Brevet FR2723328A1 — publié le 19960209

La présente invention concerne un nouveau produit aggloméré biodégradable comprenant une charge constituée par des produits biodégradables d'origine végétale, et un liant biodégradable à base de sucre cristallisé. Elle s'inscrit en particulier dans un processus de valorisation de déchets d'origine végétale, habituellement employés comme source d'énergie de combustion de faible rendement énergétique, ou encore pour le compostage. Des produits d'origine végétale ont déjà été employés pour la réalisation d'éléments de construction tels que des panneaux d'aggloméré (FR-A-2 549 768 ou FR-A-2 648 743). Toutefois, on recherche dans ce cas à employer directement des fibres ligno-cellulosiques, que l'on imprègne d'un liant et que l'on forme à haute température et sous pression élevée. Il est même nécessaire, dans le cas o le liant est un sucre résiduel des fibres ligno-cellulosiques, de le porter à sa température de décomposition (caramélisation), à laquelle il réticule pour donner au produit obtenu des caractéristiques de résistance aux contraintes mécaniques appropriées à son usage comme matériau de construction. Or, une fois le liant réticulé (caramélisé), il n'est plus possible de modifier la forme du produit obtenu, de l'employer pour le moulage ou l'extrusion de pièces d'une forme particulière. De même, le sucre caramélisé rend le produit obtenu difficile- ment biodégradable. Par ailleurs, il n'est pas possible selon ces procédés antérieurs d'employer des déchets bruts, tels que par exemple de la sciure de bois ou encore du liège, puisqu'il serait alors nécessaire de les déstructurer à l'état de fibres, ce qui rajoute une étape de traitement du matériau brut trop coûteuse, inacceptable lorsqu'il s'agit de valoriser des déchets industriels. La présente invention concerne donc, une nouvelle composition pour matériau aggloméré à base de produits biodégradables d'origine végétale comme charge, et un liant biodégradable à base de sucre cristallisé, utile notamment pour la préparation de pièces biodégradables de forme déterminée, par moulage, extrusion ou injection, permettant la valorisation de nombreux déchets industriels d'origine végétale, sans nécessiter un traitement préalable coûteux de ces derniers. Les produits biodégradables d'origine végétale utiles selon l'invention sont choisis parmi l'ensemble des déchets industriels d'origine végétale susceptible d'être employés comme charge d'un produit agglo- méré, et plus particulièrement choisis parmi la rafle de mats, la sciure de bois, le liège, les aiguilles de pin, le coton brut, etc, et leurs mélanges en toutes proportions. D'une manière avantageuse, notamment pour assurer une bonne continuité de la charge dans le produit aggloméré tout en lui conférant de bonnes propriétés mécaniques, la charge d'origine végétale est sous une forme particulaire, présentant une taille moyenne comprise entre 0,005 mm et 2 cm, de préférence comprise entre 0,1 et 2 mm. Par taille moyenne, on entend selon la présente invention les o dimenssions moyennes des mailles d'un tamis au travers desquelles pourraient s'écouler les particules de charge de la composition selon l'invention. Bien entendu, les particules de charge ne se présentent pas en général sous une forme régulière, et bien que pouvant s'écouler dans les mailles du tamis défini ci-dessus, présentent une dimension supérieure à la dimension moyenne de ces dernières. D'une manière avantageuse, la plus grande dimension des particules de charge de la composition selon l'invention est inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm. Le liant est pour sa part du sucre cristallisé, en particulier du sucre cristallisé disponible dans le commerce, qu'il provienne de betterave sucrière ou de canne à sucre. Les propriétés liantes de ce dernier provien- nent du fait qu'on le fait fondre mélangé à la charge, à une température inférieure à la température de dégradation de ce dernier, pour lier ladite charge lorsqu'il solidifie en se refroidissant. La composition selon l'invention peut donc comprendre tant du sucre cristallisé, que du sucre cristallisé fondu que l'on aura laissé refroidir. Dans le premier cas, elle se présentera sous une forme pulvérulente, et dans le second cas sous une forme solide (plaques, pains, barreaux, etc) qu'il faudra ensuite faire fondre de nouveau pour obtenir une pièce agglomérée de forme déterminée. D'une manière avantageuse, on fait fondre le sucre cristallisé à une température comprise entre 80 C et 150 C, de préférence 110 C, en maintenant le mélange sous agitation mécanique pour assurer une répartition uniforme du liant et de la charge. Le rapport pondérai entre la charge et le liant sera défini en fonction des caractéristiques techniques recherchées pour le produit mis en forme, et de son épaisseur. D'une manière préférentielle, ce rapport pondérai charge / liant est compris entre 4/1 et 6/1. Le sucre employé comme liant n'étant pas réticulé, puisque fondu à une température inférieure à sa température de dégradation, il est alors possible d'employer la composition selon l'invention pour la prépara- tion d'un produit aggloméré de forme déterminée, par moulage, extrusion ou injection. La présente invention concerne donc également des produits agglomérés, articles de forme déterminée, constitués par la composition biodégradable selon l'invention. Les articles peuvent se présenter sous différentes formes, de pièces élémentaires, de profilés, de plaques, de structures en nids d'abeilles, etc. L'épaisseur minimale de ces produits agglomérés dépendra bien entendu de la taille moyenne des particules de charge, de préférence supérieure à 0,1 cm. Les produits agglomérés obtenus peuvent être employés sous différentes formes, dans différentes utilisations, en particulier pour des pièces de feux d'artifice (coffre de bombes, barrettes, etc), comme produit d'emballage (calage, caissette, etc), notamment pour l'emballage de produits alimentaires, comme produit utile dans la fonderie, notamment pour la réalisation de pièces types ou de contre-moules, ainsi que pour la réalisation de plateaux de tir au pigeons, ou encore dans l'armement (bourres de