CH715042A2 - Matériau composite à base de matière naturelle contenant des scléroprotéines. - Google Patents

Matériau composite à base de matière naturelle contenant des scléroprotéines. Download PDF

Info

Publication number
CH715042A2
CH715042A2 CH6672019A CH6672019A CH715042A2 CH 715042 A2 CH715042 A2 CH 715042A2 CH 6672019 A CH6672019 A CH 6672019A CH 6672019 A CH6672019 A CH 6672019A CH 715042 A2 CH715042 A2 CH 715042A2
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
composite material
particles
natural
natural material
scleroproteins
Prior art date
Application number
CH6672019A
Other languages
English (en)
Other versions
CH715042B1 (fr
Inventor
Rein Camille
Menny Vincent
Charles Georges Evon Philippe
Rouilly Antoine
Fournier Teddy
Salinier Axel
Original Assignee
Authentic Mat
Toulouse Tech Transfer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Authentic Mat, Toulouse Tech Transfer filed Critical Authentic Mat
Publication of CH715042A2 publication Critical patent/CH715042A2/fr
Publication of CH715042B1 publication Critical patent/CH715042B1/fr

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L89/00—Compositions of proteins; Compositions of derivatives thereof
    • C08L89/04—Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/58—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/203—Solid polymers with solid and/or liquid additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/02—Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00—Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/40—Polyamides containing oxygen in the form of ether groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/02—Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2489/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof
    • C08J2489/04—Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2489/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof
    • C08J2489/04—Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair
    • C08J2489/06—Products derived from waste materials, e.g. horn, hoof or hair derived from leather or skin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

L’invention concerne un matériau composite à base de particules d’une matière naturelle contenant des scléroprotéines, notamment de corne ou de cuir. Ces particules sont dispersées dans une matrice d’un polymère thermoplastique choisi parmi le polyamide 11 et les polyéther-bloc-amides. Un procédé de préparation de ce matériau composite comprend le mélange desdites particules et dudit polymère thermoplastique et la mise en forme de ce mélange.

