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WO2012095569A1 - Composition et procede pour la fabrication d'un materiau rigide a base de matiere algale, utilisable notamment comme support d'impression - Google Patents

Composition et procede pour la fabrication d'un materiau rigide a base de matiere algale, utilisable notamment comme support d'impression Download PDF

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WO2012095569A1
WO2012095569A1 PCT/FR2011/052610 FR2011052610W WO2012095569A1 WO 2012095569 A1 WO2012095569 A1 WO 2012095569A1 FR 2011052610 W FR2011052610 W FR 2011052610W WO 2012095569 A1 WO2012095569 A1 WO 2012095569A1
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composition
rigid material
layer
manufacturing
dry weight
Prior art date
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Application number
PCT/FR2011/052610
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English (en)
Inventor
Rémy LUCAS
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Algopack SAS
Original Assignee
Algopack SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Algopack SAS filed Critical Algopack SAS
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47B—TABLES; DESKS; OFFICE FURNITURE; CABINETS; DRAWERS; GENERAL DETAILS OF FURNITURE
    • A47B96/00—Details of cabinets, racks or shelf units not covered by a single one of groups A47B43/00 - A47B95/00; General details of furniture
    • A47B96/20—Furniture panels or like furniture elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/28—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/006—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation involving the elimination of excess water from the mixture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the technical field of the invention is that of materials incorporating organic material of natural origin.
  • the invention relates to a composition and a process for the manufacture of a rigid material.
  • the term "rigid material” in its general meaning, namely a firm material, able to withstand deformation forces, having a high stiffness, and therefore very flexible.
  • the invention finds particular but not exclusively an application in the design of advertising and / or communication media, but also for example in the field of signage, tableware and decoration, furniture, or even in the manufacture of primary packaging, such as food trays, secondary packaging, such as cases or boxes for the packaging of cosmetic products, soundproofing and / or thermal insulation panels, and non-flammable panels and fire resistant.
  • thermoplastic or thermosetting synthetic plastic material Because of the ease of shaping this raw material, its lightness, and its current low cost.
  • Plastic waste can also be a source of long-lasting pollution and / or disfigure the landscape, if left in nature.
  • the invention therefore particularly aims to overcome the disadvantages of the state of the art mentioned above.
  • the object of the invention is to propose a composition based on raw materials of natural origin, making it possible to manufacture a material of suitable rigidity.
  • An object of the invention is in particular, in at least one embodiment of the invention, to manufacture from such a composition a material that can substitute for a plastic material or cardboard.
  • Another object of the invention is to provide such a composition that is malleable and allows to produce monobloc objects of complex shapes.
  • Another object of the invention is to provide such a composition which makes it possible to obtain a material having an aptitude suitable for degrading at least partially, which is bio-assimilable by the environment, and preferably in accordance with the European standard. EN-13432 or NFU 52001.
  • An object of the invention is, in at least one particular embodiment of the invention, to provide a composition making it possible, to a certain extent, to obtain an inert material, or in other words a material which is stable on a plane physico-chemical, vis-à-vis the action of moisture and / or fire for example.
  • An object of the invention is also to provide such a composition which leads to a light material.
  • Another object of the invention is, in a particular embodiment of the invention, to provide a composition for obtaining a printable material, and / or on which can adhere paints or varnishes suitable for direct food contact.
  • Yet another object of the invention is to provide a technique for manufacturing a rigid material from such a composition that is simple to implement, reliable, and low cost.
  • the Applicant has found, surprisingly and unexpectedly, by seeking a solution that makes it possible to achieve these objectives, by mixing, in unprecedented proportions, an aqueous solution with a powder which can be used for example in the composition of self-gelling cosmetic masks. possible to obtain a moldable material becoming rigid after hardening.
  • the subject of the invention is a composition obtained by mixing at least one powder of the type comprising 5 to 15% by dry weight of a phycocolloid, 45 to 75% by dry weight of a filler, a gelling agent such as calcium sulphate and a control agent of the gelling, with an aqueous solution, in proportions of 20 to 40 g of said powder for 60 g of said aqueous solution.
  • composition provides a rigid material and not a gel or an elastic material, could be explained at least in part by the unusually low proportion of aqueous solution added to the mixture.
  • the Applicant has further found that a more rigid material is obtained by increasing the proportion of powder in the mixture, within the unexpected limit of 40 percent of the weight of the composition.
  • phycocolloid that is to say hydrocolloids of algal origin whose resource is essentially renewable, advantageously provides substantial malleability to the composition before curing.
  • said powder comprises 0.1 to 3% by dry weight of a food preservative, preferably between 0.5 and 2% by dry weight of a food preservative, and for example 0.5%, 0, 7% or 1% by dry weight of a food preservative.
  • Such a food preservative may be for example sodium benzoate, or any other known mineral or organic food preservative, for example referenced in the list of fifty three food additives authorized at European level, commonly designated by a code of the form E2xx where xx is a number between 00 and 97, to prevent the alteration of organic matter under the action of microorganisms such as yeasts, molds and bacteria.
