Matériaux bio-sourcés
Quelques réalisations dans le domaine des matériaux bio-sourcés
Développement d’un matériau bio-sourcé
Au croisement de l’innovation et du savoir-faire traditionnel des métiers d’art, le bois hybride bio-sourcé (BHB) est un matériau bois hybride 100% bio-sourcé. Sa composition à 40% d’acétate de cellulose provenant de déchets de cellulose (papeterie, bois, paille, coton etc.) et de 60% de farine de bois issue de déchets de scieries en fait une matière issue de coproduits industriels et agricoles.
Recyclable, n’émettant pas de COV et aussi performant que les panneaux MDF, le BHB se travaille comme le bois et se thermoforme pour lui donner des formes arrondies et voluptueuses pour un nouveau design de meubles et d’intérieurs en bois. L’association de la liberté de design des thermoplastiques et de leurs moyens de fabrication avec les qualités sensorielles du bois représente une réelle innovation pour le secteur de l’ameublement et de l’agencement intérieur.
Le projet Compo’line a été cofinancé par l’Union Européenne (Fonds Européens de Développement Régional ou FEDER), par l’Etat (DIRECCTE) et par la région Basse-Normandie.
Pour en savoir plus : Le BHB
Le projet MATORIA
(Matériaux d’Origine Renouvelable Innovants pour l’Automobile)
Le projet Matoria (2008-2012), labellisé par les pôles Move’o, Axelera, Plastipolis, financé par les fonds FUI, et piloté par le constructeur français PSA, a permis au constructeur français et à ses partenaires industriels Mécaplast, Valeo, Plastic Omnium, Visteon, Polyone, Arkema, Dehondt, Roquette Frères et académiques Pôle Européen de Plasturgie, INSA de Lyon, l’Ecole des Mines de Douai, ESAM et l’ISPA de travailler ensemble pour évaluer la possibilité de fabriquer des pièces plastiques bio-sourcées avec ou sans renfort de fibres naturelles pour le secteur de l’automobile et plus particulièrement des pièces proposées par Peugeot et ses équipementiers dans des applications rigide en pièces sous capot moteur ou pièces d’habitacle. Les matériaux bio-sourcés disponibles sur le marché soit commercialisés, soit en développement au niveau pilote ont été évalués. Les matériaux Gaialène de chez Roquette Frères ou polyamides bio-sourcés de chez Arkema ont été plus particulièrement caractérisés.
Les renforts à base de lin de Dehondt ou la farine de bois donnent en injection des résultats assez comparables avec une augmentation importante du module d’Young mais une mauvaise tenue aux chocs due aux températures de mise en œuvre mais pouvant être partiellement corrigée avec l’addition de modifiant choc.
Des essais chez les équipementiers ont montré la difficulté de remplacer les matériaux traditionnels issus du pétrole.
Amélioration de la tenue thermique du poly(acide lactique) (PLA)
Le poly(acide lactique) (PLA) est un matériau bio-sourcé issu de la modification bactérienne et chimique de l’amidon. Venu des USA dans les années 2000, ce matériau possède la particularité d’être transparent à l’état amorphe et d’avoir une cristallinité dont la cinétique de formation est faible. Dans des conditions classiques d’injection, le matériau est amorphe et sa faible température de transition vitreuse (température de ramollissement) de 50°C limite fortement les applications dans lesquelles la tenue thermique est primordiale. Une formulation spécifique associée à des conditions d’injection spécifiques permet d’obtenir un HDT A de 118°C.
Du lin pour les applications composites thermoplastiques
Aujourd’hui, le secteur du lin est en crise. Premier producteur mondiale et produisant la meilleur qualité de lin au monde, la France vend presque tout son lin à la Chine pour qu’elle produise des articles textiles qu’elle nous revend. La France dans le domaine du lin à la position d’un pays en voie de développement qui n’a pas la filière manufacturière de sa propre production.
Dans l’industrie des composites, la fibre de verre est le renfort le plus utilisé. Cependant à cause de sa densité de 2,5, un certain nombre de secteurs industriels comme par exemple celui de l’automobile cherche à la remplacer pour abaisser la masse des pièces plastiques renforcées. Une partie de ces fibres pourrait avantageusement être remplacée par des fibres végétales – par exemple, le lin – dont la densité n’est que de 1,2. Les besoins énergétiques et le bilan en termes d’émission de CO2 sont plus favorables pour l’utilisation de ses fibres végétales en remplacement des minérales.
Débuté en janvier 2010, le projet de recherche LINT(1) avait pour objectifs de définir les applications possibles des composites thermoplastiques à base de fibres de lin (fibres longues), d’étudier le vieillissement mécanique, chimique et biologique de ces matériaux, leur recyclabilité et de développer expérimentalement des prototypes dans différents domaines d’application (sport et loisirs, énergie éolienne).
La caractérisation dynamométrique des faisceaux de fibres de lin a été effectuée et les conséquences des traitements mécaniques d’affinage sur ces propriétés ont été mises en évidence. Ainsi, La reproductibilité des performances mécaniques des composites renforcés par des fibres de lin longues en fonction des variétés et des conditions de culture a été étudiée.
Sur le plan de la conception des pièces composites en lin tissé, les problématiques de déformation des tissus de lin au cours du processus de thermoformage ont été abordées.
Le comportement d’une fibre de lin longue à la mise en œuvre à haute température et au vieillissement dans des conditions variables d’hygrométrique a été analysé au cours de l’étude.
(1) Projet financé par l’Europe et la Région Basse Normandie, et associant différents partenaires bas-normands : Groupe Depestele, Acome, CNRT, ISPA.