Description

Description [0001] La présente invention s’inscrit dans le domaine de la valorisation des ressources naturelles renouvelables, notamment des résidus protéiques d’origine animale.
[0002] Plus particulièrement, la présente invention concerne un matériau composite à base de particules d’une matière naturelle contenant des scléroprotéines et d’un polymère thermoplastique, ainsi qu’un procédé de préparation d’un tel matériau composite. L’invention concerne également l’utilisation d’un tel matériau composite pour la fabrication d’un article en matériau composite, ainsi qu’un tel article en matériau composite.
[0003] L’épuisement programmé des ressources fossiles incite depuis plusieurs années les industriels à développer des solutions de remplacement mettant en oeuvre des ressources renouvelables, et ce dans tous les domaines de l’industrie. Le recyclage et la valorisation des déchets d’origine animale ou végétale revêtent à ce titre un intérêt croissant, tant du point de vue économique qu’environnemental.
[0004] Il a ainsi par exemple été proposé par l’art antérieur de fabriquer des matériaux composites à partir de déchets d’origine animale et de polymère. Des exemples de tels matériaux composites, à base d’une matière kératinique, sont décrits dans le document US 2006/0 084 728.
[0005] Les propriétés mécaniques de tels matériaux composites sont cependant très inégales, et leur obtention, ainsi que leur utilisation pour la fabrication d’articles moulés, posent souvent des problèmes.
[0006] La présente invention vise à proposer un matériau composite à base de particules d’une matière naturelle, notamment d’origine animale, et de polymère, qui présente de bonnes propriétés mécaniques, notamment en termes à la fois de résistance mécanique, et qui puisse facilement, et avec une bonne fiabilité et une bonne reproductibilité, aussi bien être préparé qu’être utilisé pour la fabrication d’articles moulés, au moyen des techniques de mise en forme à chaud couramment mises en oeuvre dans l’industrie.
[0007] Un objectif supplémentaire de l’invention est que ce matériau composite soit entièrement, ou quasiment entièrement, d’origine naturelle. En particulier, l’invention vise à ce que ce matériau composite contienne une quantité en poids inférieure à 25%, et même moins, par exemple inférieure à 5%, de composants qui ne soient pas biosourcés.
[0008] Il a été découvert par les présents inventeurs que de tels objectifs sont atteints par un choix combiné d’un type de matières naturelles particulier, les matières naturelles contenant des scléroprotéines, et d’élastomères thermoplastiques spécifiques.
[0009] Les scléroprotéines, autrement nommées protéines fibreuses, constituent l’une des trois principales classes de protéines animales. Il s’agit de longues molécules en forme de filaments, jouant un rôle structurel et constitutif dans l’organisme, et entrant dans la composition des tissus dits de soutien, tels que les os, les bois de cervidés et les tissus conjonctifs, ainsi que des phanères, tels que la peau, les poils, les cornes, les sabots, et les ongles, et dans l’ivoire. Il en existe différents types: les kératines, qui forment des tissus protecteurs du corps, tels que l’épiderme, les poils, les ongles, les sabots, les cornes ou les plumes des oiseaux; les collagènes, qui constituent des tissus conjonctifs, tels que des cartilages; la conchyoline, qui forme les coquilles des mollusques, par exemple des huîtres; et les élastines, également présentes dans les tissus conjonctifs.
[0010] De nombreux déchets industriels issus de l’élevage, tels que la corne, les plumes, le cuir, ou rebuts de production, tels que les chutes générées lors du travail du cuir ou du travail de la corne, etc., sont principalement constitués de scléroprotéines. L’utilisation de ces déchets pour la fabrication d’articles en matériau composite, destinés à des applications multiples et variées tirant profit des propriétés esthétiques et mécaniques de ces matières naturelles, proposée par la présente invention, en permet une valorisation tout à fait intéressante, sur le plan économique comme environnemental.
[0011] On entend dans la présente description, par matière naturelle, une matière d’origine naturelle, par opposition aux matériaux synthétiques, telle qu’une matière d’origine animale.
[0012] Selon un premier aspect, la présente invention concerne un matériau composite à base de particules d’une matière naturelle contenant des scléroprotéines, ces particules étant dispersées dans une matrice d’un polymère thermoplastique. Ce polymère thermoplastique est choisi parmi le polyamide 11 et les polyéther-bloc-amides, ou l’un quelconque de leurs mélanges.
[0013] On englobe dans la présente description, dans les termes «matière naturelle», aussi bien une matière naturelle unique, qu’un mélange de plusieurs matières naturelles différentes, chacun d’elles contenant des scléroprotéines.
[0014] Préférentiellement, la matière naturelle mise en oeuvre contient plus de 50% en poids de scléroprotéines. C’est le cas pour la majorité des matières naturelles d’origine animale à base de scléroprotéines: les scléroprotéines y sont souvent sensiblement le seul type de protéines qui y sont présentes.
[0015] Le polyamide 11, couramment désigné par l’abréviation PA11, est un polymère thermoplastique particulier obtenu par polycondensation d’un acide aminé en C11, l’acide 11-aminoundécanoîque. Ce polymère présente de nombreux avantages, notamment celui d’une origine biosourcée, l’acide 11 -aminoundécanoîque pouvant être extrait d’un végétal, le Ricinus communus, également connu sous le nom de ricin commun.
