Brevet FR2202970A1 — publié le 19740510

La présente invention concerne un procédé de préparation de matériaux d'emballage à partir de fibres végétales L'invention concerne, en outre , les objets obtenus par ce procédé. Des matériaux d'emballage, particulièrement des sacs 'etc.. sont actuellement fabriqués à partir de différents matériaux synthétiques. Par rapport au papier, souvent utilisé pour les emballages, les matières plastiques possè- dent plusieurs avantages, dont les principaux sont : une plus grande solidité, une plus grande résistance à l'eau et , en général, un,e longévité élevée. En outre on craint que la production de papier ne soit pas capable de maintenir son niveau actuel en raison du manque de matières premières et pour cette raison il est nécessaire de trouver des substituts au papier comme matière d'emballage. Cependant, l'utilisation toujours croissante de matières synthétiques dans l'emballage donne lieu à un grand nombre de problèmes techniques. Ces problèmes ont été discutés récemment en ce qui concerne notamment l'utilisation de sacs en plastique pour les ordures. Un grave inconvénient des sacs en plastique pour ordures vient de ce qu'ils ne pourrissent pas en sorte que les ordures ménagères enveloppées dans ces sacs restent beaucoup plus longtemps dans cet état volumineux indésirable sans décomposition. Afin d'accélérer la décomposition du contenu des sacs on doit détruire les sacs avant de les jeter dans le dépotoir ou après de sorte que le contenu soit exposé à l'air et que la décomposition ne soit pas entravée. Cependant l'inconvénient de la destruction des sacs est, outre le travail sup plémentaire nécessaire, que les lambeaux du plastique se dispersent sur une grande étendue parce qu'ils sont facilement déplacés par le vent ; et on se plaint alors de dommages tels que l'obturation de sorties de tuyaux et de canaux, tandis que le bétail peut manger ces pièces dispersées sur les p tu- rages , ce qui peut entrainer la mort des bêtes. Dans la production de compost on doit chercher à éviter le plastique du mélange des ordures. Afin d'obtenir une décomposition plus rapide du plastique on a proposé d'y incorporer des substances propres à favoriser la décomposition, qui s'accomplit alors sous l'action de rayons ultra-violets , par exemple, de la lumière solaire. Cependant, sur les décharges publiques on couvre souvent les ordures jetées avec la terre de sorte que l'influence de la lumière solaire est minime et la décomposition plus rapide désirée n'est atteinte que partiellement Une autre solution possible en vue de provoquer la décomposition plus rapide pourrait se trouver dans les fours de combustion ,mais elle aussi donne lieu à de nombreux problèmes techniques, spécialement en ce qui concerne les fumées de sortie, qui peuvent contenir beaucoup de substances nocives.Le chlorure de polyvinyle employé comme matière d'emballage, par exemple libère des composés d'acide chlorhydrique dont les effets sont nocifs. Ces problèmes concernant les sacs à ordures se retrouvent au niveau deys matériaux d'emballage notamment des sacs utilisés pour le ménage, l'indus trie , par exemple les sacs de légumes, les sacs d'emballage pour les commissions, les sacs à engrais, les sacs pour emballage d'appareillage ménagel, des pièces détachées etc.. L'invention vise à réaliser un matériau d'emballage adapté par sa solidité et autres propriétés à remplacer le papier et le plastique tout en conservant les propriétés désirées du plastique;en même temps le matériau de lin- vention est suffisamment autodégradable pour éviter les problèmes techniques. De préférence ,on utilise une matière considérée jusqu'à présent comme un déchet. L'invention concerne à cet effet un procédé pour la préparation d'un matériau d'emballage à partir de fibres végétales caractérisé en ce que les fibres végétales, telles que des fibres de lit ,sont assemblées pour former une nappe, laquelle est fixée par un liant puis après un renforcement par apport de fils soumise à un traitement approprié pour conférer au matériau les pro piétés physiques recherchées,telles qu'hydrofugation a ignifugation. De préférence les fibres végétales sont des fibres de lin; toutes les espèces se prêtent à la fabrication de ce matériau d'emballage, par exemple lin vert , lin cultivé et lin roui. Les fibres brutes du lin sont mélangées, après net toyage, avec d'autres fibres végétales ,notamment des fibres