Back to Search Start Over

About the frontier between filling and reinforcement by fine flax particles in plant fibre composites

Authors :
Alain Bourmaud
Claire Mayer-Laigle
Christophe Baley
Johnny Beaugrand
Institut de Recherche Dupuy de Lôme (IRDL)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Brest (UBO)-Université de Bretagne Sud (UBS)
Ingénierie des Agro-polymères et Technologies Émergentes (UMR IATE)
Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Unité de recherche sur les Biopolymères, Interactions Assemblages (BIA)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Fractionnement des AgroRessources et Environnement - UMR-A 614 (FARE)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-SFR Condorcet
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Energy Management Agency (ADEME)
he French research cluster CNRS-INRA ’ Symbiose’ SYnthon et Matériaux BIOSourcés
collaborative project RECYTAL
French Research Ministry.
Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Fractionnement des AgroRessources et Environnement (FARE)
Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Source :
Industrial Crops and Products, Industrial Crops and Products, Elsevier, 2019, 141, ⟨10.1016/j.indcrop.2019.111774⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Elsevier BV, 2019.

Abstract

Whatever in pulp or biocomposite sectors, the elements called fines coming from plant fibres have generally a length lesser than 200 μm. Their mechanical impact has long been debated in short plant fibre thermoplastic composites. Are they solely a filling agent or on the contrary, have they a potential of reinforcement in such composites depending on their numbers, their length and aspect ratio? This work proposes an original experimental approach to explore the mechanical role of fine flax particles. Based on controlled milling of an initially homogeneous flax fibre batch that provides a population of fines (99% under 200 μm, average Lw of 147 μm), we devised a set of composites made of an increasing content of flax fines (0, 3.1, 5.6, 12.3, 20.4, 34.6 and 40.2%-vol) mixed with poly(propylene) (PP) and maleic anhydrid grafted PP (PP-PPgMA). Reference composites reinforced with chalk and also with cut flax fibre (Lw of 2000 μm) were also manufactured and studied. Results demonstrate that, despite a low aspect ratio (5 ± 0.2 for 20.4%-vol), fines can act more than as just a simple filler, a slight modulus reinforcement is depicted but only beyond a high threshold of about 20%-vol (+29% compared to raw PP for 20.4%-vol). In addition to PP, we then investigated the mechanical influence of the flax fines in two representative matrix thermoplastic families Poly(amide)-11 (PA11) and poly(butylene-succinate) (PBS). We highlighted an increase of the Young’s modulus of PA11 and PBS fines composites (+41% and +115, respectively for 20.4%-vol), whereas strengths were lower compared to the respective neat polymers, exhibiting the possible negative role of fines on composite mechanical properties.

Details

ISSN :
09266690
Volume :
141
Database :
OpenAIRE
Journal :
Industrial Crops and Products
Accession number :
edsair.doi.dedup.....5377f110d92f327c8e283b703b49667a