  • said phycocolloid is an alkaline alginate.
  • It may in particular be a certified organic alginate by an authorized organism, such as for example Ecocert (registered trademark).
  • it may be a carrageenan, an agar-agar, another type of known alginate, or a mixture of different types of phycocolloids.
  • this phycocolloid is advantageously extracted from marine algae or freshwater algae chosen from the family Chlorophyceae, Rhodophyceae and / or Phaeophyceae. Culture algae, drifting algae, or stranding algae are also suitable for the preparation of said phycocolloid.
  • These algae may for example be of the genus Laminaria, Fucus, Ascophyllum, Sargassum or Saccorhiza, and more specifically, species Fucus vesiculosus, Fucus serratum, and Laminaria elongata. It can also be considered to extract this phycocolloid green algae that invade parts of the coastline.
  • synthetic hydrocolloids may also be used.
  • said filler is formed of diatomaceous earth and / or kaolin.
  • inert filler agents with a low affinity for water, such as diatomaceous earth and / or kaolin, makes it possible to effectively disperse the phycocolloid grains in the mixture, which promotes the progressive solubility of these substances. grains and prevents the formation of agglomerates of poorly solubilized grains.
  • a homogeneous texture composition having a substantially smooth surface is obtained.
  • said filler also comprises cellulose.
  • said powder further comprises 1 to 15%, and preferably 5 to 7%, by dry weight of dried and ground ulva.
  • It may be ulva of a single genus, for example of the genus ulva lactuca, or ulva mixed.
  • the Applicant has indeed found that the introduction of 1 to 15% ulva in the formulation of the powder makes it possible to improve the mechanical strength of the rigid material obtained after hardening.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a rigid material comprising the following steps:
  • composition capable of curing such as those described above obtained by mixing 20 to 40 g of a powder of the type comprising 5 to 15% by dry weight of a phycocolloid, 45 to 75% by dry weight a filler, a gelling agent such as calcium sulphate and a gelling control agent, with 60 g of an aqueous solution in proportions, comprising a step of homogeneous vacuum mixing of said composition;
  • pressing said hardened layer for a predetermined duration comprising at least one step of absorbing excess liquid extracted from said pressed layer; - Dehydration of said pressed layer at a temperature less than or equal to 90 ° C, and in particular less than or equal to 80 ° C, for obtaining said rigid material.
  • a suitable duration of resting is understood to mean a period of at least two minutes, and preferably from three to eight minutes depending on the composition prepared.
  • the dwell time may be for example 10, 15 or 20 minutes.
  • the manufacturing method according to the invention is also suitable for the manufacture of objects of 70, 100, 150 or 200 millimeters thick, for example.
  • the duration of pressing and dehydration is however greater, and can reach 24 hours, or even days.
  • the formation of a layer of at least three millimeters, and preferably at least five millimeters gives a satisfactory stability to it during the pressing and dewatering operations, and in particular prevents the appearance of microorganisms. cracks and / or unacceptable deformations.
  • the dehydration temperature is advantageously limited to 80 ° C. in order to prevent the aqueous solution present in the material from boiling and may generate mechanical stresses that may cause this material to rupture.
  • agitate the layer for example by means of a table or a vibrating needle, so as to evacuate the bubbles and air pockets that are trapped in and or under the layer, for example when pouring the composition gradually into a mold.
  • said vacuum mixing is carried out over a period of 2 to 5 minutes.
  • the Applicant has moreover observed that the more the quantity of aqueous solution is important in the composition, the more it is necessary to mix the powder and the aqueous solution for a long time to obtain a homogeneous paste.
  • the temperature of said aqueous solution used for the preparation of said composition is between 15 and 25 ° C, and preferably equal to 20 ° C.
  • the Applicant has indeed found that in this temperature range, it is possible to control the curing speed and the rate of shrinkage of the dough, so as to prevent the paste from deforming in an inappropriate manner by hardening, and by example in a highly anisotropic manner, and / or that the hardened paste is fragile.
  • the layer it is possible to store said layer, after pressing, in the open air and at a temperature of between 20 ° C. and 30 ° C., and preferably under hygrometry. controlled, for about 24 hours to 72 hours, and for example for 48 hours if it is a plate 20 millimeters thick.
  • the plate may for example be deposited on a grid, to allow air circulation around each of its faces.
  • said dehydration step exhibits exposure to a plurality of temperature steps.
  • the residual water is gradually removed from the material without altering the chemical bonds formed within the material, and it is likely that this is also done by catalyzing various chemical reactions within the material.
  • Said dehydration step may be carried out in a dehydrator or an oven under temperature and, preferably, under controlled hygrometry, and for example a temperature of 75 ° C. and a hygrometry of 20%, in order to obtain a drying of the heart.
  • said layer is returned during said dehydration step.
  • said layer is returned several times.
