Un consortium explore l'utilisation du chanvre et du lin dans les composites structurels

Stephen Moore | 15 juillet 2022

Le projet DuroBast, financé par le gouvernement allemand, se concentre sur l'utilisation de fibres libériennes pour la production de composants structurels composites. Le projet vise à développer des composites thermoplastiques thermoformables utilisant des fibres libériennes renouvelables comme renforts pour une gamme d'applications dans les équipements automobiles et sportifs. Les premiers travaux de recherche se sont concentrés sur les composants composites tels que les soufflets de bus, les consoles centrales et les snowboards.

Les plantes libériennes indigènes telles que le lin, le chanvre et l’ortie sont utilisées depuis des siècles pour la production de fibres. Leurs fibres se caractérisent par de nombreuses propriétés et conviennent à la fabrication de divers produits. Outre les vêtements, ces fibres étaient historiquement utilisées pour des applications techniques telles que les sacs, les voiles, les cordes et les filets. Aujourd’hui, leur potentiel de construction légère fait des fibres libériennes une alternative intéressante dans le développement de voitures économes en carburant et de solutions électromobiles. Un autre avantage du lin et du chanvre est leur faible tendance à se briser, un attribut positif notamment en cas d'accidents de la route.

Sous la direction de l'Institut Fraunhofer pour la durabilité structurelle et la fiabilité des systèmes LBF, un consortium de recherche interdisciplinaire composé de 11 partenaires scientifiques et industriels, travaille au développement de matériaux biosourcés innovants. Les membres du consortium unissent leurs expertises dans tous les domaines de la chaîne de valeur et visent à transférer les résultats du projet vers des applications concrètes telles que les intérieurs automobiles (panneaux de porte), les équipements sportifs (snowboards) et les transports publics (soufflets de bus) dans un avenir proche. .

Les partenaires du projet sont Dräxlmaier GmbH & Co. KG, Gustav Gerster GmbH & Co. KG, Hübner GmbH & Co. KG, l'Institut de technologie textile RWTH Aix-la-Chapelle, l'Institut Leibniz pour les matériaux composites GmbH, l'Institut nova pour l'innovation politique et écologique GmbH, Rhenoflex GmbH, silbaerg GmbH, Wagenfelder Spinnereien GmbH et la chaire d'ingénierie des tests de matériaux (WPT) de l'université TU de Dortmund.

En raison de leur forte absorption d'humidité, les fibres libériennes n'ont été utilisées que dans une mesure limitée dans les plastiques et les applications durables. Par conséquent, l’un des objectifs d’innovation du projet DuroBast est de réduire l’absorption d’humidité des fibres par modification, puis de les transformer en fils, non-tissés et tissus. A cet effet, les fibres subiront un prétraitement. Plus précisément, les cavités des fibres et les espaces inter-fibres seront remplis d'un thermoplastique qui empêche l'absorption d'eau même dans les zones endommagées et les bords coupés des composites. Avec cet objectif en tête, l’équipe examine et compare les propriétés de diverses fibres libériennes, différents processus et le mode d’action de différents agents hydrophobes.

Pour parvenir à long terme à des combinaisons de matériaux 100 % biosourcés, l’équipe de recherche s’efforce également d’utiliser une matrice polymère biosourcée. Le procédé devrait ensuite permettre une meilleure adhérence de la matrice au composant fibreux naturel. Ici, les fils, non-tissés et tissus obtenus à partir des fibres doivent répondre aux exigences des applications finales prévues. Identifier la longueur, le denier, la pureté et la résistance optimales des fibres ; méthode de filage; et le degré de torréfaction des fibres s'avèrent être un défi dans ce contexte. Tous les composants sélectionnés doivent également répondre aux critères cibles de transformabilité, d'efficacité économique, de disponibilité et de durabilité.

Outre le lin, les premières investigations ont confirmé les avantages de la plante chanvre. Ses exigences climatiques permettent la culture en Allemagne et offrent ainsi une sécurité d'approvisionnement dans une situation logistique mondiale incertaine. Le prix du chanvre est également avantageux par rapport aux fibres de lin, et la plante entière peut être utilisée dans des applications médicales et alimentaires, comme les graines de chanvre. Le chanvre est également avantageux pour l’environnement grâce à sa capacité à concentrer de grandes quantités de CO2 lors de la culture. Dans les plastiques renforcés de fibres, le chanvre peut réduire la proportion de composants plastiques fossiles en les remplaçant par des alternatives renouvelables.