Développement d'un procédé de recyclage des pales d'éoliennes en composite à matrice thermoplastique

Cette étude relate le recyclage d’un matériau composite thermoplastique fabriqué par infusion \nde polyamide 6 de polyaddition anionique dans un renfort de fibres de verre continues. \nCe matériau est en développement à l’Université technologique de Delft (TUDelft) \naux Pays-Bas dans l’optique de servir à la fabrication de pales d’éoliennes recyclables. \nL’étude porte sur le recyclage secondaire par voie mécanique (broyage/injection) du composite \npour en faire un plastique renforcé à fibres courtes. Après un broyage, tamisage \net étuvage, le matériau a été mise en forme par injection sous forme d’éprouvettes de \ntraction ASTM type I à l’Institut de matériaux industriels. La matière broyée a été caractérisée \npar DSC afin d’en déterminer les propriétés physiques et la distribution de la \nlongueur des fibres a été faite au microscope optique après une pyrolyse. \nQuatre matériaux différents ont été fabriqués à partir de la matière première provenant \nde plaques infusées. Ainsi, deux fractions issues du tamisage des plaques broyées (0,6 \nà 2 mm et plus de 2 mm) et deux résines de dilution ont été combinées en 4 matériaux. \nLe taux massique de fibres, Wf , a été dilué à environ 30 %, dans un cas avec \ndes plaques de polyamide 6 de polyaddition (APA 6) infusées non chargées provenant \négalement de TUDelft et dans l’autre avec un polyamide 6 commercial de polycondensation \n(HPA 6). Le croisement des paramètres résine de dilution et dimension initiale des \nparticules broyées fait en sorte que 4 matériaux sont à l’étude. Finalement, ces matériaux \nont subi 2 cycles ce qui a permis d’évaluer l’effet du nombre de cycles sur les propriétés \nphysiques et mécaniques. \nDe manière générale, le module d’élasticité E et la résistance en traction, Rm, sont de \nl’ordre de ceux obtenus pour des polyamides 6 renforcés à 30 % de fibres de verre. Les \néprouvettes diluées avec une résine commerciale ont de meilleures propriétés, E, d’environ \n10 GPa et Rm d’environ 180 MPa, que les éprouvettes diluées avec une résine APA 6. Les \néprouvettes diluées avec une résine APA 6 contiennent des vides tel qu’il sera possible de \nconstater à l’aide des fractographies au microscope électronique à balayage (MEB). \nLa rigidité et la résistance du matériau diminuent avec le nombre de cycles, et ce, dès \nle second cycle. Le cisaillement du procédé de broyage et d’injection fait en sorte qu’une \nperte considérable des propriétés est constatée. La longueur critique, lc, en dessous de \nlaquelle le transfert de charge de la matrice vers la fibre a été atteinte dès le premier \nrecyclage. \nIV \nFinalement, le paramètre de la longueur initiale des particules broyées influence le comportement \nsuite aux recyclages successifs. Les éprouvettes dont les particules initiales \nmesurent plus de 2 mm perdent davantage leur module de rigidité que celles dont la \ndimension des particules broyées initiales est située entre 0,6 et 2 mm après 2 cycles. \nL’avantage qu’avaient ces fibres plus longues est perdu après un second broyage et injection \nà cause de l’alignement et de la dispersion de la fibre dans la matrice. \nLe recyclage secondaire par voie mécanique se distingue par rapport aux autres types de \nrecyclage par sa facilité à mettre en oeuvre et la possibilité de fabriquer des produits durables. \nLe recyclage primaire, c’est-à-dire fabriquer des pales d’éoliennes recyclées à partir \nde ce matériau, étant impossible, c’est la meilleure utilisation de la matière qui puisse \nêtre faite avant la récupération par voie chimique et la combustion avec récupération de \nl’énergie. La résine polyamide 6 requiert 132 MJ/kg pour sa synthèse comparativement à \n145 MJ/kg pour la résine époxyde liquide utilisée dans la fabrication des pales d’éoliennes \nactuelles. Cependant, la combustion de ces dernières ne libère que 30 MJ/kg lors de leur \npyrolyse.

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