  • the invention further relates to the use of a rigid material made from a manufacturing method such as those described above as a printing medium, or as acoustic and / or thermal insulation. It also relates to its use for the manufacture of a fire and / or fireproof device, a piece of furniture or a food tray.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the steps of a method for manufacturing a rigid material according to the invention
  • FIG. 2 represents a printed plate made of rigid material obtained from a composition according to the invention, in a schematic form.
  • the formulation of a low granulometric powder used to form a composition according to the invention when it is mixed with demineralised water in proportions of 30 g is given by way of example and without limitation. of powder for 60g of water. The amounts of each constituent of this powder are given in percent by weight in the table below.
  • FIG. 1 is a block diagram of the steps of a method of manufacturing a rigid material according to the invention from the aforementioned composition, in block diagram form.
  • a dose of premixed powder, the formulation of which was specified above, is taken from a bucket and poured into the vessel of a vacuum mixer (step 11).
  • Two doses of demineralised water at 20 ° C. are then added to the container (step 12), and the powder and the water are mixed vigorously for four minutes to obtain a liquid paste of homogeneous, free texture. powder lumps (step 13).
  • a layer of this paste of a thickness of five millimeters is poured into a mold whose internal dimensions correspond to those of a sheet A4, which is allowed to rest for five minutes so as to allow the setting of the paste in the mold. mold (step 14).
  • the hardened paste is taken from the mold, which is now in the form of a white plate.
  • this plate may have a surface of non-smooth appearance, and for example embossed, depending on the shape of the mold.
  • the plate is disgorged by wrapping it with a water-absorbing material, such as a sheet of blotting paper for example, and keeping it compressed in a press under a pressure of 0, 7 N / cm 2 for four hours.
  • a water-absorbing material such as a sheet of blotting paper for example
  • care is taken to regularly replace the absorbent material which saturates rapidly with the water exuding from the plate.
  • This pressing step avoids deformation, and in particular that the surface of the plate adopts an irregular or bumpy appearance, during a subsequent dehydration step 16.
  • step 16 dehydration of the disgorged plate in a dehydrator provided for this purpose, to greatly reduce the moisture content in the plate.
  • the plate is exposed at a first temperature stage of 3 hours at 40 ° C. (step 161), then at a second temperature stage at 80 ° C. for a duration of 3 hours (step 162). and turn the plate every hour to prevent it from forming.
  • a series of fifteen identical advertising motifs 22 are printed in four-color process in a step 17 on the rigid plate obtained after passing through the dehydrator by a printing method known per se, such as by example by pad printing, screen printing or digital ink jet printing.
  • This printed plate 21 is shown in FIG.
  • At least a portion of the plate obtained by the manufacturing method according to the invention can be coated with an adhesive printed film, and / or a varnish to reinforce the ability to contact food directly and meet the criteria of the IFS version 5 certification, avoiding in particular the deposition of microscopic particles, for example in the form of dust, and preventing catalytic effects that may change the taste of food.
  • this printed plate is machined using an aluminum bur without the use of lubricant, so as to obtain fifteen identical key-ring pendants, which are covered with a film of a lacquer. biodegradable waterproof to protect them from rain and splashing water.
  • the rigidity of the plates obtained according to the invention makes it possible to respect shape tolerances of less than 2 millimeters, and most often less than 0.3 millimeters, during milling.
  • a filler comprising an organophilic clay selected from the group of bentonites, hectorites or montmorillonites;

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Abstract

Composition et procédé pour la fabrication d'un matériau rigide à base de matière algale, utilisable notamment comme support d'impression L'invention concerne une composition obtenue par mélange d'au moins une poudre du type comprenant 5 à 15 % en poids sec d'un phycocolloïde, 4 à 75 % en poids sec d'un agent de charge, un agent de gélification tel que du sulfate de calcium, et un agent de contrôle de la gélification, avec une solution aqueuse et un procédé pour la fabrication d'un matériau rigide biodégradable à partir de cette composition. Selon l'invention, une telle composition comprend de 20 à 40 g de ladite poudre pour 60g de ladite solution aqueuse en proportions.

Description

Composition et procédé pour la fabrication d'un matériau rigide à base de matière algale, utilisable notamment comme support d'impression
1. Domaine de l'invention
Le domaine technique de l'invention est celui des matériaux incorporant de la matière organique d'origine naturelle.
Plus précisément, l'invention concerne une composition et un procédé pour la fabrication d'un matériau rigide.
Dans le cadre de l'invention, on entend l'expression "matériau rigide" dans son acception générale, à savoir un matériau ferme, apte à résister à des efforts de déformation, présentant une raideur importante, et donc très peu flexible.
L'invention trouve notamment mais non exclusivement une application dans la conception de supports publicitaires et/ou de communication, mais également par exemple dans le domaine de la signalétique, des arts de la table et de la décoration, de l'ameublement, ou encore dans la fabrication d'emballages primaires, tels que des barquettes alimentaires, d'emballages secondaires, tels que des étuis ou des coffrets destinés au conditionnement de produits cosmétiques, de panneaux d'isolation phonique et/ou thermique, et de panneaux non inflammables et résistants au feu.