CH 715 042 A2 [0016] Un tel polymère est notamment disponible dans le commerce, par exemple vendu sous la dénomination Rislan® PA11 par la société Arkema.
[0017] Les polyéther-bloc-amides, couramment désignés par l’abréviation PEBA, sont quant à eux des copolymères à blocs thermoplastiques comportant un ou plusieurs blocs polyéther flexibles, et un ou plusieurs blocs polyamide, qui présentent également l’avantage de pouvoir être obtenus au moins partiellement à partir de ressources renouvelables.
[0018] Les blocs polyamide comportent de préférence au moins un bloc en polyamide choisi parmi le PA6, le PA12 et le PA11, le PA11 étant particulièrement préféré dans le cadre de l’invention.
[0019] Les blocs polyéther comportent quant à eux de préférence au moins un bloc en polyéther choisi parmi les poly(oxyde d’éthylène), les polyéthylène glycols, les polytétraméthylène glycols et les poly(oxyde de tétraméthylène).
[0020] Les polyéther-bloc-amides mis en oeuvre dans le cadre de l’invention peuvent contenir tous pourcentages en poids de bloc(s) polyamide et de bloc(s) polyéther, le copolymère étant d’autant plus flexible que son pourcentage en poids de bloc(s) polyéther est élevé.
[0021] Les polyéther-bloc-amides mis en oeuvre selon l’invention sont en outre de préférence stabilisés aux UV.
[0022] De tels polymères sont notamment disponibles dans le commerce, par exemple vendus sous la dénomination PEBAX® par la société Arkema.
[0023] Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, le polymère thermoplastique est un polyéther-blocamides choisi parmi les PEBAX® de grade 35R53 ou de grade 25R53, ces grades définissant la dureté Shore D du copolymère (égale à 35 pour le grade 35R53 et à 25 pour le grade 25R53).
[0024] Les polymères thermoplastiques particuliers choisis selon l’invention pour entrer dans la constitution du matériau composite présentent notamment l’avantage de pouvoir être mis en oeuvre dans une large gamme de procédés de mise en forme des matériaux, et dans une large plage de température. Ils permettent de préparer et mettre en forme des matériaux composites conformes à l’invention de manière particulièrement fiable, maîtrisée et reproductible, et ce y compris lorsque les particules de la matière naturelle sont fortement hygroscopiques.
[0025] Il a en outre été découvert par les présents inventeurs que le matériau composite selon l’invention, intégrant de tels polymères thermoplastiques, présente une bonne résistance mécanique particulièrement bonne, ses propriétés mécaniques présentant une bonne stabilité dans le temps, y compris lorsqu’il est exposé à un environnement humide.
[0026] Les matériaux composites dans lesquels le polymère thermoplastique est un PEBA présentent en outre une bonne flexibilité, avec un degré de flexibilité pouvant avantageusement être maîtrisé de manière particulièrement fiable et reproductible par un choix adéquat du copolymère particulier mis en oeuvre, en particulier du rapport en poids entre ses séquences polyéther et ses séquences polyamide, de sa proportion dans le mélange et de la granulométrie de la matière naturelle particulaire.
[0027] Le matériau composite selon l’invention présente en outre un bel aspect esthétique, proche de celui de la matière naturelle, sa composition est homogène et il est avantageusement stable, tant physiquement qu’esthétiquement. Le ressenti à son toucher est en outre avantageusement proche de celui de la matière naturelle.
[0028] Les propriétés ci-avant rendent le matériau composite selon l’invention tout à fait adapté pour une utilisation dans une large gamme d’applications.
[0029] La matière naturelle contenant des scléroprotéines entrant dans la constitution du matériau composite selon l’invention est par exemple d’origine animale non humaine.
[0030] Dans des modes de réalisation particuliers de l’invention, cette matière naturelle est choisie parmi la corne, le cuir, le bois et l’ivoire d’animal non-humain, les coquilles de coquillages, et l’un quelconque de leurs mélanges.
[0031] Elle peut autrement consister en de la laine, onglon, poil ou plumes d’animaux non-humains.
[0032] Les scléroprotéines qui sont contenues dans la matière naturelle entrant dans la constitution du matériau composite selon l’invention sont par exemple essentiellement des scléroprotéines kératiniques.
[0033] Préférentiellement, le matériau composite selon l’invention contient de 30 à 60%, notamment de 30 à 55%, en poids de particules de ladite matière naturelle, par rapport au poids total dudit matériau composite. Une telle plage de valeurs assure avantageusement des propriétés au toucher proches de celles de la matière naturelle, ainsi qu’un aspect esthétique très proche de celui de la matière naturelle.
[0034] Le matériau composite selon l’invention peut en outre contenir un ou plusieurs additifs, choisis en fonction des propriétés finales souhaitées pour ce matériau composite. Des exemples non limitatifs de tels additifs sont les agents plastifiants, les agents de couplage, les colorants, les pigments, etc.
[0035] Préférentiellement, ces additifs sont présents dans le matériau composite dans une quantité inférieure à 10% en poids, de préférence inférieure à 5% en poids, par rapport au poids total du matériau composite.
[0036] Les particules de matière naturelle présentes dans le matériau composite selon l’invention présentent de préférence des dimensions comprises entre 100 et 500 μm.
