Régénération et élaboration de renforts à base de fibres de carbone recyclées : optimisation des paramètres par méthodes numériques
Regeneration and elaboration of reinforcements based on recycled carbon fibres : optimization of parameters by numerical methods
Fibres de carbone recyclée
Carde
Non-Tissé
Propriétés mécaniques
Analyse statistique
Matériau composite
Recycled carbon fibre
Carding machine
Nonwovens
Mechanical properties
Statistical analysis
Composite materials
Fibres de carbone
Recyclage
Propriétés mécaniques
Cardage
Non-tissés
Analyse multiéchelle
Analyse multivariée
Composites à fibres
Recyclage
La régénération des fibres de carbone recyclées par voie cardée constitue une approchetextile prometteuse pour restructurer des fibres discontinues issues du recyclage de composites. Cettethèse étudie l'influence des paramètres de cardage sur les propriétés morphologiques et mécaniquesdes fibres obtenues, à travers une analyse multi-échelle. Un plan d'expérience a été défini en faisantvarier la densité d'alimentation, le taux de fibres thermoplastiques, la vitesse de cardage, le nombrede passages et l'ouvraison initiale. La caractérisation morphologique a porté sur la longueur,l'orientation et l'homogénéité des fibres et des voiles, à l'aide de protocoles adaptés ou développés aulaboratoire. Les propriétés mécaniques ont été évaluées à l'échelle de la fibre unitaire par des essaisde traction statique et cyclique. Une modélisation statistique par la loi de Weibull a été utilisée pouranalyser la dispersion des propriétés en traction. Les résultats montrent que les propriétés mécaniquesdes fibres recyclées sont globalement conservées après cardage, sauf lorsque les fibres sont soumisesà un nombre élevé de passages ou que la densité d'alimentation est trop importante. Le nombre depassages est le paramètre ayant l'effet le plus marqué sur la réduction de longueur, tandis que l'ajoutde fibres thermoplastiques permet de limiter cette dégradation. L'analyse statistique a permis de mieuxdécrire la dispersion des propriétés mécaniques et d'orienter le choix de configurations de cardage.L'ensemble des résultats donne des repères pour ajuster les conditions de cardage en vue de laréutilisation de fibres recyclées dans des renforts pour composites performants à faible impactenvironnemental.
The regeneration of recycled carbon fibres through carding offers a promising approach torestructure discontinuous fibres derived from composite recycling. This thesis examines the influenceof carding parameters on the morphological and mechanical properties of the fibres, using a multi-scale analysis. A design of experiments was established by varying the feeding density, thermoplasticcontent, carding speed, number of passes, and the degree of pre-opening. Morphologicalcharacterisation focused on fibre length, orientation, and web homogeneity, using protocols eitheradapted or developed in the laboratory. Mechanical properties were assessed at the single-fibre scalewith static and cyclic tensile tests. A statistical modelling based on the Weibull distribution was usedto analyse the dispersion in tensile properties. The results show that the mechanical properties ofrecycled fibres are generally preserved after carding, except when the fibres undergo a high numberof passes or when the feeding density is too high. The number of passes had the most noticeable effecton fibre length reduction, while the addition of thermoplastic fibres helped limit this degradation.Statistical analysis provided a better understanding of the dispersion in mechanical behaviour andhelped guide the selection of carding configurations. Overall, the results help define suitable cardingparameters to allow the reuse of recycled carbon fibres in composite reinforcements with goodperformance and lower environmental impact.
Electronic Thesis or Dissertation
Text
fr
PDF
9601464
https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDENGSYS/2025/2025ULILN019.pdf
http://www.theses.fr/2025ULILN019/abes
https://theses.hal.science/tel-05481200
https://theses.hal.science/tel-05481200
https://theses.hal.science/tel-05481200
Ivars
Jean
Ivars
1997-05-16
FR
293333793
https://theses.fr/2025ULILN019
2025ULILN019
https://doi.org/10.70675/42cd5d4bz58ebz4deazbf0ezc8dbe9c8c57e
2025-10-07
Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces
Université de Lille (2022-....)
259265152
Doctorat
Docteur es
non
oui
Soulat
Damien
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1
147220009
Labanieh
Ahmad Rashed
MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2
18510021X
Kobi
Abdessamad
MADS_PRESIDENT_DU_JURY
070945012
Lagardère
Mylène
MADS_MEMBRE_DU_JURY_1
137191383
Ienny
Patrick
MADS_RAPPORTEUR_1
188914633
Baley
Christophe
MADS_RAPPORTEUR_2
074150847
École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....)
MADS_ECOLE_DOCTORALE_1
25860221X
GEMTEX (Roubaix)
MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1
1144862
161605346
Ecole nationale supérieure des arts et industries textiles (Roubaix, Hauts-de-France)
MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2
029532108
Hauts-de-France. Conseil régional
MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_3
203650891
ddc:620
Soulat
Damien
Labanieh
Ahmad Rashed
Kobi
Abdessamad
Lagardère
Mylène
Ienny
Patrick
Baley
Christophe
École graduée Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....)
GEMTEX (Roubaix)
Ecole nationale supérieure des arts et industries textiles (Roubaix, Hauts-de-France)
Hauts-de-France. Conseil régional
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9601464