Composite materials are composed of a polymer matrix reinforced with finely-dispersed filler material. The polymer matrix can be either thermoplastic or thermoset, and can be fossil-based or biobased. The filler material can be thin fibres, or fine particles, and can serve a variety of functions, such as mechanical reinforcement, impermeability or opacity.
Biocomposites are a class of composite matrials defined by the use of bio-based materials, like wood or textile plants. These materials are of increasing importance in a variety of sectors, including transportation (particularly in automotive body panels), constructrion, sport, real estate and consumer goods.
According to a 2015 study by nova-Institut, a German research and consultancy agency, wood-polymer composites (WPC) and natural-fibre-polymer composites (NFC) account for 15% of the composites market in Europe, a figure that is expected to grow. European biocomposite production was estimated in 2012 to be 352 000 tonnes, of which 260 000 tonnes were WPC and 92 000 were NFC. The study emphasises the potential for growth in the sector: it is projected that the production volume of biocomposites will reach 710 000 tonnes by 2020.
EN SAVOIR +
Choix des matières premières
COMPOSENS étudie la production de biocomposites avec un renfort constitué de bois ou de fibres de chanvre et de lin. Les fibres étudiées seront des fibres courtes mais aussi des fibres longues préparées (mats, tissés, co-mêlés). La matrice sera constituée d’un polymère pétrosourcé ou biobasé.
Préparation des fibres
L’un des défis auxquels doit répondre le composite est l’adhésion fibre/matrice, facteur majeur conditionnant les performances du biocomposite. Dans ce cadre, l’équipe de recherche COMPOSENS réalisera un (pré)traitement des fibres par des procédés propres tels que la steam explosion ou le vapocraquage, ou encore le plasma atmosphérique.
Produits recherchés
Les partenaires orienteront leur recherche en vue d’élargir le champ des applications des biocomposites et offrir aux marchés transfrontaliers des nouveaux produits tels qu’un compound
polymère-fibres naturelles destiné à la fabrication additive (impression 3D). Une autre voie innovante sera développée : l’imprégnation des fibres naturelles continues par des thermoplastiques biobasés ou pétrosourcés ou l’activation par plasma atmosphérique, suivie de la mise en œuvre des composites par des techniques de compression moulage. Cette démarche innovante, facile à intégrer dans une ligne de production industrielle, devrait amener une réduction de la température, du cisaillement et du temps de séjour auxquels les fibres naturelles sont soumises lors de l’élaboration des biocomposites, et par conséquent leur dégradation.
Particularité de COMPOSENS : la remédiation environnementale
L’apparition de défauts sensoriels (odeurs) et l’émission de composés organiques volatils liées à la faible stabilité thermique des matières lignocellulosiques seront investiguées à chaque étape de mise en œuvre des composites. Ceci permettra de proposer des solutions de remédiation et répondre à la problématique de la qualité de l’air intérieur et de ses exigences réglementaires.
Transfert industriel : une priorité
Dans la perspective d’un transfert industriel, l’aspect économique – coûts des matières, coûts des procédés de traitement et coûts de mise en œuvre/mise en forme – ainsi que l’approche cycle de vie seront pris en compte pour sélectionner les meilleures options technologiques afin de déboucher sur des applications exploitables à l’échelle industrielle. Les biocomposites élaborés seront confrontés aux essais normalisés pour accélérer leur mise sur le marché (norme européenne EN 15534-2014).
CROSS-BORDER
The Franco-Belgian border region contains a variety of actors from every level of the plastics and biocomposites industrial value chains, from agricultural cultivators to manufacturing plants. The commercial enterprises in these chains which already use biocomposites or would like to begin using them (and particularly the small- and medium-sized enterprises), stand to benefit from the development of new products and technological solutions. It is the ambition of COMPOSENS to respond to the needs of these enterprises using the specialisation of its members in applied science to develop innovative solutions which are transferable to the reality of regional commercial enterprises.
For the benefits of COMPOSENS to be fully realised for the industrial stakeholders in the Franco-Belgian border region, it is imperative that the two countries continue their cooperation in supoprt of the project.
WITH THE SUPPORT OF