2. Etat de la technique
De nombreux objets rigides sont fabriqués à base de matière plastique synthétique thermoplastique ou thermodurcissable, du fait de la facilité de mise en forme de cette matière première, de sa légèreté, et de son faible coût actuel.
Le coût des matières plastiques dépend cependant étroitement des fluctuations des cours du pétrole, ce qui impacte directement la production industrielle d'objets rigides en plastique. Il est en outre appelé à croître significativement dans les prochaines décennies du fait de la raréfaction prévue des ressources en pétrole. Par ailleurs les déchets plastiques peuvent constituer une source de pollution durable et/ou défigurer le paysage, s'ils sont abandonnés dans la nature.
On connaît des matériaux faciles à mettre en forme, obtenus à partir de matière organique, telle que l'amidon modifié par exemple.
Un inconvénient de ces matériaux est qu'ils ne sont pas adaptés pour fabriquer des objets rigides ne pliant pas et résistant à des efforts de déformation. On constate en effet que les objets rigides produits actuellement à partir de ces matériaux incorporent inévitablement des matières plastiques synthétiques destinées à leur conférer leur rigidité, ce qui réduit leur intérêt.
Un autre inconvénient de ces matériaux est que leur durée de vie est limitée à quelques semaines, voire quelques mois.
Encore un inconvénient de ces matériaux est qu'ils sont sensibles à l'humidité.
Ces matériaux présentent également l'inconvénient d'être coûteux.
La production de ces matériaux confisque en outre des ressources agricoles utiles dans le but de produire des objets manufacturés, au détriment d'une production de nourriture pour la population ou pour l'élevage, ce qui n'est pas satisfaisant.
3. Objectifs de l'invention
L'invention a donc notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'état de la technique cités ci-dessus.
Plus précisément l'invention a pour objectif de proposer une composition à base de matières premières d'origine naturelle, permettant de fabriquer un matériau d'une rigidité convenable.
Un objectif de l'invention est notamment, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, de fabriquer à partir d'une telle composition un matériau pouvant se substituer à un matériau plastique ou à du carton.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle composition qui soit malléable et permette de produire des objets monoblocs de formes complexes. Un autre objectif de l'invention est d'offrir une telle composition qui permette d'obtenir un matériau présentant une aptitude convenable à se dégrader au moins partiellement, qui soit bio-assimilable par l'environnement, et de préférence conforme à la norme européenne EN-13432 ou à la norme NFU 52001.
Un objectif de l'invention est dans au moins un mode de réalisation particulier de l'invention, de proposer une composition permettant d'obtenir, dans une certaine mesure, un matériau inerte, ou en d'autres termes un matériau stable sur un plan physico-chimique, vis-à-vis de l'action de l'humidité et/ou du feu par exemple.
Un objectif de l'invention est également de fournir une telle composition qui conduise à un matériau léger.
Un autre objectif de l'invention est, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, de proposer une composition permettant d'obtenir un matériau imprimable, et/ou sur lequel peuvent adhérer des peintures ou des vernis aptes au contact alimentaire direct.
Encore un objectif de l'invention est de fournir une technique de fabrication d'un matériau rigide à partir d'une telle composition qui soit simple à mettre en œuvre, fiable, et d'un coût de revient réduit.
4. Exposé de l'invention
La demanderesse a constaté de manière surprenante et inattendue, en recherchant une solution permettant d'atteindre ces objectifs, qu'en mélangeant dans des proportions inédites une solution aqueuse avec une poudre utilisable par exemple par ailleurs dans la composition de masques cosmétiques autogélifiants, il était possible d'obtenir un matériau modelable devenant rigide après durcissement.
À cet effet, l'invention a pour objet une composition obtenue par mélange d'au moins une poudre du type comprenant 5 à 15 % en poids sec d'un phycocolloïde, 45 à 75 % en poids sec d'un agent de charge, un agent de gélification tel que du sulfate de calcium et un agent de contrôle de la gélification, avec une solution aqueuse, dans des proportions de 20 à 40 g de ladite poudre pour 60g de ladite solution aqueuse.
Le fait que cette composition fournisse un matériau rigide et non un gel ou un matériau élastique, pourrait s'expliquer au moins en partie par la proportion inhabituellement faible de solution aqueuse ajoutée dans le mélange.
La demanderesse a en outre découvert qu'on obtient un matériau plus rigide en augmentant la proportion de poudre dans le mélange, dans la limite inattendue de 40 pourcents du poids de la composition.
En outre, l'utilisation de phycocolloïde, c'est-à-dire d'hydrocolloïdes d'origine algale dont la ressource est essentiellement renouvelable, confère avantageusement une malléabilité substantielle à la composition avant son durcissement.
Avantageusement, ladite poudre comprend 0, 1 à 3 % en poids sec d'un agent conservateur alimentaire, de préférence entre 0,5 et 2 % en poids sec d'un agent conservateur alimentaire, et par exemple 0,5%, 0,7% ou 1% en poids sec d'un agent conservateur alimentaire.
