L'invention concerne un procédé de fabrication de feutres végétaux à partir d'étoupes ainsi que le produit obtenu par ce procédé et notamment son utilisation dans l'isolation thermique et/ou phonique ou encore dans le domaine de l'emballage.
L'utilisation des fibres naturelles, notamment végétales, dans de nombreuses applications remonte aux origines de l'homme. Ces fibres étaient jusqu'au début du XXème siècle les seules fibres utilisées pour la réalisation de vêtements, de cordages, et dans de nombreuses autres réalisations artisanales ou dans l'industrie naissante, telles que l'industrie automobile, le transport aérien, ferroviaire, etc.
A la fin du XIX et début du XXème siècle, les sièges et les réservoirs à carburant des premiers avions étaient en fibres naturelles imprégnées d'un peu de polymère, qui jouait le rôle de liant.
A partir des années 1950, les fibres synthétiques s'imposèrent grâce notamment au bas prix du pétrole et au développement de la pétrochimie. Les fibres d'origine naturelle ne retiennent à nouveau l'attention que depuis les années 1990.
L'utilisation des fibres d'origine naturelle, notamment végétale, au lieu des fibres de verre, permet de réaliser des composites dont la masse volumique est notablement inférieure à celle obtenue avec des fibres de verre pour les mêmes caractéristiques mécaniques.
Par ailleurs, la cellulose étant le polymère le plus répandu de la biosphère, l'utilisation de cette ressource de matière primaire, renouvelable par culture, permet d'économiser des réserves naturelles utilisées pour la production de certaines fibres synthétiques, comme par exemple le pétrole.
En outre, l'utilisation des fibres d'origine végétale peut être envisagée dans de nombreux domaines industriels, notamment automobiles.
Toutefois, bien que très répandus, les matériaux obtenus à partir des fibres naturelles présentent de nombreux inconvénients, notamment en ce qui concerne leur composition chimique et leur procédé de fabrication.
Actuellement, les matériaux obtenus à partir des fibres naturelles, sont fabriqués soit par aiguillage à partir de fibres courtes faiblement chargées en anas, soit en imprégnant les fibres naturelles d'une matrice thermodurcissable, telle qu'une résine époxy, vinylester ou polyester.
On connait du document
On connaît du document
Le but de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication de feutres végétaux qui pallie les inconvénients précités, notamment en ce qui concerne le procédé de fabrication.
Un autre but de la présente invention est de proposer la fabrication de feutres 100 % végétaux.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter.
La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de feutres végétaux à partir d'étoupes dans lequel :
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante.
Les étoupes utilisées dans la présente invention sont obtenues en utilisant des méthodes classiques de séparation de la partie ligneuse de la fibre dans les plantes textiles.
Les fibres utilisées selon la présente invention sont fortement chargées en anas, ce qui permet de valoriser de nombreux coproduits végétaux plus ou moins ligneux et de respecter les impératifs environnementaux de recyclage.
Ainsi, la présence de poussières pectiques n'est pas un handicap et les étoupes peuvent être utilisées sans nettoyage à la sortie du teillage. Par « teillage », on entend l'opération mécanique qui consiste à séparer les fibres textiles du reste de la tige du végétal.
Par ailleurs, selon la présente invention, les feutres obtenus sont 100 % végétaux.
En outre, les fibres utilisées lors du procédé peuvent être blanchies préalablement par traitement chimique sans incidence sur le procédé.
Selon l'invention, dans une première étape, on broie les étoupes pour former un broyat fibreux. Plus précisément, dans cette étape, on broie les étoupes afin de les transformer en flocons cotonneux.
Cela étant, d'autres coproduits agricoles cellulosiques et/ou lignocellulosiques peuvent éventuellement être incorporés en mélange, et ainsi on broie les étoupes pour former un broyat fibreux éventuellement avec d'autres coproduits cellulosiques et/ou lignocellulosiques.
Plus précisément, les étoupes, de lin par exemple, peuvent être substituées en partie, dans des proportions variables pouvant atteindre 95 %, suivant les caractéristiques physico chimiques, hydriques, mécaniques et thermiques souhaitées, par d'autres étoupes, ou plus généralement, par tout autre substance végétale cellulosique et/ou lignocellulosique, voire en mélange, dont notamment les pulpes de betteraves.
Le type de broyage peut être adapté aux matériaux de départ et à la texture souhaitée, produisant des feutres qui peuvent être plus ou moins fins suivant la proportion de fractions ligneuses et le type de broyage.
