Réalisation de mélanges farine plastifiée / polyester thermoplastique par extrusion bi-vis pour des applications films

par Florian Deme

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Edith Peuvrel-Disdier et de Bruno Vergnes.

Soutenue en 2010

à Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) .

mots clés

• Matières plastiques -- Extrusion
• Matériaux hybrides
• Polyesters
• Farines
• Matériaux -- Propriétés thermiques
• Rhéologie

Résumé

Cette thèse s'inscrit dnas le projet CEREMAT et a pour ambition de développer de nouveaux matériaux biocomposites à base céréalière. Le consortium bâti autour de ce projet associe quatre partenaires académiques CEMEF, LPMM, LMI, ENSCCF et trois partenaires industriels ULlCE, BARBIER, BIOBASIC ENVIRONNEMENT. Le champ d'application du projet est centré sur les films souples, des films qui peuvent être utilisés aussi bien en agriculture, qu'en sacherie ou encore dans le secteur de l'emballage. Les travaux réalisées dans cette thèse concernaient l'étude du procédés de compoundage, pour diverses variétés de farines de maïs, avec différents taux de plastifiants. Les travaux réalisés ont démontré des différences notables selon les farines en fonction des taux d'amylose (molécule linéaire) et d'amylopectine (molécule hyperbranché) sur la propriétés thermiques et rhéologique des farines, changeant totalement leur aptitudes à la transformation. Les morphologies de mélanges réalisés sont aussi fortement dépendante, des variétés, des taux de plastifiants ainsi que énergie de mécanique spécifique appliquée pendant le mélange. Nous avons donc vu que par la modification de ces paramètres il était possible d'adapter les morphologies des mélange en fonction de l'application souhaitée. Ces mélanges ont été réalisés à l'echelle pilote, puis sur une ligne industrielle (200 kg/h). Les mélanges avec les morphologies les plus fines ont servit à fabriquer des films de 10µm d'épaisseur sur des lignes industrielles.

Titre traduit

Realization of plasticized flour / thermoplastic polyester blends by twin screw extrusion for film applications

Résumé

This PhD thesis is part of the CEREMAT project, who aims to develop new, bio-based cereal materials. The consortium built around this project together four academic partners CEMEF, LPMM, LMI, and three industrial partners ENSCCF ULlCE, BARBER, Biobasic ENVIRONMENT. The scope of the project focuses on flexible films, films that can be used in agriculture (mulch films), tee-shirt bags or in the packaging sector. The work performed in this thesis involved the study of methods of compounding, for different varieties of maize flour, with different levels of plasticizers. The work showed significant differences depending on the flour or starch variety, based on the amylose (linear molecule) and amylopectin (hyperbranched molecule) content. In fact he amylose /amylopectin ration is completely changing the thermal, rheological properties of plasticized flour and consequently their processing skills. The morphologies of blends produced are also highly dependent on varieties, rates of plasticizers and specific mechanical energy applied during mixing. We have seen that by changing these parameters it was possible to adjust the blend's morphologies depending on the application aimed. These blends were made at pilot scale and on an industrial scale (200 kg per hour). Blend with finest morphologies have been used to make films about 10μm thickness on industrial production lines.