CH 715 042 A2 [0037] Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé de préparation d’un matériau composite selon l’invention, ce matériau répondant à l’une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-avant.
[0038] Ce procédé de préparation comprend une étape de mélange de particules de la matière naturelle contenant des scléroprotéines et du polymère thermoplastique, choisi parmi le PA11, les PEBA et leurs mélanges.
[0039] Ce mélange est de préférence réalisé par compoundage (aussi désigné par les termes «mélange intime»), c’est-àdire par mélange à une température supérieure à la température de fusion du polymère thermoplastique, et le cas échéant refroidissement. Il entre dans les compétences de l’homme du métier de déterminer cette température de fusion, notamment par analyse enthalpique différentielle (couramment désignée par l’abréviation DSC, pour l’anglais Differential Scanning Calorimetry). Cette température de fusion est en outre généralement indiquée par les fournisseurs des polymères thermoplastiques disponibles dans le commerce.
[0040] La température appliquée pour l’étape de mélange est en outre de préférence inférieure à la température de dégradation de la matière naturelle. Là encore, il entre dans les compétences de l’homme du métier de déterminer la température de dégradation de la matière naturelle mise en oeuvre. A cet effet, l’homme du métier pourra notamment réaliser une analyse thermogravimétrique (ATG) d’un échantillon de la matière naturelle, de manière classique en elle-même.
[0041] Le mélange, le cas échéant le compoundage, des particules de la matière naturelle contenant des scléroprotéines et du polymère thermoplastique, peut être réalisé selon toute méthode classique en elle-même pour l’homme du métier. Il peut notamment être réalisé par extrusion, par exemple au moyen d’une extrudeuse, par exemple mono- ou bi-vis, ou d’un mélangeur interne, selon des paramètres opératoires classiques.
[0042] Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l’invention, les particules de la matière naturelle présentent des dimensions comprises entre 20 et 500 μm, de préférence comprises entre 100 et 500 μm. On entend par là que toutes leurs dimensions sont comprises dans ces plages de taille.
[0043] Préférentiellement, ces particules présentent une bonne homogénéité de taille, ainsi de préférence qu’une bonne homogénéité de forme, ce dont il est notamment possible de s’assurer par observation au microscope électronique.
[0044] La matière naturelle sous forme particulaire contenant des scléroprotéines mise en oeuvre dans le procédé selon l’invention présente de préférence un taux d’humidité compris entre 0 et 20%, par exemple d’environ 12%.
[0045] On définit ici le taux d’humidité, de manière classique en elle-même, comme le pourcentage en masse d’eau contenue dans la matière, par rapport à la masse totale de matière, dans des conditions de 60% d’humidité relative de l’air et à 20 °C environ. Ce taux d’humidité peut notamment être déterminé par comparaison du poids d’un échantillon de matière avec le poids de ce même échantillon après qu’il ait été soumis à une étape de séchage à plus de 100 °C jusqu’à obtenir un poids de l’échantillon sensiblement constant.
[0046] Le cas échéant, le procédé selon l’invention peut comprendre, préalablement à l’étape de mélange des particules de la matière naturelle et du polymère thermoplastique, une étape préalable de séchage de la matière naturelle mise en oeuvre, pour obtenir le taux d’humidité souhaité. Cette étape de séchage peut être réalisée dans un appareil adapté classique en lui-même, par exemple dans une étuve ventilée. Il entre dans les compétences de l’homme du métier de déterminer la température et le temps de séchage adéquats pour obtenir le taux d’humidité souhaité.
[0047] Le procédé de préparation d’un matériau composite selon l’invention peut en outre comprendre des étapes initiales de nettoyage, triage et/ou dégraissage de la matière naturelle, ainsi, le cas échéant, qu’une étape préalable de broyage de cette matière naturelle de sorte à assurer qu’elle se présente sous une forme particulaire, et si nécessaire à la granulométrie souhaitée.
[0048] Au cours ou à l’issue de l’étape de mélange des particules de la matière naturelle et du polymère thermoplastique, divers additifs, notamment un ou plusieurs agent(s) plastifiant(s), un ou plusieurs agent(s) de couplage, un ou plusieurs colorant(s), pigment(s), etc., peuvent être intégrés au mélange.
[0049] Dans des modes de réalisation particulièrement préférés de l’invention, le procédé de préparation d’un matériau composite comprend une étape de mise en forme, dans un dispositif de mise en forme, du matériau obtenu à l’étape de mélange des particules de la matière naturelle et du polymère thermoplastique.
[0050] Cette étape de mise en forme peut être réalisée selon toute méthode classique en elle-même pour l’homme du métier, notamment par injection, extrusion, moulage, moulage par compression, injection-soufflage, etc.
[0051] Le dispositif de mise en forme est également classique en lui-même.
[0052] La mise en forme est de préférence réalisée à une température supérieure à la température de fusion du polymère thermoplastique, et préférentiellement inférieure à la température de dégradation de la matière naturelle mise en oeuvre.
[0053] Dans des modes de mise en oeuvre particulièrement avantageux de l’invention, l’étape de mélange des particules de la matière naturelle et du polymère thermoplastique est réalisée directement dans le dispositif de mise en forme, dans lequel sont donc réalisées à la fois la préparation du matériau composite, et sa mise en forme.
