Brevet FR2813082A1 — publié le 20020222

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des pièces en matières synthétiques et de leur réalisation, et a pour objet une pièce en matière thermoplastique, ainsi que son procédé de fabrication. Les matières thermoplastiques ont eu tendance depuis de nombreuses années, du fait de leur facilité de transformation des multiples possibilités de configuration, de confôrmation, de coloration, de façonnage et d'états de surfaces qu'ils offrent, de leur stabilité et conservation dans le temps et de leur résistance aux déformations et aux chocs, à remplacer systématiquement les autres matériaux dans de nombreux domaines des biens d'équipements industriels et domestiques, et notamment les matériaux naturels tels que le bois. Or, sous l'impulsion des mouvements écologiques et du courant dit "bio", on note depuis peu un rejet des matériaux dits "artificiels" ou "synthétiques" et un retour vers des matériaux plus naturels ou ajoutant un cachet naturel, ce également dans un souci de recherche d'esthétique. Parallèlement, les fabricants de pièces et d'articles en matières plastiques cherchent constamment à réduire leur coût de revient, particulièrement en réduisant les coûts des matières premières. Pour répondre à ces deux aspirations, il a été proposé d'introduire de la sciure ou de la farine de bois en tant que composant dans les formulations de matières servant à la réalisation de telles pièces et de tels articles. Des solutions de ce type sont notamment divulguées dans les documents US-A-5 951927 et EP-A-0 002 766. Toutefois, une telle adjonction de sciure ou de farine de bois, en particulier en quantité relativement importante ou en granulométrie élevée, réduit considérablement l'aptitude à la transformation de la composition résultante, nécessitant par exemple une encapsulation préalable de la farine dans des pastilles ou boulettes de matières plastiques, et rend notamment les procédés de fabrication discontinue difficile à mettre en aeuvre. En outre, une telle adjonction diminue les propriétés mécaniques de la pièce ou de l'article résultant(e). Enfin, les pièces et articles ainsi obtenus ne présentent pas une bonne stabilité dimensionnelle en cas de variation de l'hygrométrie environnante, ni une bonne résistance à la putréfaction sous l'action de l'humidité et des agents atmosphériques, et sont sensibles au gel, ce qui limitent leur application en milieu extérieur, à moins de soumettre ladite farine ou ladite sciure à un prétraitement chimique hydrophobe et imperméabilisant, ce qui lui enlève à nouveau son cachet de produit naturel. La présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités. Or les inventeurs ont constaté, de manière inattendue et surprenante, que l'utilisation de farine de noyaux de fruits permettait de répondre aux attentes précitées en évitant la plupart des limitations des solutions existantes. Ainsi, l'objet de la présente invention consiste en une pièce (ou un article) en matière(s) thermoplastique(s), caractérisée en ce qu'elle comporte dans sa masse des particules de farine de noyaux de fruits, mélangées en tant que charge à ladite ou auxdites matière(s) plastique(s) avant la fabrication ou la formation de ladite pièce, ainsi qu'en un procédé de fabrication d'une telle pièce ou d'un tel article. La composition de matière(s) thermoplastique(s) formant le matériau de base de la pièce pourra consister soit en un unique matériau thermoplastique, soit en un mélange de plusieurs matériaux thermoplastiques compatibles ou rendus compatibles. Avantageusement, la farine est essentiellement obtenue à partir des endocarpes lignifiés ou coques des noyaux et ces derniers proviennent avantageusement de fruits d'arbres oléagineux, préférentiellement d'olives. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, taille moyenne des particules de la farine est comprise entre 50 g.m et 500 gin, préférentiellement entre 70 gm et 120 gm, et la teneur en farine est comprise entre environ 5% et environ 50%, avantageusement entre 10% et 20%, et préférentiellement autour de 15%, en poids de farine sèche (taux d'humidité en dessous de 10%, préférentiellement en dessous de 5%) dans la composition finale de matière(s) thermoplastique(s) utilisée pour la fabrication de ladite pièce. Selon une caractéristique de l'invention, les particules obtenues par broyage fin sont séchées et, le cas échéant, teintées ou traitées par coloration avant leur mélange avec les matières thermoplastiques. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de pièces en matière(s) thermoplastique(s), caractérisé en ce qu'il consiste à former un mélange homogène comprenant à titre de composant principal une composition de matière(s) thermoplastique(s) et à titre de charge de la farine de noyaux de fruits, puis à transformer ledit mélange sous forme plastifiée, pour constituer des pièces ou articles tel(le)s que mentionné(e)s ci-dessus. Ledit procédé peut consister plus précisément à fournir de la farine de noyaux de fruits séchés, une composition de matière(s) thermoplastique(s) et un ou plusieurs additif(s) de stabilisation, de lubrification, d'augmentation de la tenue au choc et/ou de facilitation de la transformation, à mélanger et à chauffer ces ingrédients à une température supérieure d'environ 5 à 20 C (préférentiellement 10 à 15 C) à la température normale de chauffage de ladite composition de matière(s) thermoplastique(s), pour une transformation identique, en l'absence de charge sous forme de farine, puis à laisser refroidir le mélange résultant et, éventuellement, à le laisser reposer pendant une durée prédéterminée, ledit mélange conservant une constitution pulvérulente pendant l'ensemble des opérations précitées, et, enfin, à transformer ledit mélange en une ou des pièces telle que décrite ci-dessus par une opération de transformation adaptée, le cas échéant, après l'avoir granulé. Le mélange matière(s) thermoplastique(s)/farine, et le cas échéant son chauffage, pourra être effectué sur un poste séparé ou sur un poste intégré à la machine opérant la transformation du mélange résultant. En fonction de l'aspect esthétique et de l'effet décoratif recherchés, il peut être prévu de teinter ou d'imprégner de substances colorantes les particules de farine de noyaux de fruits, préférentiellement obtenue à partir des coques de noyaux d'olives, avant leur mélange avec la composition de matière(s) thermoplastique(s), et de varier la granulométrie desdites particules (le cas échéant en mélangeant des farines de granulométries différentes). Par ailleurs, en fonction de la forme et de la nature de la pièce ou de l'article à fabriquer, cette) dernière) peut être obtenu(e) par extrusion, moulage par injection ou soufflage, la matière thermoplastique étant préférentiellement choisie dans le groupe formé par les polymères vinyliques, oléfiniques et styréniques, et les mélanges compatibles de ces polymères. A titre d'exemple non limitatif de l'invention, on décrit ci-après la réalisation d'une pièce extrudée en PVC rigide intégrant de la farine de noyaux d'olives. La composition du mélange de matériaux et de substances utilisée pour la fabrication de la pièce précitée est indiquée dans le tableau ci-après en termes de parties pondérales Composition du mélange/Formulation (type PVC rigide) Proportion Fourchette de valeurs référentielle utilisables PVC (Suspension) 100 parties 100 parties Agents de Stabilisation / 6 parties 4 à 8 parties Lubrification Modifiant choc / agent de mise 17 parties 5 à 25 parties en aeuvre Farine de noyaux d'olives 25 parties 10 à 50 parties La dureté du mélange préférentiel est de 80 5 ShD et son poids spécifique est de 1,24 g/cm3. En fonction du coloris souhaité pour la pièce finale, un rajout de substance colorante adéquate est opéré. Avant la phase d'extrusion, il est nécessaire de procéder à une opération de mélange, ceci afin de bien homogénéiser et de pré-plastifier l'ensemble des produits. A cet effet, on utilise un mélangeur du type dénommé mélangeur rapide, qui est équipé d'une cuve de chauffage et d'une cuve de refroidissement. On porte la température de chauffe à environ 130 C à 160 C, préférentiellement à environ 150 C, dans la cuve de chauffe. Lorsque le mélange a atteint cette température, on le fait passer dans la cuve de refroidissement et on le laisse refroidir jusqu'à une température d'environ 40 C avant transformation. Il en résulte un mélange homogène avec une extraction optimale de l'humidité sans nuire à la qualité du mélange. Ce mélange reste sous forme de poudre et ne doit être soumis à aucune autre opération avant l'extrusion. Avant d'extruder le mélange ainsi obtenu, il est préférable de le laisser reposer pendant quelques heures, préférentiellement pendant environ trois heures. Pour la réalisation de l'extrusion elle-même, les types d'extrudeuses les mieux adaptés pour cette transformation sont les extrudeuses double vis, le choix précis de l'extrudeuse, quant à sa capacité et sa performance de volume d'extrusion, étant lié au poids métrique du profil à obtenir. La ligne d'extrusion quant à elle ne diffère pas, en termes de structure et de fonctionnement, du standard habituel connu de l'homme du métier. La mise en oeuvre dans le processus d'extrusion des mélanges chargés en farine de noyaux d'olives est semblable au niveau des réglages de la ligne d'extrusion (en particulier au niveau des températures, de la pression et de l'aspiration), aux réglages d'une telle ligne pour l'extrusion d'un PVC rigide non chargé. De même, lorsque le matériau thermoplastique consiste en un autre polymère ou mélange de polymères, lesdits réglages seront sensiblement équivalents à ceux nécessaires pour l'extrusion de tels polymères non chargés ( tel que par exemple : PVC / Polypropylène / Acrylonitrile- Butadiène-Styrène). Grâce à l'invention, il est donc possible de réaliser des pièces ou articles en matières thermoplastiques, notamment en PVC ou en PP (Polypropylène), qui se démarquent des pièces ou articles comparables existant(e)s par un prix de revient plus faible (utilisation de déchets non valorisés en tant que matériaux de remplacement), par une touche écologique et par de nombreuses possibilités de déclinaison du point de vue aspect esthétique et état de surface (en modifiant la teneur et la granulométrie de la farine de noyaux, en variant les colorations de la farine, des matières thermoplastique ou des deux), ce tout conservant des propriétés mécaniques et une durabilité sensiblement équivalentes à celles obtenues avec des compositions