Brevet FR3134120A1 — publié le 20231006

Filament continu obtenu à partir de liège granulé, procédé de fabrication d'un filament de liège et produit ainsi obtenu La présente description concerne un fil ou un filament à base de liège comprenant : - au moins un fil, mèche ou mono-filament de fibre naturelle ou synthétique ; et - une structure externe revêtant l'au moins un fil, mèche ou mono-filament, la structure externe étant constituée de liège granulé et/ou de liège micro-granulé et/ou de poussière de liège. Figure pour l'abrégé : Fig. 1 Filament continu obtenu à partir de liège granulé, procédé de fabrication d'un filament de liège et tissu ainsi obtenu La présente description concerne de façon générale des filaments et des tissus et en particulier des filaments et des tissus contenant du liège. Il est connu que le liège est obtenu de façon renouvelable à partir de l'écorce de certains arbres, en particulier le chêne liège, c'est-à-dire sans les déraciner. Le liège a de nombreuses propriétés intéressantes qui incluent l'imperméabilité à l'eau, l'imputrescibilité, une compressibilité/élasticité élevée et il est également isolant. Pour ces raisons, aussi bien que pour sa fabrication efficace au moyen d'opérations de découpe, le liège est utilisé dans différents domaines allant de l'habillement à l'alimentation et de la conservation du vin à l'aérospatial. Une utilisation courante est sa réduction en feuilles minces qui sont collées à un linge adhésif, obtenant des feuilles de liège toilé qui peuvent être utilisées, par exemple, comme papier peint, rembourrage, sac à main et bagage, etc. Ces types de feuilles, qui peuvent être d'une épaisseur aussi mince que quelques dizaines de millimètres d'épaisseur servent également souvent de matière première pour la fabrication de "fils", "bandes" ou "rubans" de liège. Dans les cas où un fil est créé, les feuilles de liège toilé sont le plus souvent découpées en fines bandes, puis torsadées et agglomérées et/ou assemblées en un fil. Selon une variante, il est connu qu'un "ruban" ou "bande" de liège toilé peut être produit en utilisant une feuille mince similaire de liège qui est légèrement plus du double de la largeur du tissu de base auquel il sera fixé (typiquement 2-10 mm pour le tissu et 5-21 mm pour le liège), en collant la bande de tissu adhésif au centre du liège, et en repliant le matériau restant autour de la bande de tissu de sorte que les extrémités se rencontrent sur la face opposée pour englober complètement le matériau de tissu. Ces deux procédés présentent des inconvénients similaires : 1) les procédés requièrent des feuilles de liège finement découpées à préparer qui est une matière première coûteuse à obtenir ; 2) les procédé industriels pour soit découper les feuilles de liège toilé de grand format, soit envelopper avec précision une bande de tissu pour l'entourer avec le liège sont tous deux des procédés d'une extrême précision qui augmentent les temps et coût de fabrication ; 3) comme les procédés sont basés sur l'utilisation de tissus préparés et de bandes qui ont une longueur typique comprise entre 40 m et 100 m, il est nécessaire d'effectuer des étapes de précision supplémentaires afin de produire un fil ou un ruban apparemment sans couture lorsque des contraintes techniques imposent de plus grandes longueurs. Le résultat est que des fils et des rubans de liège ainsi préparés peuvent avoir un coût de plusieurs centaines d'euros par kilogramme. Des modes de réalisation de la présente invention concernent un filament fabriqué en utilisant du liège granulé et micro-granulé qui peut être produit avec des longueurs étendus, un procédé de fabrication d'un tel filament de liège et les tissus ainsi obtenus. Bien que le liège soit un matériau exceptionnel pour de nombreuses utilisations, un coût qui est aussi élevé le place bien au-delà du prix acceptable de matériaux pour de nombreuses applications dans lesquelles les caractéristiques du liège seraient avantageuses. Un problème technique présent dans l'art antérieur est de fournir un filament de liège qui soit conçu pour éviter des procédés de fabrication impliquant les inconvénients susmentionnés en relation avec la technique antérieure. Un tel problème serait en effet pallié par un filament qui peut être fabriqué avec un procédé qui peut utiliser un liège de moindre valeur en tant que matière première, ce qui réduit significativement les ordres de précision requis par l'outillage pour préparer un produit final acceptable, et qui est approprié pour des applications de masse dans lesquelles un filament continu de plus de 1 000 m est raisonnable sans épissure ni raccord dans le filament. La présente invention propose un filament de liège ayant au moins un "fil" de fibre naturelle contenu dans sa structure d'où il résulte que des granules et micro-granules de liège sont fixés à la fois à la surface du fil et les uns aux autres grâce à un traitement d'agglomération. Afin de produire un tel