[0054] On obtient ainsi avantageusement, selon l’invention, à partir des ingrédients initiaux, un matériau composite directement mis en forme, sous forme d’un article en matériau composite, notamment d’un article moulé, de la forme souhaitée.
CH 715 042 A2 [0055] Le procédé selon l’invention est ainsi avantageusement simple et rapide à mettre en oeuvre.
[0056] La préparation du matériau composite selon l’invention peut par exemple être réalisée par moulage par injection, par exemple au moyen d’une extrudeuse, notamment d’une extrudeuse bi-vis.
[0057] A titre d’exemple, un procédé de préparation d’un matériau composite selon l’invention peut être réalisé par moulage par injection, au moyen d’une extrudeuse, avec un profil de températures d’extrusion par exemple comprises entre 90 et 210 °C pour le cas particulier d’un mélange de particules de corne de vache et de PA11.
[0058] Le procédé de préparation selon l’invention peut autrement comprendre le mélange par malaxage de particules de la matière naturelle et du polymère thermoplastique, puis le moulage par compression, à une température comprise entre la température de fusion du polymère et la température de dégradation de la matière naturelle. Par exemple, pour le cas particulier précité de particules de corne de vache et de PA11, les conditions appliquées dans le moule peuvent être de 198 °C sous une pression inférieure à 10 MPa, pendant environ 15 minutes.
[0059] Selon un autre aspect, la présente invention concerne également l’utilisation d’un matériau composite selon l’invention, répondant à l’une ou plusieurs des caractéristiques ci-avant, pour la fabrication d’un article en matériau composite, notamment par mise en forme dudit matériau composite, comme décrit ci-avant.
[0060] L’invention concerne également un article en matériau composite fabriqué en un matériau composite selon l’invention, notamment un article moulé.
[0061] Cet article peut par exemple être un accessoire ou petit accessoire de mode, un article de maroquinerie, de joaillerie, d’horlogerie, de l’art de la table et de l’art de vivre, du domaine de l’emballage, de la décoration, etc.
[0062] Un autre aspect de l’invention est un procédé plus général de fabrication d’un article en matériau composite, comprenant la préparation d’un matériau composite conformément à l’invention et la mise en forme de ce matériau composite, à la forme souhaitée.
[0063] Le matériau composite selon l’invention peut dans un premier temps être mis en forme dans une forme adaptée à son stockage, par exemple sous forme de granulés, puis, dans un deuxième temps, il peut être mis en forme pour former l’article selon l’invention, à la forme finale souhaitée pour cet article.
[0064] Les caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lumière des exemples de mise en oeuvre ci-après, fournis à simple titre illustratif et nullement limitatifs de l’invention.
Matériels et méthodes [0065] Les polymères mis en oeuvre pour ces exemples sont les suivants:
Rislan® PA11 T naturelle 2P d’Arkema, température de fusion 183-188 °C (mesurée selon la norme ISO 1218)
Pebax® 35R53 SP 01 d’Arkema, température de fusion 135 °C (mesurée selon la norme ISO 11357)
Pebax® Rnew 35R53 SP 01 d’Arkema, température de fusion 136 °C (mesurée selon la norme ISO 11357) [0066] Dans les exemples ci-dessous, les opérations d’extrusion sont réalisées dans une extrudeuse bi-vis Clextral EV25 avec les paramètres suivants:
vitesse de rotation de vis:
220 tr/min débit de matière: 1,4 kg/h couple moyen de l’extrudeuse: 22 N.m pression moyenne dans la filière 11 bar d’extrusion:
[0067] Les opérations d’injection sont réalisées dans le même dispositif, également avec les paramètres opératoires ci-dessus.
[0068] Pour chaque expérience ci-dessous, il est appliqué un profil de températures dans l’extrudeuse, entre la trémie d’alimentation et la filière d’extrusion, dont la valeur minimale et lavaleur maximale sont indiquées pour chaque expérience.
[0069] Dans tous les exemples ci-dessous, des granulés sont formés par extrusion d’un mélange de polymère et de matière naturelle, puis ces granulés sont soumis à moulage par injection.
CH 715 042 A2
Exemple 1 - Corne de bovin et PA11 [0070] Il est réalisé le compoundage par extrusion-granulation des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
particules de cornes de bovin d’origine Aubrac et Salers broyées et micronisées, de gra- 42% p/p nulométrie 250 μm (température de dégradation entre 210 et 230 °C)
PA11
54,5% p/p
Citrofol® AHII (agent plastifiant biosourcé)
1,5% p/p noir de carbone ENSACO®250G
2% p/p par extrusion avec un profil de températures d’extrusion entre 90 et 200 °C.
[0071] On obtient un matériau composite de couleur noire, mis en forme sous forme de granulés, d’environ 0,5 mm de diamètre et 0,5 mm d’épaisseur.
[0072] Ces granulés sont introduits dans une unité de moulage par injection, comprenant l’extrudeuse bi-vis décrite cidessus.
[0073] Le profil de températures appliqué dans l’extrudeuse est compris entre 180 et 200 °C. La température du moule est maintenue à 60 °C.
[0074] On obtient une pièce homogène, de dureté shore D d’environ 70-80, avec bonne stabilité dimensionnelle.
Exemple 2 - Corne de bovin et PA11 [0075] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
particules de cornes de bovin d’origine Aubrac et Salers broyées et micronisées, de gra- 31,5% p/p nulométrie 250 um (température de dégradation entre 210 et 230 °C)
PA11
65% p/p
Citrofol® AHII (agent plastifiant biosourcé)