de matières thermoplastiques non chargées. En outre, et contrairement aux farines de bois, la farine de noyaux de fruits, et notamment d'olives, a une prise d'humidité très faible et est très peu fermentescible, évitant, entre autres, le développement de la flore bactérienne (champignons). Ces caractéristiques sont essentielles pour une application extérieure des pièces ou articles obtenus. De plus, les particules de farine de noyaux présentent une dureté et une densité de matière nettement supérieures à celles des farines de bois traditionnels. Par ailleurs, les principaux résultats des tests effectués par les inventeurs ont mis en évidence une très bonne aptitude à la transformation du mélange matière(s) thermoplastique(s) / farine de noyaux, qui confère aussi une bonne stabilité dimensionnelle aux pièces obtenues (pas de variation dimensionnelle des pièces à l'humidité) En effet, la nature grasse des farines de noyaux utilisées dans le cadre de la présente invention limite l'absorption d'eau et augmente leur compatibilité avec les matières thermoplastiques, en favorisant aussi l'ouvrabilité et la faculté de transformation, notamment d'extrusion du mélange résultant Les pièces et articles obtenus par le procédé selon l'invention trouveront une application aussi bien en utilisation interne (par exemple goulottes, plinthes, moulures, mobilier, ... ) qu'externe (par exemple éléments de menuiserie, de portes, de fenêtres, de barrières, de portails, ...), et en tant qu'élémnets décoratifs, fonctionnels et/ou techniques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pièce en matière(s) thermoplastique(s), caractérisée en ce qu'elle comporte dans sa masse des particules de farine de noyaux de fruits, mélangées en tant que charge à ladite ou auxdites matière(s) plastique(s) avant fabrication de ladite pièce. 2. Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que la farine est essentiellement obtenue à partir des endocarpes lignifiés ou coques des noyaux. 3. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les noyaux proviennent de fruits d'arbres oléagineux, préférentiellement d'olives. 4. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la taille moyenne des particules est comprise entre 50 gm et 500 gm, préférentiellement entre 70 gm et 120 gm et en ce que la teneur en farine est comprise entre environ 5% et environ 50%, avantageusement entre 10% et 20%, et préférentiellement autour de 15%, en poids de farine sèche dans la composition finale de matière(s) thermoplastique(s) utilisée pour la fabrication de ladite pièce. 5. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les particules sont séchées et, le cas échéant, teintées ou traitées par coloration avant leur mélange avec les matières thermoplastiques. 6. Pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par extrusion, moulage par injection ou soufflage, et en ce que la matière thermoplastique est choisie dans le groupe formé par les polymères vinyliques, oléfiniques et styréniques, et les mélanges compatibles de ces polymères. 7. Procédé de fabrication de pièce en matière(s) thermoplastique(s) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à former un mélange homogène comprenant à titre de composant principal une composition de matière(s) thermoplastique(s) et à titre de charge de la farine de noyaux de fruits, puis à transformer ledit mélange sous forme plastifiée, pour constituer des pièces selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à fournir de la farine de noyaux de fruits séchés, une composition de matière(s) thermoplastiques) et un ou plusieurs additif(s) de stabilisation, de lubrification, d'augmentation de la tenue au choc et/ou de facilitation de la transformation, à mélanger et à chauffer ces ingrédients à une température supérieure d'environ 5 à 20 C à la température normale de chauffage de ladite composition de matière(s) thermoplastique(s), pour une transformation identique, en l'absence de charge sous forme de farine, puis à laisser refroidir le mélange résultant et, éventuellement, à le laisser reposer pendant une durée prédéterminée, ledit mélange conservant une constitution pulvérulente pendant l'ensemble des opérations précitées, et, enfin, à transformer ledit mélange en une ou des pièces selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, le cas échéant, après l'avoir granulé. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce qu'il consiste à teinter ou à imprégner de substances colorantes les particules de farine de noyaux de fruits, préférentiellement obtenue à partir des coques de noyaux d'olives, avant leur mélange avec la composition de matière(s) thermoplastique(s). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la composition de matière(s) thermoplastique(s) consiste en une suspension de polychlorure de vinyle. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 et 10, caractérisé en ce que le mélange est réalisé au moyen d'un mélangeur équipé d'une cuve de chauffage et d'une cuve de refroidissement, le mélange étant chauffé à une température comprise entre 130 et 160 C, puis laissé à refroidir jusqu'à une température d'environ 40 C avant transformation, et en ce que l'opération de transformation consiste en une extrusion réalisée sur une extrudeuse double vis.