Ainsi, on empêche un développement de moisissures dans le matériau fabriqué avec cette composition, susceptibles d'altérer l'aspect et/ou la résistance de ce matériau. Un tel agent conservateur alimentaire peut être par exemple du benzoate de sodium, ou tout autre agent conservateur alimentaire minéral ou organique connu, par exemple référencé dans la liste des cinquante trois additifs alimentaires autorisés au niveau européen, communément désignés par un code de la forme E2xx où xx est un nombre compris entre 00 et 97, permettant d'empêcher l'altération de la matière organique sous l'action de micro-organismes tels que les levures, les moisissures et les bactéries.
En outre, on notera qu'un pourcentage pondéral en agent conservateur alimentaire important, et plus précisément supérieur à 2 ou 3 %, est susceptible de conférer de la fragilité au matériau obtenu après durcissement. Selon un aspect particulier de l'invention, ledit phycocolloïde est un alginate alcalin.
Il peut en particulier s'agir d'un alginate certifié biologique par un organisme habilité, tel que par exemple Ecocert(marque déposée).
Dans d'autres modes de réalisation de l'invention, il peut s'agir d'un carraghénane, d'un agar-agar, d'un autre type d'alginate connu, ou d'un mélange de différents types de phycocolloïdes.
Dans le cadre de l'invention, ce phycocolloïde est avantageusement extrait d'algues marines ou d'algues d'eau douce choisies dans la famille des Chlorophycées, des Rhodophycées et/ou des Phaéophycées. Des algues de culture, des algues de dérive, ou des algues d'échouage conviennent également pour la préparation dudit phycocolloïde.
Ces algues peuvent par exemple être du genre Laminaria, Fucus, Ascophyllum, Sargassum ou Saccorhiza, et plus précisément, des espèces Fucus vesiculosus, Fucus serratum, et Laminaria elongata. Il peut également être envisagé d'extraire ce phycocolloïde des algues vertes qui envahissent certaines parties du littoral.
Dans une variante, des hydrocolloïdes de synthèse peuvent également être utilisés.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit agent de charge est formé de terre de diatomées et/ou de kaolin.
La présence avantageuse d'agents de charge inertes présentant une faible affinité pour l'eau, tels que la terre de diatomées et/ou de kaolin, permet de disperser efficacement les grains de phycocolloïde dans le mélange, ce qui favorise la solubilité progressive de ces grains et empêche la formation d'agglomérats de grains mal solubilisés. On obtient ainsi après mélange une composition de texture homogène, présentant une surface sensiblement lisse.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit agent de charge comprend en outre de la cellulose.
On obtient ainsi un matériau fibreux plus résistant. Dans au moins un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite poudre comprend en outre 1 à 15 %, et de préférence 5 à 7%, en poids sec d'ulves séchées et broyées.
Il peut s'agir d'ulves d'un seul genre, par exemple du genre ulva lactuca, ou d'ulves en mélange.
La Demanderesse a en effet constaté que l'introduction de 1 à 15% d'ulves dans la formulation de la poudre permet d'améliorer la résistance mécanique du matériau rigide obtenu après durcissement.
Elle a également observé qu'à partir d'une teneur pondérale de 7% sur matière sèche en ulves, on réduit l'aptitude de la composition à durcir et à se rigidifier, et qu'au-delà d'une teneur de 15% en ulves, cette aptitude est fortement altérée.
L'introduction d'ulves dans la composition permet par ailleurs avantageusement de réduire le coût de revient du matériau rigide obtenu.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un matériau rigide comprenant les étapes suivantes :
- préparation d'une composition apte à durcir telle que celles décrites ci- dessus obtenue par mélange de 20 à 40 g d'une poudre du type comprenant 5 à 15 % en poids sec d'un phycocolloïde, 45 à 75 % en poids sec d'un agent de charge, un agent de gélification tel que du sulfate de calcium et un agent de contrôle de la gélification, avec 60g d'une solution aqueuse en proportions, comprenant une étape de mélange homogène sous vide de ladite composition;
- formation d'une couche d'au moins trois millimètres, et préférentiellement d'au moins cinq millimètres de ladite composition préparée ;
- mise au repos de ladite couche pendant une durée convenable, permettant d'aboutir à un durcissement de ladite couche ;
- pressage de ladite couche durcie pendant une durée prédéterminée comprenant au moins une étape d'absorption de l'excédent de liquide extrait de ladite couche pressée ; - déshydratation de ladite couche pressée à une température inférieure ou égale à 90°C, et notamment inférieure ou égale à 80°C, permettant d'obtenir ledit matériau rigide.
Il convient de noter que dans le cadre de l'invention, on entend par une durée convenable de mise au repos une période d'au moins deux minutes, et préférentiellement de trois à huit minutes selon la composition préparée.
Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, la durée de mise au repos peut être par exemple de 10, 15 ou 20 minutes.
