Banana fiber-LDPE recycled composites for low-cost eco-friendly construction applications

Currently, McGill is collaborating with University of Western Australia, Moratuwa Univeristy (Colombo, Sri Lanka), and Waste for Life to create affordable eco-friendly building products for Sri Lanka. By using recycled LDPE waste plastics as well as banana fibers made from waste banana trees, composites can be made for basic housing applications. The composite material is to be made using methods easily reproducible in Sri Lanka at a low cost. Tensile properties, flame retardancy and moisture absorption were investigated to create a strong, safe, and durable product. First the plastic matrix (from Sri Lankan and Canadian sources) and banana fiber reinforcement were characterized using differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, and Fourier-transform infrared spectroscopy. This is to ensure that the processing parameters can be generalized to both countries. Then a manufacturing method using compression molding was developed. Fibers of different length were used to assess their effect on manufacturing and strength. Panels made with 40 wt% of 20 cm long fibers in a random orientation yielded the best results. Then, UL94 fire tests were conducted with ATH mineral filler as a flame retardant. Integrating the flame retardant directly into the composite's layers is the most efficient way of reducing flame spread. Then, different commercially available waterproofing solutions were used to prevent moisture absorption into the composite panels. Sealing the composite with an outer layer of at least 0.3 mm of LDPE was the cheapest and most effective way to prevent water intrusions. Finally, the three aspects of the project (tensile strength, fireproofing, water absorption) were combined in a final product and characterized.En collaboration avec l'Université McGill, l'University of Western Australia, Moratuwa University, et l'organisme Waste For Life, ce présent projet avait pour but de concevoir des matériaux de construction en composite à partir de plastiques recyclés et de fibres naturelles. Pour ce faire, il était essentiel de tenir compte du contexte particulier de l'étude, soit les communautés du Sri Lanka, en n'utilisant que des procédés abordables et consciencieux de l'environnement.En utilisant les déchets de plastique polyéthylène à basse densité (PEBD) ainsi que des fibres naturelles provenant des déchets agricoles de bananiers, des matériaux composites peuvent alors être créés. Un procédé de fabrication facilement reproductible au Sri Lanka doit être conçu, et ce, à faible coût. Les propriétés de traction, l'amélioration de propriétés ignifuges, et l'absorption d'humidité furent étudiés afin de créer un matériau fort, sécuritaire et durable. Tout d'abord, la matrice thermoplastique (de sources sri lankaises et canadiennes) et le renfort de fibres de bananes furent caractérisés par calorimétrie différentielle à balayage, analyse thermogravimétrique et spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. Cette étape permettra de déterminer les paramètres de fabrications et si ceux-ci pourront être applicables au Sri Lanka. Ensuite, un procédé de fabrication usant le moulage à compression fût développé. Des fibres coupées de différentes longueurs furent utilisées afin d'évaluer leurs effets sur les propriétés mécaniques et la vitesse de fabrication. Par ailleurs, l'usage de fibres de 20 cm sans orientations prédéterminées/fixes avec une charge de 40% par poids ont fournis les meilleurs résultats. Par la suite, des tests de feux suivant le standard UL94 furent effectués avec la présence d'hydroxyde d'aluminium, soit un retardant à flamme. À cet effet, l'addition du retardant à flamme directement entre les couches du matériau composite s'avère la méthode la plus efficace pour ralentir la propagation des flammes. Enfin, pour améliorer l'imperméabilité du composite, différents scellants commerciaux furent utilisés. D'ailleurs, l'addition d'une couche protectrice de PEBD de 0.3 mm fut la méthode la plus économique et efficace pour assurer l'étanchéité du matériau. Finalement, les trois aspects du projets (propriétés des tractions, feu, et absorption d'humidité) furent intégrés pour créer un produit final