filament, un procédé de fabrication est prévu comprenant les étapes suivantes : * la préparation de granules ou de micro-granules de matériau de liège à partir de sources de chutes/déchets de liège de qualité inférieure et recyclé ; * la fourniture d'au moins un fil, mèche ou mono-filament de fibre naturelle enroulé autour d'une bobine donneuse ; * le placement de la bobine donneuse au niveau de l'extrémité d'entrée d'un moule ayant au moins un orifice d'injection et le passage du fil à travers le moule vers une bobine de réception ; * la préparation des granules ou micro-granules de liège avec un agent agglomérant et leur entrée forcée, sous pression, par l'au moins un orifice d'injection à l'intérieur du moule alors que le fil tendu est en prise par la bobine de réception à une vitesse correspondant à la vitesse du flux d'injection remplissant la cavité du moule ; * l'application d'un procédé d'échange de chaleur ou d'un autre procédé de cuisson à l'agent agglomérant immédiatement avant ou immédiatement après la sortie de l'ensemble fil et granulé de liège hors du moule ; * le traitement optionnel du filament de liège préparé avec un agent de collage pour obtenir une souplesse, une durabilité accrues, ou pour favoriser la compatibilité de réseau lorsque le filament est destiné à être utilisé dans des matériaux composites ; * le séchage du filament de liège ; et * l'enroulement du filament fini de liège, maintenu sous tension, sur la bobine de réception. Un avantage du procédé selon des modes de réalisation de la présente invention consiste en l'obtention d'un filament de liège qui retienne certaines propriétés clefs du liège, incluant ses propriétés isolantes et d'amortissement des vibrations qui peut en outre être facilement fabriqué à une fraction du coût de fils ou rubans comparables produits selon l'état de l'art. Avec de telles caractéristiques, les filaments de liège ainsi obtenus sont utilisables dans des matériaux composites, la fabrication de meubles et d'autres domaines, l'impression 3D (avec l'addition d'un agent de plastification ou d'une coque monomère ou polymère externe qui entoure le filament) et d'autres applications techniques dans lesquelles les coûts et dimensions actuels des fils et rubans de liège sont rédhibitoires. Des modes de réalisation de la présente description visent à satisfaire tout ou partie des besoins de l'art antérieur. Un aspect de la présente description consiste en au moins un fil, mèche ou mono-filament de fibre naturelle situé tout d'abord dans une structure environnante de poussière de liège et/ou de liège granulé ou micro-granulé, dans lequel le composant de liège a été collé au fil de fibre naturelle et à lui-même au moyen d'un traitement d'agglomération et dans lequel la section transversale du filament résultant est déterminée par un matrice ou moule extérieur d'où il résulte que le filament résultant est extrudé ou pultrudé le long de l'axe longitudinal du fil de fibre naturelle. Un "fil de fibre naturelle" est une quelconque structure de filaments ou fibres végétaux, minéraux ou animaux soit individuels soit en faisceaux qui assurent une résistance au déchirement approprié au procédé de fabrication décrit ci-après. Des exemples de fils de fibre naturelle incluent mais ne sont pas limités à des fibres végétales telles que du coton, du lin, de la ramie et d'autres fibres longues et fibres de base obtenues à partir d'origines à base de plante qui sont torsadées ensemble pour former un fil ou brin multi-filament continu ; ou des fibres cellulosiques fabriquées par l'homme qui sont créées à partir de micro-fibrilles qui ont été fabriquées à partir de la structure végétale environnante et recombinées en une fibre de base, une fibre longue ou un mono-filament continu. Des exemples de fils de fibres minérales incluent des fibres de basalte, de silice et d'autres minéraux qui sont soit filés sous forme de fibres de base, soit filés sous forme de filaments continus qui peuvent être alignés pour former un fil avec peu ou dépourvu de torsion. Des exemples de fils de fibres animales incluent la laine, la soie, les cheveux et la séreuse qui sont assemblés par torsion. Du "liège granulé ou micro-granulé" consiste en des particules de liège de forme essentiellement sphérique mais irrégulière qui sont obtenues par un procédé de broyage ou de granulation dans lequel les particules de liège ont une dimension comprise entre 0,25 mm et 1 mm pour du liège micro-granulé et entre 1 mm et 5 mm pour du liège granulé. La source du matériau de base qui est granulé peut inclure des déchets provenant de procédés d'emboutissage et de découpe de liège pour obtenir des produits de liège à valeur élevée, du liège de qualité inférieure à utiliser pour des produits de liège de qualité élevée ou des sources de liège recyclé telles que des bouchons de bouteille de vin. Une "poussière de liège" est un sous-produit d'un traitement du liège qui résulte en des particules de liège