En outre, il convient d'adapter la durée de pressage en fonction de l'épaisseur et de la pression appliquée sur la couche. La Demanderesse a notamment constaté qu'une durée de pressage inférieure à 24 heures est dans tous les cas suffisante pour extraire l'excédent de liquide au sein de la couche, lorsqu'on lui applique une pression répartie supérieure ou égale à 0,2 N/cm2.
Par exemple pour obtenir un pied de table, on peut mélanger, sous vide, environ 300g de poudre avec 700g d'eau distillée pendant cinq minutes, jusqu'à obtenir une pâte homogène, verser une couche de quarante millimètres de cette pâte dans un moule et la faire reposer pendant sept minutes, puis la presser sous une pression répartie de 1 N/cm2, et la déshydrater en appliquant trois paliers de température à 35, 55 et 80°C d'environ quatre heures chacun.
Le procédé de fabrication selon l'invention convient également pour la fabrication d'objets de 70, 100, 150 ou 200 millimètres d'épaisseur, par exemple. Pour de tels objets la durée de pressage et de déshydratation est cependant plus importante, et peut atteindre 24 heures, voire plusieurs jours.
On note que la formation d'une couche d'au moins trois millimètres, et préférentiellement d'au moins cinq millimètres confère une stabilité satisfaisante à celle-ci lors des opérations de pressage et de déshydratation, et prévient notamment l'apparition de micro-fissures et/ou de déformations inacceptables. De plus, on limite avantageusement la température de déshydratation à 80°C pour éviter que la solution aqueuse présente dans le matériau puisse entrer en ébullition et puisse générer des contraintes mécaniques pouvant provoquer une rupture de ce matériau.
Lors de l'étape de formation d'une couche, il peut avantageusement être envisagé d'agiter la couche, par exemple grâce à une table ou une aiguille vibrante, de sorte à évacuer les bulles et poches d'air qui sont emprisonnées dans et/ou sous la couche, par exemple lorsqu'on déverse progressivement la composition dans un moule.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit mélange sous vide s'exerce sur une durée de 2 à 5 minutes.
On obtient ainsi un mélange homogène exempt de bulles d'air.
La demanderesse a par ailleurs observé que plus la quantité de solution aqueuse est importante dans la composition, plus il faut mélanger la poudre et la solution aqueuse pendant une longue durée pour obtenir une pâte homogène.
De façon avantageuse, la température de ladite solution aqueuse utilisée pour la préparation de ladite composition est comprise entre 15 et 25°C, et préférentiellement égale à 20°C.
La demanderesse a en effet constaté que dans cette plage de température, il est possible de maîtriser la vitesse de durcissement et le taux de retrait de la pâte, de sorte à éviter que la pâte se déforme d'une façon inappropriée en durcissant, et par exemple d'une façon fortement anisotrope, et/ou que la pâte durcie soit fragile.
Par ailleurs, on retient préférentiellement pour former la composition des solutions aqueuses dont la concentration en minéraux, et notamment en calcium, et en oligo-éléments est faible, telles que de l'eau déminéralisée ou de l'eau distillée.
Dans au moins un mode de réalisation particulier de l'invention, il peut être prévu de stocker ladite couche, après pressage, à l'air libre et à une température comprise entre 20°C et 30°C, et de préférence sous hygrométrie contrôlée, pendant environ 24 heures à 72 heures, et par exemple pendant 48 heures s'il s'agit d'une plaque de 20 millimètres d'épaisseur. Lors de ce stockage à l'air libre, la plaque peut par exemple être déposée sur une grille, afin de permettre une circulation d'air autour de chacune de ses faces.
On note que lors d'une telle étape de stockage à l'air libre, on constate un retrait de 3% à 10% sur les dimensions de plaques d'épaisseurs comprises initialement entre 25 et 40 millimètres, par exemple.
Préférentiellement, ladite étape de déshydratation présente une exposition à une pluralité de paliers en température.
Ainsi, on évacue progressivement l'eau résiduelle du matériau sans altérer les liaisons chimiques formées au sein du matériau, et il est vraisemblable qu'on favorise également en procédant ainsi la catalyse de diverses réactions chimiques au sein du matériau.
Ladite étape de déshydratation peut être réalisée dans un déshydrateur ou une étuve sous température et, de préférence, sous hygrométrie contrôlées, et par exemple une température de 75°C et une hygrométrie de 20%, afin d'obtenir un séchage de la plaque à coeur.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, ladite couche est retournée lors de ladite étape de déshydratation.
Préférentiellement, ladite couche est retournée plusieurs fois.
On évite ainsi que la couche de matériau prenne un galbe.
L'invention concerne encore l'utilisation d'un matériau rigide fabriqué à partir d'un procédé de fabrication tel que ceux décrits ci-dessus comme support d'impression, ou comme isolant acoustique et/ou thermique. Elle concerne également son utilisation pour la fabrication d'un dispositif pare-feu et/ou coupe-feu, d'un meuble ou d'une barquette alimentaire.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une représentation sous forme de schéma bloc des étapes d'un procédé de fabrication d'un matériau rigide selon l'invention ;
la figure 2 représente une plaque imprimée en matériau rigide obtenu à partir d'une composition selon l'invention, sous une forme schématique.