1,5% p/p dioxyde de titane (TiO2)
2% p/p [0076] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant.
[0077] On obtient une pièce homogène avec une teinte blond-châtain, de dimensions 148 x 105 mm. Ses propriétés sont similaires à celles de la pièce obtenue à l’exemple 1, avec une bonne stabilité dimensionnelle. Le rendu extérieur est mat et uniforme.
Exemple 3 - Croûte d’ivoire de mammouth et PA11 [0078] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
poudre de croûte d’ivoire fossile de mammouth provenant de Sibérie, de granulométrie 50% p/p
303 μm
PA11
50% p/p [0079] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant, à l’exception de l’étape de moulage par injection, pour laquelle le profil de températures d’injection est compris entre 180 et 210 °C et la température du moule est de 130 °C.
[0080] On obtient une pièce de dimensions 60 x 60 x 4 mm, de teinte foncée tirant sur le brun, avec un effet granitique dû à la composition de l’ivoire de mammouth. Cette pièce présente une bonne stabilité dimensionnelle.
Exemple 4 - bois de cerf et PA11 [0081] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
poudre de bois de cerf, de granulométrie 303 μm
30, 40 ou 50% p/p
CH 715 042 A2
PA11 qsp 100% p/p [0082] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant, à l’exception de l’étape de moulage par injection, pour laquelle le profil de températures d’injection est compris entre 180 et 210 °C et la température du moule est de 130 °C.
[0083] Pour chacun des 3 mélanges testés, on obtient une pièce de dimensions 60 x 60 x 4 mm, d’aspect lisse, de couleur beige/vert qui s’accentue d’autant plus que les matériaux composites sont plus chargés en particules de bois de cerf. Cette pièce présente une bonne stabilité dimensionnelle.
Exemple 5 - coquille d’huître et PA11 [0084] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
poudre de coquille d’huîtres d’origine du bassin de Thau, de granulométrie 280 μm 30, 40 ou 50% p/p
PA11 qsp 100% p/p [0085] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant, à l’exception de l’étape de moulage par injection, pour laquelle le profil de températures d’injection est compris entre 190 et 210 °C et la température du moule est de 110 °C.
[0086] Pour chacun des 3 mélanges testés, on obtient une pièce de teinte blanc cassé / beige, d’autant plus foncée que les matériaux composites sont plus chargés en particules de coquille d’huîtres. Le rendu n’est pas homogène, un effet graine est visible, du fait de la granulométrie de la charge. Cette pièce présente une bonne stabilité dimensionnelle.
Exemple 6 - cuir souple et PEBA [0087] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
Poussières de dérayage de cuirs d’ovins de teinte orange, de granulométrie 157 μm 30, 40 ou 50% p/p
Pebax® Rnew 35R53 SP 01 qsp 100% p/p [0088] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant, à l’exception du profil de températures à l’étape d’extrusion, qui est compris entre 150 et 190 °C, et à l’exception de l’étape de moulage par injection, pour laquelle le profil de températures d’injection est compris entre 170 et 190 °C et la température du moule est de 40 °C.
[0089] Pour chacun des 3 mélanges testés, on obtient une pièce souple de couleur marron foncé, d’autant plus foncé que les matériaux composites sont plus chargés en particules de cuir.
Exemple 7 - cuir souple et PEBA [0090] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
Poussières de dérayage de cuirs d’ovins de teinte orange, de granulométrie 157 μm 40 ou 50% p/p
Pebax® 35R53 SP 01 qsp 100% p/p [0091] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant, à l’exception du profil de températures à l’étape d’extrusion, qui est compris entre 150 et 190 °C, et à l’exception de l’étape de moulage par injection, pour laquelle le profil de températures d’injection est compris entre 135 et 190 °C et la température du moule est de 40 °C.
[0092] Pour chacun des 2 mélanges testés, on obtient une pièce souple de couleur marron foncé, d’autant plus foncé que les matériaux composites sont plus chargés en particules de cuir.
Exemple 8 - cuir souple et PEBA [0093] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
poudre de cuirs de veau pleine fleur de teinte bleue, de granulométrie 500 μm 40% p/p
CH 715 042 A2
Pebax® 35R53 SP 01 60% p/p [0094] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant, à l’exception du profil de températures à l’étape d’extrusion, qui est compris entre 130 et 160 °C, et à l’exception de l’étape de moulage par injection, pour laquelle le profil de températures d’injection est compris entre 130 et 160 °C et la température du moule est de 40 °C.
[0095] On obtient une pièce de teinte vert bleuté / turquoise, d’aspect homogène avec des effets de taches, semi-rigide, de dureté Shore D d’environ 50.
Exemple 9 - cuir souple et PEBA [0096] Il est réalisé le compoundage des substances suivantes, dans les pourcentages en poids suivants:
poudre de cuirs de veau pleine fleur de teinte bleue, de granulométrie 250 μm 40% p/p
Pebax® 35R53 SP 01 60% p/p [0097] Les conditions opératoires mises en oeuvre sont telles que décrites dans l’exemple 1 ci-avant, à l’exception du profil de températures à l’étape d’extrusion, qui est compris entre 125 et 165 °C, et à l’exception de l’étape de moulage par injection, pour laquelle le profil de températures d’injection est compris entre 175 et 190°C et la température du moule est de 50 °C.
[0098] On obtient une pièce de teinte vert bleuté / turquoise, d’aspect homogène avec des effets de taches. Sa dureté shore D est égale à environ 30.