cartouches, etc). Pour mouler la composition agglomérée selon l'invention, on la chauffe à une température inférieure à la température de dégradation du sucre, avantageusement comprise entre 100 C et 150 C, de préférence C, de manière à faire fondre le liant pour obtenir une composition fluide, versable dans un moule. Si l'on part de la composition pulvérulente, on fait d'abord fondre le sucre cristallisé sous agitation dans les conditions définies plus haut. Si l'on part d'une composition comprenant du sucre cristallisé fondu et refroidi, on peut envisager de maintenir la composition sous agitation mécanique à compter du moment o le sucre commence à fondre et la composition à se fluidifier, avant de la verser dans le moule. On procède ensuite à une compression de la composition fondue dans le moule, de manière à obtenir un produit aggloméré com- pact. Cette compression est effectuée à la température à laquelle la composition a été versée dans le moule, avantageusement à une pression comprise entre 10 et 10000 kg /cm2, pendant une durée comprise entrel 0 secondes et 8 minutes. Bien entendu, la durée et la pression employées pour la réalisation d'une pièce moulée, dépendront des caractéristiques techniques de cette pièce, et des contraintes qu'elle aura à subir. Enfin, après cette opération de compression, on laisse refroidir la pièce moulée à une température appropriée pour son démoulage, avantageusement comprise entre 40 C et 60 C, de préférence 50 C, puis on l'extrait de son moule par des moyens usuels d'extraction des pièces moulées. Bien entendu, en fonction de l'usage ultérieur des produits agglomérés, on peut rajouter divers additifs à la composition selon l'invention, comme des agents de conservation, des substances toxiques pour les rongeurs, des agents de résistance aux radiations UV, etc. Par ailleurs, une fois le produit formé, on peut prévoir de l'enrober par une couche de peinture et / ou de vernis, tant pour des questions esthétiques que pour des raisons techniques, liées à la destina- tion dudit produit aggloméré. On indiquera ci-après à titre d'illustration de la présente inven- tion un exemple de mise en oeuvre du procédé de préparation d'un produit aggloméré particulier, à savoir un coffre de bombe de 100 mm pour artifices de divertissement. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on utilise une composition binaire à base de rafle de maïs extra fine et de sucre cristallisé. L'outillage utilisé pour le moulage ainsi que les diverses étapes successives du procédé sont mentionnées ci-après. L'outillage a été conçu pour réaliser trois pièces différentes constituant le produit fini. Il est constitué par: - une embase porteuse de 3 matrices, - un ensemble vérin porteur de 3 pistons - un circuit de chauffage électrique, - un circuit de refroidissement par eau recyclée, et - un extracteur. Le processus de fabrication comprend les opérations successi- ves suivantes: Phase 1: Préparation du mélange Dosage Produit de base 80% (rafle de maïs extra fine) Liant 20% (sucre cristallisé) Phase 2: Préchauffage Température Durée non critiques Phase 3: Moulage Quantité du composant: 178 g Température du moule: 145 C Effort de compression: 30 tonnes réparties Durée de maintien en température: 2 mn Phase 4: Refroidissement Maintien jusqu'à obtention d'une température stabilisée de 50 C Phase 5: Extraction Phase 6: Finition Les éléments ainsi obtenus sont assemblés par collage. REVENDICATIONS 1. Composition pour produits agglomérés biodégradables, caractérisée en ce qu'elle comprend une charge constituée par des produits biodégradables d'origine végétale, et un liant biodégradable à base de sucre cristallisé. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que les produits biodégradables d'origine végétale sont choisis parmi la rafle de mais, la sciure de bois, le liège, les aiguilles de pin, le coton brut, et o leurs mélanges en toutes proportions. 3. Composition selon l'une des revendications 1 ou 2, caractéri- sée en ce que les produits biodégradables d'origine végétale sont sous une forme particulaire, présentant une taille moyenne comprise entre 0, 005 mm et 2 cm, de préférence comprise entre 0,1 et 2 mm. 4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractéri- sée en ce que les produits biodégradables d'origine végétale sont sous une forme particulaire, et la plus grande dimension des particules de charge est inférieure à 10 cm, de préférence inférieure à 5 cm. 5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4, caractéri- sée en ce que le liant biodégradable est du sucre cristalisé et / ou du sucre cristalisé fondu. 6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5, caractéri- sée en ce que le rapport pondérai charge / liant est compris entre 4/1 et 611. 7. Produits agglomérés, caractérisés en ce qu'ils sont constitués par la composition biodégradable selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Produit aggloméré selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est obtenu par moulage, extrusion ou injection de la composition biodégradable. 9. Produit aggloméré selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme de pièces élémentaires, de profilés, de plaques ou de structures en nids d'abeille. 10. Procédé de préparation d'un produit aggloméré selon la revendication 7, par moulage, caractérisé en ce que l'on effectue les étapes successives suivantes: - on chauffe sous agitation mécanique la composition selon l'une des revendications 1 à 6, à une température comprise entre 80 C et C, de préférence 110 C, pour assurer une répartition uniforme du liant et de la charge, puis - on porte le mélange chauffé obtenu précédemment, à une température comprise entre 100 C et 1500C, de préférence 1100C, et on verse la composition fondue obtenue dans un moule pour obtenir la forme recherchée, puis - on comprime la composition fondue dans le moule, à une pression comprise entre 10 et 10000 kg /cm2, pendant une durée comprise entre 10 set 8 mn, puis - on laisse refroidir la pièce moulée comprimée jusqu'à une température appropriée pour son démoulage, avantageusement comprise entre 40 C et 60 C, de préférence 50 C, puis - on extrait le produit aggloméré obtenu.