Development and multi-scale analysis of hemp reinforcements for biocomposites applications

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen SSUCHY (H2020-BBI) qui vise à développer des matériaux composites 100% biosourcés, en termes de renforts et de matrices. L’objectif de cette thèse est le développement et la caractérisation multi-échelle de renforts textiles en fibres de lin et de chanvre capables de répondre aux besoins des applications industrielles visées. Les travaux se focalisent d’une part sur le développement de fils et mèches aux propriétés suffisantes pour la production de renforts par tissage. Ces fils et mèches sont caractérisés sur leurs propriétés textiles et mécaniques. A l’échelle des fibres les caractéristiques sont identifiées par la méthode de l’« Impregnated Fibre Bundle Test » (IFBT). Des renforts sont élaborés par tissage à partir de différents types de fils et l’influence des paramètres de fabrication est analysée sur les propriétés textiles, de flexion à l’état sec, de traction uniaxiale, de cisaillement plan et de mise en forme lors d’essais d’emboutissage. Ces caractérisations permettent d’établir des fiches techniques et de choisir le renfort dont les paramètres de production permettront de répondre au mieux aux spécifications de la pièce composite finale. Enfin, des plaques composites sont produites avec certains des renforts développés, puis caractérisés aux moyens d’essais de traction. Les propriétés sont comparées à celles de biocomposites renforcés de fibres naturelles issues de la littérature ou déjà commercialisés.This PhD thesis is a part of the European SSUCHY project (H2020-BBI) which aims to develop 100% bio-based composite materials, in terms of reinforcements and matrices. The objective of this thesis is the development and the multi-scale characterization of textile reinforcement made of flax fibers and hemp fibers. These reinforcements have to meet the requirements of the industrial applications of SSUCHY project. First of all, the work focuses on the development of yarns and rovings with sufficient properties for the manufacturing of the reinforcements by weaving technology. For these yarns and rovings, textile and mechanical properties are studied. At the scale of the fibers, properties are obtained by the “Impregnated Fiber Bundle Test” (IFBT) method. Reinforcements are produced by weaving technology with different types of yarns. The influence of production parameters is analyzed on textiles properties, on bending properties in dry state, on uniaxial tensile properties, on plan shear properties and on shape forming capability. These characterization steps allow to build technical data sheets and to choose the reinforcement whose production parameters enables to meet the requirements of the final composite part in the best possible way. Finally, composite plates are manufactured with some of the reinforcements developed, and characterized with tensile tests. Properties of these biocomposites materials are compared with those of biocomposites reinforce by natural fibers from literature or already available on the market