Claims (10)

  1. Revendications
    1. Matériau composite à base de particules d’une matière naturelle contenant des scléroprotéines, lesdites particules étant dispersées dans une matrice d’un polymère thermoplastique, caractérisé en ce que ledit polymère thermoplastique est choisi parmi le polyamide 11 et les polyéther-bloc-amides, ou l’un quelconque de leurs mélanges.
  2. 2. Matériau composite selon la revendication 1, dans lequel lesdites scléroprotéines sont des protéines kératiniques.
  3. 3. Matériau composite selon la revendication 1, dans lequel ladite matière naturelle est choisie parmi la corne, le cuir, le bois et l’ivoire d’animal non-humain, les coquilles de coquillages, et l’un quelconque de leurs mélanges.
  4. 4. Matériau composite selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, contenant de 30 à 55% en poids desdites particules, par rapport au poids total dudit matériau composite.
  5. 5. Procédé de préparation d’un matériau composite selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de mélange de particules de ladite matière naturelle contenant des scléroprotéines et dudit polymère thermoplastique.
  6. 6. Procédé de préparation selon la revendication 5, selon lequel les particules de ladite matière naturelle présentent des dimensions comprises entre 100 et 500 μm.
  7. 7. Procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 5 à 6, comprenant une étape de mise en forme, dans un dispositif de mise en forme, du matériau obtenu à l’étape de mélange des particules de ladite matière naturelle et dudit polymère.
  8. 8. Procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, selon lequel l’étape de mélange des particules de ladite matière naturelle et dudit polymère est réalisée dans ledit dispositif de mise en forme.
  9. 9. Utilisation d’un matériau composite selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 pour la fabrication d’un article en matériau composite.
  10. 10. Article en matériau composite fabriqué en matériau composite selon l’une quelconque des revendications 1 à 4.
CH00667/19A 2018-05-23 2019-05-23 Matériau composite à base de matière naturelle contenant des scléroprotéines. CH715042B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1854280A FR3081468B1 (fr) 2018-05-23 2018-05-23 Materiau composite a base de matiere naturelle contenant des scleroproteines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CH715042A2 true CH715042A2 (fr) 2019-11-29
CH715042B1 CH715042B1 (fr) 2022-06-15

