Valorisation des chutes de fibres de verre produites lors de la fabrication des pales éoliennes comme renforcement pour un polymère d’injection

Moreau, Charles-Olivier (2025). Valorisation des chutes de fibres de verre produites lors de la fabrication des pales éoliennes comme renforcement pour un polymère d’injection. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Cette étude vise à démontrer le potentiel de valorisation des chutes de production des pales d’éoliennes composées de textiles de fibres de verre vierges. Ces retailles, produites lors de la découpe des rouleaux de textiles de verre pour le moulage des pales, possèdent des tailles et des géométries très variables, requérant un traitement d’uniformisation sous forme de déchiquetage. Ce déchiquetage mène à une agglomération des fibres de verre, qui sont ensuite soumises à une deuxième réduction de taille sous forme de déchiquetage secondaire menant à des fibres courtes ou de broyage menant à une fine poudre de fibres de verre. Ces deux produits sont ensuite insérés dans des granules de polypropylène (PP) afin d’agir comme matériau de renforcement à un taux massique de 20%. Les deux types de granules renforcés produites, soient le PPGF – ÉTS pour les granules ayant un renforcement de fibres courtes et le PPGF – Coalia pour les granules ayant un renforcement de poudre de fibres de verre, sont ensuite caractérisées thermiquement, physiquement et mécaniquement. La caractérisation thermique démontre que l’ajout du renforcement de verre impacte très peu les températures de fusion et de dégradation du polypropylène. Cependant, le procédé de fabrication du PPGF – ÉTS semble augmenter l’indice de coulabilité (MFI) des granules de 48%, ce qui indique une certaine dégradation de la matrice polymérique. La caractérisation physique révèle des taux de fibre massique réel des granules de 23,90 % pour le PPGF – Coalia et de 20,1% pour le PPGF – ÉTS, avec des longueurs moyennes des fibres de 0,066 mm et de 0,216 mm respectivement. La caractérisation mécanique des granules indique que l’ajout de la poudre de verre nuit légèrement (-12,3%) à la résistance mécanique du PP, mais qu’elle améliore similairement (+14,9%) sa rigidité. Les effets de l’ajout des fibres de verre courtes au PP dépendent des conditions d’injections, mais peuvent mener à une faible augmentation (+3,5%) de la résistance mécanique et à une forte augmentation (+77,2%) de sa rigidité en tension. Ces résultats démontrent le potentiel de revalorisation des fibres de verre issues des déchets de production du domaine éolien en les intégrant dans des matrices thermoplastiques, permettant de contribuer à une approche plus durable et à la réduction des matières allant à l’enfouissement.

Titre traduit

Reuse of textiles from wind blade production waste as reinforcement for an injection polymer

Résumé traduit

The aim of this project is to demonstrate the recycling potential of wind blade production waste composed of unused glass fibre textiles. These off-cuts, generated during the initial cutting of the glass fibre textile rolls used to mold the blades, have highly variable sizes and geometries, which require a standardization treatment, realized through shredding. This first shredding leads to agglomeration of the glass fibres, which are then subjected to a second size reduction to allow the agglomerates to dissociate. This step can be done in the form of a secondary shredding, leading to short glass fibres, or through milling, leading to a fine glass fibre powder. These two products are then inserted into polypropylene granules to act as reinforcement material at a mass ratio of 20%. The two types of granules generated are PPGF – ÉTS, which uses the short-fibre reinforcement, and PPGF – Coalia, which uses the glass fibre powder reinforcement. These pellets are then characterized thermally, physically, and mechanically. Thermal characterization shows that the addition of glass reinforcement has little impact on polypropylene melting and degradation temperatures. However, the PPGF - ÉTS manufacturing process appears to increase the MFI of the pellets by 48%, indicating some degradation of the polymer matrix. Physical characterization reveals that the actual average pellet mass fiber contents are 23.90% for PPGF - Coalia and 20.1% for PPGF - ÉTS, with average fiber lengths of 0.066 mm and 0.216 mm, respectively. Mechanical characterization of the pellets indicates that the addition of the glass powder slightly (-12.3%) reduces the mechanical strength of PP, but similarly (+14.9%) improves its stiffness. The addition of short glass fibers to PP can be optimised for strength or for stiffness, depending on injection parameters. They can lead to a small increase (+3.5%) in mechanical strength and a large increase (+77.2%) in tensile stiffness. These results demonstrate the potential for recycling glass fibers from wind energy production waste by integrating them into thermoplastic matrices, thereby contributing to a more sustainable approach and reducing the waste sent to landfill.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maitrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 111-118).
Mots-clés libres:	recyclage, fibres de verre, pales éoliennes, rebuts de production, renforcement, injection plastique, composites
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Dubé, Martine
Codirecteur:	Codirecteur Lessard, Larry
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	05 juin 2025 18:26
Dernière modification:	05 juin 2025 18:26
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3636

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