6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention
6.1. Exemple de mode de réalisation de l'invention
On donne ci-après à titre d'exemple, et sans caractère limitatif, la formulation d'une poudre de faible granolumétrie utilisée pour former une composition selon l'invention lorsqu'elle est mélangée avec de l'eau déminéralisée dans des proportions de 30g de poudre pour 60g d'eau. Les quantités de chaque constituant de cette poudre sont données en pourcentage pondéral dans le tableau ci-dessous.
Exemple 1 :
Figure imgf000011_0001
La description faite ci-après décrit une fabrication d'une plaque matériau rigide au format A4 en laboratoire. Les mêmes modes opératoi peuvent être à la base d'une fabrication industrielle. Sur la figure 1, on a représenté de façon synoptique les étapes d'un procédé de fabrication d'un matériau rigide selon l'invention à partir de la composition précitée, sous forme de schéma bloc.
Une dose de poudre pré-mélangée dont la formulation a été précisée ci-dessus est prélevée dans un seau et versée dans le récipient d'un mélangeur sous vide (étape 11). On ajoute ensuite deux doses d'eau déminéralisée à 20°C dans le récipient (étape 12), et on mélange la poudre et l'eau de façon énergique pendant quatre minutes de façon à obtenir une pâte liquide d'une texture homogène, exempte de grumeaux de poudre (étape 13).
Bien entendu, il est envisageable d'inverser l'ordre des étapes 11 et
12.
On verse une couche de cette pâte d'une épaisseur de cinq millimètres dans un moule dont les dimensions intérieures correspondent à celles d'une feuille A4, que l'on laisse reposer pendant cinq minutes de façon à permettre la prise de la pâte dans le moule (étape 14).
Dans des variantes de ce mode de réalisation particulier de l'invention, il peut bien entendu être envisagé d'adapter la durée de mise au repos de la pâte en fonction en fonction de la température, de la minéralité de la solution aqueuse, et/ou des produits incorporés dans la composition, qui influent sur le temps de prise.
Après la prise, on prélève la pâte durcie dans le moule, qui se présente désormais sous la forme d'une plaque de couleur blanche. On note que cette plaque peut présenter une surface d'aspect non lisse, et par exemple gaufrée, en fonction de la forme du moule.
Dans une étape 15, on procède au dégorgement de cette plaque en l'enveloppant d'une matière absorbant l'eau, tel qu'une feuille de papier buvard par exemple, et en la maintenant comprimée dans une presse sous une pression de 0,7 N/cm2 pendant quatre heures. On veille lors de cette étape 15 à remplacer régulièrement la matière absorbante qui se sature rapidement avec l'eau exsudant de la plaque. Cette étape 15 de pressage permet d'éviter une déformation, et notamment que la surface de la plaque adopte un aspect irrégulier ou bosselé, lors d'une étape de déshydratation 16 suivante.
Dans une variante de ce mode de réalisation de l'invention, il peut également être prévu d'appliquer une pression plus importante sur la plaque pour accélérer la migration de l'eau résiduelle hors de la plaque.
On procède ensuite, dans une étape 16, à une déshydratation de la plaque dégorgée dans un déshydrateur prévu à cet effet, afin de réduire fortement le taux d'humidité dans la plaque.
Dans le déshydrateur, on expose la plaque à un premier palier en température de 3 heures à 40°C (étape 161), puis à un deuxième palier en température à 80°C, d'une durée de 3 heures (étape 162), et on retourne la plaque toutes les heures afin d'empêcher qu'elle ne se galbe.
Pour produire des supports publicitaires à partir de cette plaque, une série de quinze motifs publicitaires identiques 22 sont imprimés en quadrichromie dans une étape 17 sur la plaque rigide obtenue après passage dans le déshydrateur par un procédé d'impression connu en soi, tel que par exemple par tampographie, par sérigraphie ou par impression numérique par jet d'encre végétale. Cette plaque imprimée 21 est représentée sur la figure 2.
Dans une variante de ce mode de réalisation de l'invention, au moins une portion de la plaque obtenue par le procédé de fabrication selon l'invention peut être revêtue d'un film imprimé adhésif, et/ou d'un vernis afin de renforcer l'aptitude au contact alimentaire direct et de satisfaire les critères de la certification IFS version 5, en évitant notamment le dépôt de particules microscopiques, sous forme par exemple de poussière, et en prévenant des effets catalytiques susceptibles de modifier le goût des aliments.
Dans une étape 18, on usine cette plaque imprimée à l'aide d'une fraise aluminium sans faire usage de lubrifiant, de façon à obtenir quinze pendentifs pour porte-clés identiques, que l'on recouvre d'un film d'une laque biodégradable imperméable pour les protéger de la pluie et des projections d'eau.
On constate que la rigidité des plaques obtenues selon l'invention permet de respecter des tolérances de forme inférieures à 2 millimètres, et le plus souvent inférieures à 0,3 millimètres, lors du fraisage.
