Les matériaux composites avec des fibres naturelles sont déjà d'usage courant dans le secteur de l'emballage, l'automobile, etc, mais aussi en construction pour des revêtements de sol, des châssis, du mobilier urbain, ...

Le Certech et ses partenaires français et belges ont étudié les composites à base de chanvre dans le cadre d’un projet Interreg pour la promotion de cette fibre naturelle.

Le chanvre pour un usage composite ?

Le chanvre, sous forme de chènevotte fibreuse, a été mélangé à un une matrice thermoplastique. Les propriétés du produit résultant ont été analysées et comparées à celles d’autres mélanges à base de fibre de lin, fibre de bois, pulpe de betterave broyée, ...

Les fibres naturelles

Les fibres naturelles présentent deux grands inconvénients :

• l’humidité : à 100°C, elles subissent une perte de masse de +/- 6% suite à l’évaporation de l’eau.
• le manque de stabilité thermique : au-delà de 220°C, elles se dégradent.

Pour des propriétés optimales, le séchage est incontournable et le process de fabrication ne doit pas dépasser 220°C.

La chènevotte fibreuse, composée de fibre et de chènevotte de 1 à 5 mm de longueur, est un matériau très hétérogène. Même s’il est plus économique de la valoriser telle quelle (sans triage, par exemple), les chercheurs constatent qu’elle s’agglomère et bouche le cône d’alimentation de l’extrudeuse. Une étape de compactage doit être ajoutée. Par pressage, elle est transformée en granulés. La bonne alimentation de l’extrudeuse est désormais garantie mais aussi une répartition homogène des fibres dans le thermoplastique.

Les matrices

Pour conserver au produit fini les performances environnementales des fibres naturelles, les chercheurs utilisent des matrices les plus biosourcées possible (Gaïalène, PLA, PHA, ...) ou des matières recyclées (déchets plastiques, PE, PP récoltés dans les parcs à conteneurs).

Les composites

Plusieurs paramètres ont été testés : les matières premières, la concentration, le facteur forme, l’interface.

Ce que l’intuition suggérait, les tests l’ont démontré : au plus la charge augmente, au plus elle influence le résultat. Le mélange a une influence positive, comme le montre le module de Young (rigidité du matériau).

Le facteur forme a une très grande importance et l’utilisation de granulats améliore les performances.

Par contre, l’ajout d’un liant (huile de lin, lignine, ...) pour augmenter l’adhésion entre la fibre et le composite a un impact négligeable, voire négatif. Comme le traitement chimique s’avère inintéressant, les développements futurs testeront des traitements plasma ou l’ajout d’autres polymères.

Au final, les chercheurs ont démontré qu’il était tout à fait possible de fabriquer des composites de qualité, contenant jusqu’à 50% de fibre chanvre, qui concurrencent sans crainte les produits déjà disponibles sur le marché. Un beau débouché de plus pour le chanvre !

Source : compte rendu de la présentation «Composites à base de chènevotte», François Cordenier, Certech, journée thématique «Les fibres naturelles pour les architectes, une alternative écologique et innovante pour la construction» organisée par le cluster Eco-construction dans le cadre des projets Grow2build et Greenov, 27/05/2014, Moulin de Beez (Namur)
Sources des illustrations :
1 – «Chercheur École polytechnique» by Jérémy Barande, Collections École Polytechnique, 16/11/2011, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license, commons.wikimedia.org
2 – «Chanvre hemp cannabis sativa (Corrèze 2007)» by OliBac (France), 20 July 2007, 15:37, Creative Commons Attribution 2.0 Generic license, commons.wikimedia.org
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