qui ont une dimension inférieure à 0,25 mm. Selon un mode de réalisation, un fil de fibre synthétique ou naturelle unique est revêtu d'une épaisseur de paroi uniforme de particules de liège le long de sa longueur, qui ont été fixées à la fois au fil et les unes aux autres pour former un filament complet de longueur déterminée sans épissure ni raccord dans la longueur. Selon un mode de réalisation, un fil de fibre synthétique ou naturelle unique est revêtu d'une épaisseur de paroi variable de particules de liège le long de sa longueur, qui ont été fixées à la fois au fil et les unes aux autres pour former un filament complet de longueur déterminée sans épissure ni raccord dans la longueur. Selon un mode de réalisation, plus d'un fil de fibre synthétique ou naturelle est revêtu d'une épaisseur de paroi variable de particules de liège le long de sa longueur, qui ont été fixées à la fois au fil et les unes aux autres pour former un filament complet de longueur déterminée sans épissure ni raccord dans la longueur. Selon un mode de réalisation, le filament résultant a une section transversale circulaire, ovoïde ou d'une autre forme géométrique qui est cohérente le long de sa longueur. Selon un mode de réalisation, le filament résultant a une section transversale dont la forme ou la dimension changent le long de sa longueur. Selon un mode de réalisation, le filament peut être revêtu d'un agent collant pour modifier les caractéristiques mécaniques du filament de sorte à favoriser la cohésion, la durabilité ou l'adhésion à un réseau si le filament est destiné à une utilisation dans des composites ; ou le filament peut être traité avec des émollients, des teintures ou d'autres substances pour modifier les caractéristiques sensorielles du filament. Selon un mode de réalisation, plus d'un filament de liège peuvent être tordus, tressés ou assemblés hélicoïdalement d'une façon fonctionnelle similaire. En outre, les filaments assemblés peuvent être reliés à un fil auquel ils sont cousus, et/ou collés, longitudinalement afin d'améliorer son uniformité et son caractère utilisable. Selon un mode de réalisation, au moins un filament de liège peuvent être tordus hélicoïdalement avec d'autres filaments fibres ou matériaux, ou tressés ou assemblés d'une façon fonctionnelle similaire. En outre, les filaments assemblés peuvent être reliés à un fil auquel ils sont cousus, ou collés, longitudinalement afin d'améliorer son uniformité et son caractère utilisable. Les filaments peuvent ensuite être utilisés dans la fabrication de tissus tissés ou non tissés, peuvent être combinés avec une cire ou un polymère pour permettre une impression 3D, peuvent être utilisés dans le renforcement ou l'amortissement de structures composites, ou une quelconque fonction similaire pour laquelle un matériau peu coûteux hautement écologique, isolant, amortissant les vibrations est préféré. Selon un aspect, il est prévu un filament à base de liège comprenant : - au moins un fil, mèche ou mono-filament de fibre naturelle ou synthétique ; et - une structure externe revêtant l'au moins un fil, mèche ou mono-filament, la structure externe étant constituée de liège granulé et/ou de liège micro-granulé et/ou de poussière de liège. Selon un mode de réalisation, le filament à base de liège a une longueur en excès de 100 m et par exemple en excès de 1 000 m. Selon un mode de réalisation, le liège granulé, le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont agglomérées à eux-mêmes et à l'au moins un fil, mèche ou mono-filament. Selon un mode de réalisation, le liège granulé, le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont au moins partiellement agglomérés par des composants adhésifs naturels libérés par le liège lui-même. Selon un mode de réalisation, le liège granulé, le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont au moins partiellement agglomérés par un agent agglomérant ajouté comprenant un ou plusieurs parmi : des polymères naturels ou synthétiques, des lignines, la caséine, des amidons, des résines, des colles ou, par exemple, d'autres agents agglomérant utilisés couramment pour la production de produits de liège. Selon un mode de réalisation, l'au moins un fil, mèche ou mono-filament a une densité linéaire dans la plage de 20 à 2 000 Tex (g/km) et la structure externe a par exemple un volume par mètre égal à au moins un volume par mètre de l'au moins un fil, mèche ou mono-filament et, par exemple, jusqu'à 200 fois le volume par mètre de l'au moins un fil, mèche ou mono-filament. Selon un mode de réalisation, l'au moins un fil, mèche ou mono-filament comprend des fibres torsadées ou non torsadées constituées d'un ou de plusieurs parmi : le nylon, le polyester, le polyéthylène, le polypropylène, le Dyneema ou un fil d'aramide, le fil, mèche ou mono-filament ayant par exemple une résistance à la rupture d'au moins 8 Newton. Selon un mode de réalisation, le filament à base de liège a un rapport largeur sur épaisseur