6.2. Autres exemples de poudres utilisables dans une composition selon l'invention
Trois autres exemples de formulation d'une poudre utilisable dans une composition selon l'invention sont détaillés dans les tableaux ci-dessous.
Exemple 2 :
Produit % pondéral
alginate de sodium 11
kaolin 64
(agent de charge)
sulfate de calcium 16 (agent de gélification)
tétrasodium pyrophosphate 7,5
(agent de contrôle d'une gélification)
agent conservateur alimentaire 1,5
Exemple 3 :
Produit % pondéral
alginate de sodium 15 terre de diatomées 49 (agent de charge)
sulfate de calcium 24 (agent de gélification)
tétrasodium pyrophosphate 10
(agent de contrôle d'une gélification)
agent conservateur alimentaire 2 Exemple 4 :
Figure imgf000015_0001
6.3. Autres caractéristiques et avantages de l'invention Dans des variantes des modes de réalisation de l'invention décrits ci- dessus, il peut également être prévu :
de substituer de la carraghénane ou de l'agar-agar à l'alginate rentrant dans la formulation de la poudre ;
d'incorporer des pigments ou des colorants dans la poudre ou dans la solution aqueuse pour teinter la composition dans la masse ; d'introduire 1 à 15 % en poids sec d'ulves broyées et séchées et de préférence de 5 à 7% d'ulves dans la poudre ;
d'utiliser un agent de charge comprenant une argile organophile, choisie dans le groupe des bentonites, des hectorites ou des montmorillonites ;
de noyer des composants électroniques au moins partiellement dans la composition lors de la formation de la plaque ;
de déposer un film adhésif à base de vinyle ou de latex et/ou renforcé en fibre, ou une couche d'un vernis acrylique convenant pour un contact alimentaire direct sur un matériau rigide obtenu grâce au procédé de fabrication selon l'invention. Dans une autre variante, il peut être envisagé, sans sortir du cadre de l'invention, de verser la pâte obtenue après mélange d'une composition selon l'invention dans une empreinte permettant de donner au matériau rigide une forme définitive.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition apte à durcir pour la fabrication d'un matériau rigide, obtenue par mélange d'au moins une poudre comprenant 5 à 15 % en poids sec d'un phycocolloïde, 45 à 75 % en poids sec d'un agent de charge, un agent de gélification tel que du sulfate de calcium et un agent de contrôle de la gélification, avec une solution aqueuse, caractérisée en ce qu'elle comprend de 20 à 40 g de ladite poudre pour 60g de ladite solution aqueuse en proportions.
2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite poudre comprend 0,1 à 3 % en poids sec d'un agent conservateur alimentaire, de préférence 0,5 à 2% en poids sec d'un agent conservateur alimentaire.
3. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit phycocolloïde est un alginate alcalin.
4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit agent de charge est formé de terre de diatomées et/ou de kaolin.
5. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit agent de charge comprend en outre de la cellulose.
6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite poudre comprend en outre 1 à 15 % en poids sec, et de préférence 5 à 7%, d'ulves séchées et broyées.
7. Procédé de fabrication d'un matériau rigide, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
- préparation d'une composition apte à durcir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant une étape de mélange homogène sous vide de ladite composition ;
- formation d'une couche d'au moins trois millimètres, et préférentiellement d'au moins cinq millimètres, de ladite composition préparée ;
- mise au repos de ladite couche pendant une durée convenable, permettant d'aboutir à un durcissement de ladite couche ; - pressage de ladite couche durcie pendant une durée prédéterminée comprenant au moins une étape d'absorption de l'excédent de liquide extrait de ladite couche pressée ;
- déshydratation de ladite couche pressée à une température inférieure ou égale à 80°C, permettant d'obtenir ledit matériau rigide.
8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit mélange sous vide s'exerce sur une durée de 2 à 5 minutes.
9. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la température de ladite solution aqueuse utilisée pour la préparation de ladite composition est comprise entre 15 et 25°C, et préférentiellement égale à 20°C.
10. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ladite étape de déshydratation présente une exposition à une pluralité de paliers en température.
11. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que ladite couche est retournée, lors de ladite étape de déshydratation.
12. Utilisation d'un matériau rigide fabriqué à partir d'un procédé selon l'une des revendications 7 à 11 comme support d'impression.
13. Utilisation d'un matériau rigide fabriqué à partir d'un procédé selon l'une des revendications 7 à 11 comme isolant acoustique et/ou thermique.
14. Utilisation d'un matériau rigide fabriqué à partir d'un procédé selon l'une des revendications 7 à 11 pour la fabrication d'un dispositif pare-feu et/ou coupe-feu.
15. Utilisation d'un matériau rigide fabriqué à partir d'un procédé selon l'une des revendications 7 à 11 pour la fabrication d'un meuble.
16. Utilisation d'un matériau rigide fabriqué à partir d'un procédé selon l'une des revendications 7 à 11 pour la fabrication d'une barquette alimentaire.
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