison de cette dépendance est le gonflement des fibres du fait de l’absorption du liquide. Habibi et coll. [110] ont évalué les effets de la densité surfacique des couches de renfort et de la longueur des fibres sur la porosité et la perméabilité d’un mat à fibres courtes de lin fabriqué à partir d’un procédé papetier.
Figure 2.9: Perméabilité unidirectionnelle (a) et perméabilité radiale (b).
L’augmentation de la densité surfacique des renforts entraîne une réduction de la taille des pores tandis qu’à Vf identiques et pour une même densité surfacique des renforts, un mat
de fibres longues (10 mm) aura une perméabilité supérieure à celle d’un mat de fibres courtes (5 mm). Selon les auteurs, cette dernière observation s’expliquerait par le fait que les pores sont plus larges dans le mat à fibres longues et qu’il y a plus d’intersections fibres à fibres dans le mat à fibres courtes de lin susceptibles de ralentir l’écoulement de la résine [110].
La perméabilité d’un renfort de type UD/mat est affectée par la perméabilité de ses constituants (couche UD et couche mat). En effet, Habibi [16] observe que pour un taux volumique de fibre constant, l’augmentation du grammage de la couche mat à fibres courtes entraîne une diminution de la perméabilité du renfort UD/mat par rapport à celle du renfort UD. Dans le même ordre d’idée, Ameri et coll. [55] ont évalué, pour des renforts UD/papier, les effets du grammage de la couche papier et celle de la couche UD sur les valeurs de perméabilité radiale. Ils montrent que la perméabilité de ce renfort dans la direction des fils
UD est principalement influencée par le grammage des couches UD. Toutefois, la perméabilité de ce renfort est inférieure à celle du renfort UD sans couche de papier. Cette étude met aussi en évidence la nécessité de déterminer la vitesse optimale d’injection de la résine afin de contrôler les écoulements capillaires ou inertiels dans les renforts pour ainsi minimiser la porosité dans la pièce moulée [123]. Leclerc et coll. [124] ont investigué les mécanismes de formation des porosités dans des composites renforcés par différentes architectures des renforts. Ils ont observé qu’en plus de dépendre des paramètres procédés (pression ou débit d’injection, température du moule), la formation, la proportion et le type de vide étaient fonction de l’architecture du renfort. Le nombre capillaire, qui est le rapport des forces visqueuses sur les forces capillaires permet de fixer les bornes séparant un régime d’écoulement dominé par la formation de macroporosités d’un régime dominé par la formation de microporosités. Ils ont aussi montré que l’effet des microvides et macrovides sur la résistance en traction des composites n’est pas identique.
Le diamètredesfils de lin a également une influence sur la perméabilité des renforts. Kelly et coll. [125] ont évalué différents diamètres de fils allant de petit (0,35 mm), moyen (0,56 mm) et grand (0,81 mm) sur la perméabilité des mats. Ils ont observé que la perméabilité des fils de diamètre moyen est plus grande que celle des fils de diamètre petit qui à son tour est plus grande que celle des fils de plus grand diamètre. Il apparaît que dans les fils de grands diamètres, les fibres et les fils sont moins compacts et on retrouve à leur surface beaucoup de filaments sans torsion et désordonnées. Selon les auteurs, ces filaments pourraient bloquer les canaux d’écoulement de la résine et donc réduire la perméabilité des mats [125]. Toutefois, comme l’ont montré Rodrìguez et coll. [126], à niveau de porosité identique, les mats (sisal) de fibres naturelles, en raison de l’aisance à développer des canaux pour l’écoulement de la résine et de leur flexibilité, peuvent avoir une perméabilité supérieure à celle des mats de fibres de verre.
En conclusion, la perméabilité des préformes est influencée par le type de résine, la nature et la longueur des fibres, l’architecture du renfort, le taux volumique de fibres, la vitesse de la résine et le diamètre des fils. Pour les renforts UD/mat ou UD/papier, leur perméabilité diminue avec l’augmentation du grammage du liant (mat ou papier). De plus, en raison de la double échelle (du moins en termes de longueur de fibres) des renforts UD/mat ou UD/papier,
il est possible d’assister à la formation de microporosités et ou de macroporosités dans les composites moulés à partir de ces renforts. Ce qui requiert de déterminer une vitesse optimale d’injection de résine lors du moulage.