cellulosiques et des fibres synthétiques biodégradables. A partir de ces fibres on fabrique une nappe de fibres à l'aide d'une cardeuse ou repasseuse, les fibres étant orientées selon deux directions parallèles. Les substances naturelles accompagnant le lin cru, comme la cire , la lignine , la pectine, l'hémi-cellulose, les collai'des et la cellulose constituent de bons composants particulièrement appropriés pour la fabrication d'un tissu non tissé à partir des fibres végétales décrites. Afin d'obtenir une adhésion satisfaisante entre les fibres on passe le film dans un bain d'un liant, dont la composition varie avec les propriétés demandées pour le matériau d'emballage et les conditions d'utilisation de celui-ci. De préférence ,le liant est sous forme d'émulsion ,disper- sion ou solution, le liant contient un polymère constitué de butadiène et/ou de styrène. Un autre liant préferé peut être un polymère acrylique. On a obtenu de bons résultats avec un liant connu dans le commerce sous la dénomination de "Butafan 430 Di ', constitué d'une dispersion aqueuse de polymère à base de butadiène et de styrène, fabriqué par B.A. S. F. Un autre liant approprié est Butafan 3 DS 2031T fabriqué aussi par B. A. S.F., liant ayant a par rapport au premier, l'avantage de mieux prévenir la migration du liant. Afin d'obtenir une adhésion satisfaisante entre le liant et la nappe,celle-ci est humectée et soumise à un traitement thermique, le liant étant alors fixé à la nappe. Ce traitement thermique se réalise par une élévation rapide de température environ 60 ou 70". Ce choc thermique peut être provoqué à l'aide de radiations infrarouges ou en passant la nappe entre deux plaques chauffées, dont la température est maintenue à une valeur comprise entre environ 600 et 7000C en fonction de la vitesse de passage de la pellicule ét de l'écartement. Le traitement thermique dépend encore de la période de chauffage et encore du pH de l'imprégnant . Pour un pH plus faible la polymérisation se produit plus vite dans les fibres qu'à un pH plus élevé. Pour les bains ci-dessus la valeur du pH sera maintenue à environ 2, 5. Après le traitement thermique la nappe est guidée dans une calendreuse pour oter l'excès d'humidité hors de la pellicule puis elle est passée à travers un dispositif de séchage. Selon l'utilisation désirée du matériau d'emballage des filaments de renforcement sont apportés dans le matériau et dans ce but on utilise aussi des fils facilement biodégradables. Ces fils sont , de préférence, introduits parallèlement au défilement de la nappe à travers les rouleaux ; le dispositif de séchage agit sur la nappe avec de préférence un écartement compris entre environ 15 et 30mms. On utilisera de préférence pour le renforcement des fils de résine polynosiques. La température de fusion des fils polynosiques se situe à environ 100" et afin d'obtenir l'adhésion du fil polynosique à la nappe , l'ensemble est chauffé à une température supérieure à la température de fusion du fil, de sorte que le fil de renforcement adhère à la pellicule. Si d'autres fils de renforcement sont utilisés, leur mode de fixation sera choisi et déterminé en fonction des propriétés des fils en question. Le traitement final de la nappe de fibres, éventuellement renforcée,dépend de l'emploi du matériau d'emballage. On peut par exemple, rendre le matériau d'emballage hydrophobe ,ininflammable ou résistant à la pourriture ou moisissure. Les substances hydrophobes utilisables seront, par exemple, les acrylates de poly-perfluoralkyle ou les dérivés paraffiniques de zirconium les substances ignifuges sont a par exemple, le THPC (chlorure de tétra-cishydroxyméthyl-phosphonium) et les substances combattant la moisissure sont , par exemple, les substances connues comme fluorure de cuivre-ammonium, le diméthyl -thiocarbamate de zinc, le perchlorophénol,le lauryl-pentachlorophénol (LPCP), en fonction de l'emploi de l'emballage. La stabilité du matériau peut être commandée par dosage de la quantité de substance hydrophobe. On sait en effet que la putréfaction des fibres végétales est un procédé de décomposition s'accomplissant sous l'action de l'eau et si les fibres sont rendues hydrofuges leur stabilité est augmentée. Sur la base d'essais on peut facilement déterminer quelles sont les quantités de substances hydrofuges à utiliser pour un matériau d'emballage de propriétés déterminées. Si l'on fabrique des sacs à ordures