Family

ID=63407358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH00667/19A CH715042B1 (fr) 2018-05-23 2019-05-23 Matériau composite à base de matière naturelle contenant des scléroprotéines.

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH715042B1 (fr)
FR (1) FR3081468B1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3106835B1 (fr) 2020-02-03 2022-05-13 Authentic Mat Procédé de préparation d’une poudre de matériau d’origine naturelle et poudre obtenue par un tel procédé
FR3120868A1 (fr) 2021-03-22 2022-09-23 Sintermat Procédé de valorisation de coproduits de l’industrie agroalimentaire

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5574080A (en) * 1995-12-26 1996-11-12 Longhart; Darwin J. Building material sheeting
US20050148703A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-07 Barone Justin R. Polymer composites containing keratin
FR2969525A1 (fr) * 2010-12-27 2012-06-29 Arkema France Composite bois/polymere a stabilite thermique amelioree

Also Published As

Publication number Publication date
FR3081468B1 (fr) 2020-05-15
FR3081468A1 (fr) 2019-11-29
CH715042B1 (fr) 2022-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2504931A1 (fr) Ionomeres modifies, leur preparation et leur utilisation
CH715042A2 (fr) Matériau composite à base de matière naturelle contenant des scléroprotéines.
CA1229691A (fr) Materiaux composites thermoplastiques et procede pour leur fabrication
WO2015033081A1 (fr) Munition de chasse comprenant une composition thermoplastique biodégradable
CA2034304C (fr) Procede d'obtention de pieces ayant l'aspect de pierres naturelles et pieces ainsi obtenues
EP1112319B1 (fr) Materiau biodegradable a base de polymere et de farine cerealiere, son procede de fabrication et ses utilisations
WO2000005294A1 (fr) Materiau thermoplastique contenant des fibres de chanvre
CA2974273C (fr) Composites polymeriques metalliques souples
EP3697848B1 (fr) Procédé de fabrication d'une pièce a partir d'un matériau naturel particulaire et pièce obtenue par un tel procédé
FR2552442A1 (fr) Perfectionnements aux materiaux thermoplastiques charges
FR2813082A1 (fr) Piece en matiere thermoplastique chargee de farine de noyaux de fruits et procede d'obtention d'une telle piece
EP2158269B1 (fr) Mélanges biodégradables à base de protéines hydrolysées et de copolymères d'éthylène fonctionnalisés
FR3110586A1 (fr) Matériau composite imitant le cuir à base de résidus végétaux
FR3081463A1 (fr) Materiau composite a base de matiere naturelle lignocellulosique
FR2940297A1 (fr) Materiau plastique composite sous la forme de granulats issus de matieres proteiques vegetales et son procede de fabrication
JP3697234B2 (ja) 耐水性に優れた生分解性成形品とその製造方法
CA2562667C (fr) Compositions solides divisees a forte teneur en talc, destinees a etre incorporees dans une matiere thermoplastique
Jaya et al. The Influences of Chicken Feather Loading on Tensile and Physical Properties of R-Hdpe/Eva/Cff Composites
FR3099162A1 (fr) Matériau composite à base de matière naturelle lignocellulosique et de polyamide
FR2783740A1 (fr) Materiau a base de matiere vegetale issue de plantes cerealieres et procede d'obtention
FR2519034A1 (fr) Matieres textiles a base de polyolefines
PL244883B1 (pl) Sposób wielokrotnego przetwarzania wyrobów z biodegradowalnego kompozytu termoplastycznego
FR2725999A1 (fr) Melanges a mettre en oeuvre a l'etat fondu renfermant de l'alcool polyvinylique
JP3227133U (ja) 擬似餌
EP2825356B1 (fr) Matiere thermoplastique chargee adaptee pour l'injection ou l'extrusion et procede d'obtention correspondant

Legal Events

Date Code Title Description
PK Correction

Free format text: RECTIFICATIONS