Selon un mode particulier de la présente invention, les étoupes sont des étoupes de lin.
Le lin a l'avantage de présenter de bonnes propriétés mécaniques parmi d'autres fibres végétales (tableau ci-dessous) et d'être d'approvisionnement facile en France.
(%)
(MPa)
En outre, les étoupes de lin peuvent être utilisées, qu'elles soient issues de lin oléagineux ou de lin fibre, quelles que soient les variétés et quels que soient les traitements subis en culture et le degré de rouissage. Par « rouissage », on entend l'action microbienne ayant pour but d'éliminer le ciment pectique enrobant les fibres cellulosiques de l'écorce des plantes textiles, telles que le lin, et d'isoler ces dernières en vue d'obtenir la filasse.
Selon la présente invention, et après la première étape de broyage des étoupes afin d'obtenir un broyat fibreux, dans une deuxième étape on brasse les broyats en milieu liquide.
Selon un mode particulier de la présente invention, le brassage est réalisé à froid en milieu aqueux, et peut être réalisé manuellement ou mécaniquement. Le brassage reste très court, de l'ordre de la minute et l'eau est apportée en quantité suffisante pour imbiber totalement la fibre, éliminant de cette façon une partie des molécules hydrosolubles.
Selon la présente invention et après la deuxième étape, on soumet le broyat fibreux brassé à un traitement thermique. Plus particulièrement, le traitement thermique auquel le broyat fibreux est soumis est effectué par micro-ondes. Le temps de traitement est adapté à la puissance de l'appareil micro-ondes et à son mode de fonctionnement, à savoir en continu ou discontinu.
A titre d'exemple, non limitatif, on a obtenu de bons résultats avec une fréquence de 2.450 MHz et une puissance de 900 W, et avec un temps de traitement en discontinu de l'ordre de 1 mn pour 10 g de broyat sec.
L'échauffement par micro-ondes en milieu humide présente l'avantage de la rapidité, de l'absence d'inertie, car les arrêts et les mises en route sont instantanés, de la facilité d'utilisation avec une régulation de la puissance aisée.
En outre, le transfert de l'énergie est rapide dans toute la masse de broyat sans surchauffe superficielle.
Par ailleurs, l'agitation moléculaire au sein du mélange suffit pour enchevêtrer les fibres pendant qu'une fraction de l'eau s'élimine par évaporation, ce qui favorise le séchage postérieur du produit.
Selon une quatrième étape, on moule le broyat fibreux brassé pour former un feutre . Plus précisément, après le traitement micro-ondes, le mélange fibreux humide est coulé à chaud dans un moule et notamment pressé pour éliminer la plus grande partie de l'eau. Avec le pressage, l'échantillon de fibres est ramené à environ la moitié de son volume initial et un compactage plus ou moins important peut être appliqué suivant la texture souhaitée.
Selon une cinquième étape, on sèche le feutre obtenu. Plus précisément, et selon un exemple, le séchage des fibres peut être réalisé en deux étapes, une première étape de séchage avec les fibres dans le moule, et une deuxième étape avec les fibres démoulées. Dans d'autres modes de réalisation, le séchage pourra être effectué par hyperfréquence ou par infrarouge ou tout traitement adapté.
On a obtenu de bons résultats en réalisant le séchage dans une enceinte ventilée, à une température de l'ordre de 70 °, pendant 24 heures et avec les fibres dans le moule. Les fibres ont été ensuite démoulées et le séchage se poursuit jusqu'à masse constante. Le temps de séchage peut s'adapter en fonction de la taille de l'échantillon de fibres.
Un autre but de la présente invention concerne le produit obtenu par le procédé objet de ce brevet.
Ce produit, à savoir un feutre 100 % végétal, présente l'avantage d'être compatible avec des matériaux minéraux, de pouvoir être façonné à volonté lors du procédé et de conserver sa forme après séchage.
En outre, les feutres sont totalement recyclables en circuit fermé pour la production de nouveaux feutres ou pour la production de compost, dans le cas de feutres en fin de vie.
Par ailleurs, les feutres obtenus par le présent procédé peuvent être rendus ininflammables.
Selon la présente invention, le produit obtenu selon le procédé décrit dans la présente invention est utilisé dans l'isolation thermique et/ou phonique, ainsi que dans divers accessoires d'ameublement, dans l'industrie automobile, industries du jouet et de la décoration, de l'emballage, de l'horticulture, etc.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.