à partir de ce matériau, on peut y aménager à une distance de 10 à 15 cms du bord supérieur un faufil de fibres végétales pour fermer le sac après remplissage. Un avantage de ces sacs est qu'n raison de la résistance du matériau le sac reste plus facilement fermé ce qui diminue les problèmes pendant le transport des sacs remplis. Comme le matériau d'emballage est perméable à l'air, il ne s'accumule pas de gaz de décomposition dans le sac a qui risquerait de s'échapper quand on y met d'autres déchets. L'invention sera expliquée plus en détail en regard des exemples suivants. EXEMPLE I. Fabrication de matériaux d'emballage pour des sacs à ordures ménagères. On prépare une nappe de fibres de lin de poids compris entre 50 et 75 gs/m2. La nappe formant un tissu non tissé passe dans un bain d'une émulsion aqueuse de Butafan 430 D puis est assujettie à un traitement thermique, la nappe humide étant chauffée en 3 secondes à une température de 70C par passage entre deux plaques maintenues à une température d'environ 650"C et distantes chacune d'environ 5 cm de la nappe. La vitesse de passage est telle que la nappe se trouve entre les plaques pendant 5 secondes. Puis la nappe est guidée entre des rouleaux de sorte que l'eau et l'émulsion en excès sont exprimées. Ensuite la nappe est chauffée à une température de 1500C. La nappe formée est ensuite rendue imperméable à liteau en la traitant dans un bain contenant une composition de 100 gs de dérivés paraffiniques de zirconium par litre d'eau. Après séchage, de préférence à une température au dessus de 1000C on obtient ainsi la matière première appropriée à la fabrication de sacs à ordures ménagères. Après avoir coupé ce matériau à mesure, le sac est cousu avec une largeur de 60 cms et une hauteur de 80 cms. A une distance de 1 0cms du bord supérieur un fil de fibres végétales est faufilé pour fermer le sac. Le sac ainsi obtenu a été testé pour vérifier sa bio-décomposition . Dans cet essai on a enterré le sac selon la méthode Vitno-Bio Al. L'échantillon a été divisé en rubans de 25 cms de long. Un nombre de 100 rubans a été enterré dans un mélange de quantités égales de terre végétale, de sable et de fumier de cheval. Le mélange contenait 28 % d'eau (calculépar rapport à ltextrait sec). 50 rubans ont été incubés à 30"C et d'autres 50 à 15"C. Après les périodes d'incubation dix rubans ont été relevés et on a examiné leur résistance à la traction. On a employé une longueur de 25 cms sur un dyanomètre Zwick. L'allongement était de 10 cms par minute. Les valeurs trouvées sont exprimées en pourcentages de la résistance des rubans enterrés par rapport à celles des rubans correspondants à l'état neuf. Ces pourcentages sont les résistances résiduelles. Les résultats ainsi obtenus ont montré que les rubans incubés à 30 étaient décomposés après deux jours au point qu'il n'était plus possible de déterminer leur résistance à la traction. Les résultats des déterminations de la résistance à la traction des rubans incubés à 15QC sont indiqués sur le Tableau A. TABLEAU A Résistance à la traction par 2, 5 cms Longueur mise sous tension 25 cms Vitesse de traction 10 cms/minute Période d'incubation en jours 0 2 4 8 16 22 3a 44 3, 28 2,46 2,22 0, 42 0 3-,26 3,10 2,82 2,00 ou 0,52 Q 2, 94 3,18 2, 58 1,92 0,28 0 3,10 3,08 3,06 1,94 0,34 0 3,10 3,06 2,94 1,84 0, 66 0 2, 92 3, 02 2a 62 1, 70 0 0 3,34 3,22 3,06 2,14 0 0 3,38 3,08 2,42 1,82 0 0 3,40 3,02 3,36 1,96 0 0 3, 24 2,78 3,14 1,54 0 0 Somme 31, 12 30,82 28, 46 19, 08 2, 22 0 Moyenne 3,11 3, 08 2,85 1,91 0, 22 0 Résistance en % des témoins correspondants 100 99 92 61 7 0 Ecart moyen 5,86 4,42 11,13 10,39 114 On peut conclure des résultats obtenus que dans les conditions d'incubation à la température de 300C a après deux jours , le matériau a une résistance à la traction nulle. A une température d'incubation de 154C une période d'environ 16 jours est nécessaire pour atteindre la même valeur. Sur la base de ces résultats on peut conclure que le matériau se décompose facilement sous l'action de micro-organismes. EXEMPLE Il Fabrication de sacs postaux pour avions. On pratique selon le même procédé que celui décrit dans I'exemple I , en fabriquant ainsi une nappe d'un poids compris entre 80 et 200 gr/m2. Le traitement ultérieur nécessaire vise à rendre les sacs postaux imperméables à l'eau et incombustibles. EXEMPLE III Fabrication de sacs postaux. Le matériau à utiliser dans ce but est