Elaboration et caractérisation d’un composite constitué d’anas de lin et d’une matrice thermoplastique

Le stage (niveau BAC+5, master ou projet de fin d’étude) sera réalisé au sein du laboratoire GEPEA à l’IUT de Nantes en collaboration avec le laboratoire GeM et l’entreprise DEPESTELE. Le laboratoire GEPEA possède une expertise reconnue dans la mise en forme des polymères et composites ainsi que dans la caractérisation en ligne des matériaux [1,2]. Le laboratoire GeM bénéficie d’une maîtrise reconnue dans le domaine de la modélisation et de la simulation numérique de la transformation des polymères et des composites organiques. L’entreprise DEPESTELE, acteur majeur de la transformation du lin depuis 1850, diversifie les débouchés du lin au-delà du textile en développant des activités de recherche et développement dans le domaine des matériaux composites.
 

[1] Lin, Q., Allanic, N., Mousseau, P., Girault, M., Deterre, R., Monitoring and viscosity identification via temperature measurement on a polymer injection molding line, International Journal of Heat and Mass Transfer, 206, art. no. 123954, 2023

[2] Lin, Q., Allanic, N., Mousseau, P., Madec, Y., Beau, G., Deterre, R., On-line melt temperature measurements for polymer injection molding through an instrumented annular duct, Polymer Engineering and Science, 62 (12), pp. 3994-4004., 2022

Les anas de lin sont des coproduits de production du lin (fibres) utilisés en tant que copeaux, paillis et agglomérats. Ces coproduits représentent 50% du tonnage de production, ce qui représente pour DEPESTELE un gisement annuel de plus de 45000 tonnes. La valorisation à plus forte valeur ajoutée de cette bioressource est donc un enjeu industriel et de territoire. Les propriétés des anas de lin varient selon les conditions de culture et peuvent se modifier, voire se détériorer, lors de la mise en forme du composite. Leur intégration en tant que charges dans une matrice polymère est une voie de valorisation encore peu abordée dans la littérature [3].

Le sujet du stage concerne la formulation de compounds associant des anas de lin dans une matrice thermoplastique. L’élaboration et la caractérisation de plusieurs formulations candidates à la production de composites grade injection sont attendues.

L’élaboration des mélanges sera réalisée grâce à une ligne de compoundage, équipée de doseurs pondéraux, d’une extrudeuse bi-vis, d’un bac à eau thermorégulé à la sortie et d’un granulateur à vitesse de tirage variable. Lors de la production du mélange et différentes phases de plastification, d’écoulement et de refroidissement, des phénomènes de ségrégation et de réorientation des anas de lin peuvent survenir. Bien disperser la charge introduite dans la matrice polymère est un enjeu. Pour y parvenir, il sera nécessaire de caractériser les propriétés thermophysiques des matériaux seuls puis de déterminer les conditions optimales de compoundage en fonction de la granulométrie obtenue après broyage des anas de lin et de leur taux de concentration.

La caractérisation par microscopie optique, analyse calorimétrique et rhéologique des échantillons obtenus sera menée pour mieux comprendre l’influence des différents paramètres procédés et matériaux.

Cette analyse sera complétée pour une ou deux des formulations retenues, par la fabrication d’éprouvettes en injection et de tests mécaniques.

[3] Nuez, L., Beaugrand, J., Shah, D. U., Mayer-Laigle, C., Bourmaud, A., D’arras, P., & Baley, C. (2020). The potential of flax shives as reinforcements for injection moulded polypropylene composites. Industrial Crops and Products, 148, 112324.

Connaissances sur au moins un des domaines : polymères/composites, fibres naturelles, procédés de mise en forme, caractérisation expérimentale