Valorisation of flax shives in injection-moulded biocomposites : Controlling fractionation and microstructure for improved mechanical performance.

La demande croissante en composites thermoplastiques durables a accru l'intérêt pour l'utilisation de sous-produits et co-produits agricoles comme renforts. Les anas de lin (FS) sont le principal co-produit de la production de fibres de lin : pour chaque tonne de fibres de lin obtenue, environ 2,5 tonnes de FS sont générées. Leur abondance, leur faible densité et leur nature lignocellulosique en font des candidats prometteurs pour une utilisation comme renforts dans les biocomposites moulés par injection. Cependant, il a été démontré que les propriétés mécaniques de tels composites dépendent de manière significative de la distribution granulométrique initiale des anas. Cette thèse étudie le fractionnement des FS et l'influence de la distribution de taille et de forme qui en résulte sur la microstructure et les performances mécaniques des composites moulés par injection, dans le but d'optimiser leurs caractéristiques de renfort et d'améliorer les propriétés des composites. La modélisation micromécanique a été employée pour établir des liens entre la microstructure et le comportement mécanique. Plusieurs gammes granulométriques de FS (FS-0-200, FS-200-315, FS-200-500, FS-315-500, FS-500-800, FS-800-1600 μm) ont été produites à l'échelle pilote par broyage et tamisage, puis mélangées à une matrice de polypropylène et de polypropylène greffé anhydride maléique, et moulées par injection. La caractérisation microstructurale a été réalisée par numérisation 2D pour l'évaluation de la taille des particules avant et après transformation, par microtomographie aux rayons X pour l'analyse microstructurale 3D, et par microscopie électronique à balayage (MEB). Le comportement mécanique a été évalué par des essais de traction, des essais de choc Charpy et des essais d'impact à faible vitesse par chute de masse. Les résultats ont révélé que la distribution de taille et de forme des FS influençait fortement les propriétés en traction et en choc Charpy, mais n'avait pas d'effet significatif sur les performances en impact par chute de masse. Une modélisation par éléments finis a été développée pour simuler les comportements en traction et en choc, en intégrant les données microstructurales 3D. Un autre objectif était d'évaluer les dommages causés aux moules d'injection par les fibres lignocellulosiques lors d'une production à grand nombre de cycles. À cette fin, une campagne d'injection industrielle a été menée avec différents types de moules et des composites renforcés par des fibres lignocellulosiques et synthétiques. Les moules ont ensuite été analysés avec un microscope numérique pour évaluer les dommages. Les résultats démontrent le potentiel de l'utilisation de fractions de FS optimisées pour produire des biocomposites thermoplastiques à haute performance par moulage par injection, tout en soulignant les défis liés à la dégradation des moules lors de la transformation à grande échelle. Ce travail peut être généralisé à d'autres sous-produits et co-produits agricoles, contribuant ainsi à leur valorisation dans des applications de composites durables.