préparé de la façon telle que décrite dans l'exemple I : la nappe fabriquée a un poids compris entre 100 et 200gs/rn?, renforcée par des fils polynosiques. En rendant ces sacs imperméables à l'eau on emploie une quantité importante de substance hydrofuge de sorte que ces sacs se conservent plus longtemps et ont une plus grande résistance à l'eau. EXEMPLE IV Fabrication de sacs pour pommes de terre d'une capacité comprise entre 2, 5 et 5 Kgs. On emploie le même matériau que celui de l'exemple I, le poids étant cependant de 75gs/m2. Ces sacs sont également rendus résistants à l'eau. On peut introduire des fils polynosiques dans la nappe. EXEMPLE V Fabrication de sacs pour contenir le compost, la terre de culture ou le poussier de tourbe. La matière première est la même que celle de l'exemple I,mais la pellicule fabriquée a un poids compris entre 40 et 80gs/m2. Le matériau est rendu imperméable à l'eau aussi bien que résistant à la pourriture et à la moisissure. EXEMPLE VI Outre les applications mentionnées ci-dessus le matériau fabriqué selon l'Exemple I s'utilise pour Application : Poids en gs/m2 Traitement ultérieur a. Sacs à pommes de terre 100 - 200 hydrofugation b. Matériau de revêtement de chemins ,digues,etc. 80 - 250 résistance permanente à la pourriture et moisissure c. Matériau d'emballage avec fils polynosiques 50 - 75 hydrofugation La description qui précède n'ayant été donnée qu'à titre d'exemple d'une forme de réalisation de l'invention n'a aucun caractère limitatif et l'on pourra sans franchir les limites de l'invention réaliser à partir des éléments décrits plusieurs variantes ou formes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la préparation d'un matériau d'emballage à partir de fibres végétales caractérisé en ce que les fibres végétales telles que des fibres de lin sont assemblées pour former une nappe laquelle est fixée par un liant puis soumise à un traitement approprié, pour conférer au matériau les propriétés physiques recherchées ,telles qu'hydrofugation ,ignifugation. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le liant employé comporte à titre de produit actif un polymère à base de butadiène et styrène, sous forme liquide telle que émulsion, dispersion ou solution, le liant adhérant à la nappe par polymérisation. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la fixation du liant à la nappe est provoquée par élévation thermique rapide. 4 - Procédé selon la revendication 3, a caractérisé entre en ce que la tempéra- ture de la nappe est élevée en quelques secondes à une valeur comprise entre environ 60 et 700C. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la nappe est guidée entre deux plaques maintenues à une température comprise entre 500 et 8000 et de préférence entre 600 et 7000. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le traitement final est exécuté en passant la nappe dans un bain d'un produit actif approprié, suivi d'un essorage et d'un séchage. 7 -Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la stabilité du matériau est réglée en variant la quantité de substance hydrofuge dans le bain de traitement final 8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'on procède à un renforcement de la nappe par apport de fils sur la nappe dans le sens de sa longueur. 9 - Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que les fils de renforcement sont des fils polynosiques. 10 - Procédé selon l'une des revendications 8 et 9 caractérisé en ce que les fils de renforcement sont appliqués sur la nappe avec un écartement compris entre 15 et 30mms. Il - Procédé selon l'une des revendications 8 à 10 caractérisé en ce que l'application des fils de renforcement est exécutée en chauffant l'ensemble de la nappe et des fils à une température supérieure à la température de fusion des fils, la nappe étant refroidie après l'apport et fixation des fils. 12 - Procédé de fabrication de matériau d'emballage a par exemple des sacs caractérisé en ce que l'on utilise dans ce but le matériau d'emballage obtenu selon le procédé décrit dans l'une des revendications 1 à 1 1 a ultérieurement découpé et assemblé par couture. 13 - Conteneurs tels que sacs à ordures ou d'emballage fabriqués par le procédé décrit dans la revendication 12. 14 - Sac selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'un faufil est cousu dans le sac à une distance de quelques centimètres du bord supérieur-pour -fermer le sac.