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RÉSUMÉ
Les propriétés mécaniques et physiques des matériaux composites sont fonction non seulement de leurs constituants de base, mais aussi de la qualité de la liaison entre renfort et matrice. Cet article tente d’illustrer les conséquences d’une modification de cette interface sur les caractéristiques des composites industriels. Ainsi, sont passés en revue le comportement mécanique instantané et à long terme, le comportement au vieillissement en milieux hostiles, la tenue au feu et la biodégradabilité. Des exemples variés sont utilisés pour illustrer ces multiples variations de comportement.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Anne BERGERET : Docteur Ingénieur, Maître-Assistant à l’École des Mines d’Alès - Responsable de l’équipe Formulation des Matériaux du Centre des Matériaux de Grande Diffusion de l’École des Mines d’Alès
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Patricia KRAWCZAK : Professeur à l’École des Mines de Douai - Responsable du Département Technologie des Polymères et Composites de l’École des Mines de Douai
INTRODUCTION
Les deux premières parties de ce dossier se sont attachées à définir et mettre en évidence l’importance pratique de la liaison renfort/matrice au sein des matériaux composites, puis à présenter les différentes méthodes expérimentales de caractérisation et approches théoriques de modélisation de cette zone interfaciale (ou interphase). L’objectif de cette troisième partie est, quant à lui, d’illustrer l’influence de la liaison renfort/matrice sur le comportement de composites industriels. Les conséquences d’une modification de l’interface sur le comportement mécanique instantané et à long terme (fatigue dynamique, fluage, stress-cracking), le vieillissement (notamment en milieux hostiles), mais aussi la tenue au feu ou encore la biodégradabilité, sont mises en évidence sur la base d’exemples variés (résultats expérimentaux obtenus sur éprouvettes mais aussi sur pièces industrielles, selon les cas pour des composites à matrices thermoplastiques ou thermodurcissables, renforcées de charges ou de fibres de natures diverses, soit coupées, soit continues, éventuellement recyclées). Les références bibliographiques sont reportées dans la partie .
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6. Recyclage
Sous l’impulsion des législations françaises et européennes, le traitement de déchets de composites est devenu une préoccupation de tout premier plan pour les industriels, en particulier quand il s’agit des composites thermodurcis qui sont plus difficilement recyclables de par leur nature intrinsèque. Actuellement, différentes filières de valorisation de ces composites ont été mises en place, ou sont encore en développement, comme la valorisation thermique, le recyclage chimique et la valorisation matière. En ce qui concerne cette dernière filière, il s’agit de déchiqueter les matériaux (en morceaux de quelques cm2) puis de les broyer. Le broyat peut être valorisé de deux manières, soit sous forme de poudre fine, soit sous forme de fraction fibreuse, réutilisables respectivement comme charge active ou comme agents renforçants dans d’autres polymères thermoplastiques ou thermodurcissables. En Europe, deux entités opérationnelles dédiées à cette filière de valorisation matière des déchets de composites SMC et BMC ont vu le jour ces 15 dernières années avec, en France le procédé MCR/Valcor, et en Allemagne le procédé Ercom.
Cependant, les propriétés mécaniques des pièces obtenues en valorisant les fractions broyées sont bien souvent médiocres, en particulier en raison de la fragilisation par le procédé de broyage des fibres contenues dans le broyat. Ceci a pour conséquence une longueur de fibres réduite (tableau 8) [187] [188].
Afin d’atteindre les performances mécaniques requises pour ces pièces, il est de ce fait généralement nécessaire d’incorporer des charges ou des fibres non recyclées. Toutefois, dans le cas de la valorisation de broyats de déchets de SMC et de BMC par incorporation dans du PP et du PA6 (tableau 8), a été développée une alternative intéressante consistant à :
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