dans la plage allant de 1:1 à 1:20 et, par exemple, a une épaisseur, largeur et/ou forme variant périodiquement, le long de sa longueur. Selon un autre aspect, on propose un filament d'impression 3D comprenant le filament à base de liège précédent incorporé dans un agent plastifiant ou enveloppe polymère adapté à être activé par le procédé d'impression 3D, l'agent plastifiant comprenant par exemple un milieu thermoplastique, plastique photo-réactif et/ou polymère. Selon un autre aspect, on propose un procédé de fabrication d'un filament à base de liège, le procédé comprenant : - la fourniture d'au moins un fil, mèche ou filament naturel ou synthétique à un moule ; - la fourniture, sous pression, de liège granulé et/ou de liège micro-granulé et/ou de poussière de liège à un orifice d'injection du moule afin de former, par pultrusion, une structure externe revêtant l'au moins un fil, mèche ou mono-filament. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, la fourniture du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège à l'orifice d'injection, l'entrée forcée des granules de liège dans le moule et la combinaison du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège avec un agent agglomérant, dans lequel l'agent agglomérant est fourni par un orifice d'injection séparé du moule et le liège granulé et/ou le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont combinés avec l'agent agglomérant à l'intérieur du moule. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, avant la fourniture du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège à l'orifice d'injection, la combinaison du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège avec un agent agglomérant, dans lequel l'agent agglomérant est fourni avec le liège granulé et/ou le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège à l'orifice d'injection. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre la fourniture du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège au moule à travers l'orifice d'injection, d'où il résulte que les granules de liège sont situés le long de la surface extérieure du fil de fibre naturelle et une fois ainsi placés, l'application de vapeur, par exemple super-chauffée à une température comprise entre 270°C et 370°C, et par exemple entre 300°C et 350°C, au moyen d'un orifice d'injection séparé au liège granulé et/ou au liège micro-granulé et/ou à la poussière de liège, pour amener, par exemple, des pectines, des lignines et d'autres composés chimiques présents naturellement dans le liège à servir d'agent agglomérant. Selon un autre aspect, on propose un procédé de formation d'un tissu comprenant la combinaison du filament à base de liège précédent avec d'autres filaments et/ou fils pour former le tissu. Selon encore un autre aspect, on propose un procédé de formation d'un composite renforcé de plastique comprenant la combinaison du filament à base de liège précédent avec un plastique. Selon un autre aspect, on propose un procédé de fabrication d'un tissu comprenant : - la fabrication d'un filament à base de liège selon le procédé précédent ; et - la combinaison du filament à base de liège avec d'autres fils et/ou filaments pour former le tissu. Selon encore un autre aspect, on propose un procédé de formation d'un composite renforcé de plastique comprenant : - la fabrication d'un filament à base de liège selon le procédé précédent ; et - la combinaison du filament à base de liège avec un plastique. Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la représente une vue en perspective agrandie d'une première variante d'un filament de liège (100) ; la représente une vue en perspective agrandie d'une deuxième variante d'un filament de liège (200) obtenu selon le présent procédé ; la représente une vue schématique d'une bobine donneuse (10), d'un appareil de moulage (11) pour agglomérer le liège granulé à l'au moins un fil (101) et d'une bobine de réception (12) qui enroule et stocke le filament de liège assemblé (100) selon un mode de réalisation de la présente invention ; et la représente une vue schématique de plus d'une bobine donneuse (10 et 20), d'une variante envisagée de version d'un appareil de moulage (11) pour agglomérer le liège granulé à plus d'un fil (101 et 201) et d'une bobine de réception (12) qui enroule et stocke le filament de liège assemblé (200) selon un mode de réalisation de la présente invention. Filament à base de liège comprenant : - au moins un fil, mèche ou mono-filament de fibre naturelle ou synthétique ; et - une structure externe revêtant l'au moins un fil, mèche ou mono-filament, la structure externe étant constituée de liège granulé et/ou de liège micro-granulé et/ou de poussière de liège. Filament à base de liège selon la revendication 1 ayant une longueur en excès de 100 m et par exemple en excès de 1 000 m. Filament à base de liège selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le liège granulé, le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont agglomérés à eux-mêmes et à l'au moins un fil, mèche ou mono-filament. Filament à base de liège selon la revendication 3, dans lequel le liège granulé, le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont au moins partiellement agglomérés par des composants adhésifs naturels libérés par le liège lui-même. Filament à base de liège selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le liège granulé, le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont au moins partiellement agglomérés par un agent agglomérant ajouté comprenant un ou plusieurs parmi : des polymères naturels ou synthétiques, des lignines, la caséine, des amidons, des résines, des colles ou, par exemple, d'autres agents agglomérant utilisés couramment pour la production de produits de liège. Filament à base de liège selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'au moins un fil, mèche ou mono-filament a une densité linéaire dans la plage allant de 20 à 2 000 Tex (g/km) et la structure externe a par exemple un volume par mètre égal à au moins un volume par mètre de l'au moins un fil, mèche ou mono-filament et, par exemple, jusqu'à 200 fois le volume par mètre de l'au moins un fil, mèche ou mono-filament. Filament à base de liège selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'au moins un fil, mèche ou mono-filament comprend des fibres torsadées ou non torsadées constituées d'une ou de plusieurs fibres parmi : des fibres végétales telles que du coton, du lin, de la ramie ou des fibres cellulosiques fabriquées par l'homme ; des fibres minérales telles que des fibres de basalte, de silice et d'autres minéraux ; des fibres animales telles que la laine, la soie, les cheveux et la séreuse ; ou des fibres synthétiques telles que le nylon, le polyester, le polyéthylène, le polypropylène, le Dyneema ou un fil d'aramide. Filament à base de liège selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ayant un rapport largeur sur épaisseur dans la plage allant de 1:1 à 1:20 et, par exemple, ayant une épaisseur, largeur et/ou forme variant périodiquement le long de sa longueur. Filament d'impression 3D comprenant le filament à base de liège selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 incorporé dans un agent plastifiant ou enveloppe polymère adapté à être activé par le procédé d'impression 3D, l'agent plastifiant comprenant par exemple un milieu thermoplastique, plastique photo-réactif et/ou polymère. Procédé de fabrication d'un filament à base de liège, le procédé comprenant : - la fourniture d'au moins un fil, mèche ou mono-filament naturel ou synthétique à un moule ; - la fourniture, sous pression, de liège granulé et/ou de liège micro-granulé et/ou de poussière de liège à un orifice d'injection du moule afin de former, par pultrusion, une structure externe revêtant l'au moins un fil, mèche ou mono-filament. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre, avant la fourniture du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège à l'orifice d'injection, la combinaison du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège avec un agent agglomérant, dans lequel l'agent agglomérant est fourni avec le liège granulé et/ou le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège à l'orifice d'injection. Procédé selon la revendication 10, comprenant en outre, la fourniture du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège à l'orifice d'injection, l'entrée forcée des granules de liège dans le moule et la combinaison du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège avec un agent agglomérant, dans lequel l'agent agglomérant est fourni par un orifice d'injection séparé du moule et le liège granulé et/ou le liège micro-granulé et/ou la poussière de liège sont combinés avec l'agent agglomérant à l'intérieur du moule. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, comprenant en outre la fourniture du liège granulé et/ou du liège micro-granulé et/ou de la poussière de liège au moule à travers l'orifice d'injection, d'où il résulte que les granules de liège sont situés le long de la surface extérieure du fil de fibre naturelle et une fois ainsi placés, l'application de vapeur, par exemple super-chauffée à une température comprise entre 270°C et 370°C, et par exemple à entre 300°C et 350°C, à travers un orifice d'injection séparé au liège granulé et/ou au liège micro-granulé et/ou à la poussière de liège, pour amener, par exemple, des pectines, des lignines et d'autres composés chimiques présents naturellement dans le liège à servir d'agent agglomérant. Procédé de formation d'un tissu comprenant la combinaison du filament à base de liège selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 avec d'autres filaments et/ou fils pour former le tissu. Procédé de formation d'un composite renforcé au plastique comprenant la combinaison du filament à base de liège selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 avec un plastique.