Automobile : des fibres végétales pour renforcer le plastique ?

Bientôt un nouveau plastique plus écologique pour l’industrie automobile ? Des chercheurs proposent de modifier les procédés de fabrication pour intégrer des fibres naturelles, par exemple du lin ou du chanvre, au sein d'objets thermoformés. Le taux de recyclage est important...

L'industrie automobile s'efforce de produire des pièces automobiles légères et à haute performance permettant de réduire la consommation de carburant et d'améliorer la sécurité. Les plastiques ont contribué à de nombreuses avancées par rapport aux pièces en métal conventionnelles. Par exemple, le polypropylène, un polymère thermoplastique qui peut être, de manière répétée, ramolli par chauffage pour prendre différentes formes, est actuellement utilisé dans les pare-chocs, les panneaux de carrosserie et les garnitures.

Les polymères renforcés sont, comme leur nom l'indique, des structures « remplies » de couches de renfort fibreux qui améliorent les propriétés mécaniques. L'attention se tourne de plus en plus vers le renforcement par des fibres naturelles en utilisant des matières végétales telles que le chanvre, le lin, le jute et le kénaf puisqu’elles ont une résistance mécanique élevée et sont légères. Elles offrent également des avantages conséquents par rapport aux renforts conventionnels : un faible coût, une durabilité dans la fabrication et le recyclage.

Leur utilisation généralisée a cependant été freinée pour une bonne raison : leurs performances diminuent lorsqu’elles sont soumises aux températures de traitement requises pour l'extrusion des polymères. Il s’agit d’un procédé par lequel un matériau compressé est contraint de traverser une filière ayant la forme d'une vis pour aboutir dans un moule qui lui donne une forme spécifique. Des chercheurs européens associés à des entreprises, dont ESP Platics LTD, ont donc cherché à assouplir l'utilisation des renforts de fibres naturelles en mettant au point des méthodes de transformation et de traitement adaptées au thermoformage (mise en forme par la chaleur).

Le projet Extru CO2 visait tout spécialement l'utilisation de dioxyde de carbone supercritique (scCO2) en support de traitement. L'objectif ultime était de permettre l'extrusion de plaques de polypropylène remplies de fibres naturelles sans les effets typiques préjudiciables sur les caractéristiques mécaniques, la couleur et l'odeur.

Les nombreuses innovations dans l'élaboration des composites, la fabrication des composites à base de fibres naturelles et l'équipement d'injection de scCO2 ont permis de réduire la résistance à l'écoulement, ce qui a facilité l'extrusion à des températures inférieures. Les propriétés mécaniques des plaques renforcées extrudées étaient bien adaptées aux exigences de l'industrie automobile. Les produits fabriqués à partir de ces plaques offraient une qualité supérieure à un coût raisonnable tout en présentant un taux de recyclage impressionnant (jusqu'à 50 %). Ils pourraient donc être réutilisés pour produire de nouvelles plaques sans effets préjudiciables sur les propriétés mécaniques.

L'équipe du projet Extru CO2 a ainsi surmonté l'obstacle du traitement à haute température jusqu'alors nécessaire pour l'extrusion. La technologie innovante pour produire des plaques thermoplastiques renforcées de fibres naturelles destinées à l'industrie automobile devrait stimuler une utilisation plus répandue des matériaux abordables et recyclables.