Généralité sur la structure des fibres naturelles
Les fibres naturelles (jute, chanvre, lin, sisal, fibre de bois, etc.) sont des structures biologiques principalement composées de cellulose, hémicelluloses, de pectines, de lignine et d’une proportion d’extractibles généralement faible (gommes, résines, protéines, etc.) (Michaud, 2003).
La cellulose est un polymère dont le monomère est la cellobiose formée de deux molécules de β-glucose. Elle possède des hydroxyles (OH) libres sur les positions 2, 3, et 6, une liaison β (1 – 4) et une conformation chaise pour garantir une bonne stabilité . La lignine est une macromolécule faite de bisphénols connaissant plusieurs substitutions. Les hémicelluloses sont des mélanges de molécules de sucres. Au point de vue structural, les fibres naturelles sont composées de fibres ultimes constituées de cellulose dont des portions sont amorphes et d’autres sont cristallines.
Le regroupement de plusieurs fibres ultimes à travers la lignine et les hémicelluloses forment les microfilaments qui, à leur tour, sont groupés en microfibres toujours avec la lignine et les hémicelluloses. Des blocs de microfibres sont maintenus par l’humus constitué en majorité par la lignine et des hémicelluloses . Les fibres naturelles peuvent donc être considérées comme des biocomposites dont le renfort est la cellulose et la matrice est un mélange de lignine et d’hémicelluloses (Fotso-Talla, 2008).
Chanvre
Le chanvre industriel (Cannabis Sativa L) est une plante à racine pivotante pouvant dépasser quatre mètres de haut, qui lui confère l’avantage de produire de longues fibres largement utilisées dans le renforcement des plastiques (Kabir et al., 2011). Son caractère imputrescible lui confère un intérêt tout particulier en construction navale pour le calfatage des navires, la voilure ou les cordages. Très prisées dans les marchés du bâtiment et de la plasturgie, les fibres de chanvre permettent une bonne réduction du poids des pièces, ainsi qu’une amélioration des perspectives de recyclage et de protection de l’environnement (Pracella et al., 2006).
Avec environ 70% de cellulose, les fibres de chanvre ont un grand potentiel de renforcement des résines de polyesters pour diverses applications (Aziz et Ansell, 2004). Au Canada, c’est la compagnie Hempline Inc. (Delaware, Ontario, Canada) (appelée désormais Stemergy) fondée en 1994, qui est la pionnière de l’industrie canadienne du chanvre industriel et est depuis devenue le leader dans l’industrie des fibres de chanvre en Amérique du Nord (Hanks, 2002). Elle est spécialisée dans la fourniture de fibres de chanvre utilisées comme charges et renforcement pour l’industrie des composites. Des chercheurs américains et chinois (Oza et al., 2011) ont obtenu des fibres de chanvre de la compagnie Hempline Inc. pour étudier l’effet de leur traitement chimique sur les propriétés thermiques et mécaniques des composites à fibres de chanvre avec une matrice polyéthylène haute densité (HDPE). La densité moyenne de la fibre était de 0.86 g/cm3 et la teneur en humidité était d’environ 6%.
Polyéthylène téréphtalate (PET)
Les matériaux thermoplastiques constituent une importante classe de matériaux synthétiques dérivés de polymères linéaires ou légèrement ramifiés. Ils présentent de nombreuses propriétés parfois inégalables. Ils se caractérisent par leur aptitude à conserver leur plasticité à chaud et leur rigidité à froid. Ce sont des matériaux qui, de nos jours, se substituent progressivement aux métaux et aux verres grâce à leurs divers avantages autant au niveau des propriétés mécaniques (rigidité, légèreté, étanchéité, résistance à la corrosion entre autres) qu’au niveau économique (rapport qualité / prix).
Parmi les matériaux thermoplastiques semi-transparents, le polyéthylène téréphtalate est le plus utilisé en industrie. C’est un polyester dur et tenace obtenu par polycondensation à partir des produits de base qui sont l’acide téréphtalique et l’éthylène glycol . Sa structure peut être amorphe ou partiellement cristalline. La possibilité de passer d’une phase à l’autre dépend fortement de la température. En effet, en dessous de la température de transition vitreuse (Tg ≈ 80oC), les chaînes ne sont pas assez mobiles et le matériau est rigide, avec une microstructure figée.
CHAPITRE 1 INTRODUCTION |
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