Fabrication et caractérisation de mousses liquides et solides

Dans le contexte actuel de développement durable et de l’épuisement des ressources fossiles, trouver des homologues biosourcés et biodégradables aux mousses plastiques synthétiques, comme le polystyrène expansé (PSE) s’impose plus que jamais comme une nécessité. La cellulose, elle, est un produit biosourcé, biodégradable, abondant et non nécessaire à l’alimentation. Il est donc d’un intérêt scientifique, commercial et sociétal de remplacer les matériaux pétrosourcés par leurs homologues à base de cellulose.

Objectifs

Dans le cadre de projets Carnot PolyNat (2014-2018), un pilote de foisonnement entièrement instrumenté a été conçu, développé et mis en place au Laboratoire Rhéologie et Procédés (LRP). Alternative aux procédés industriels actuels, son principal avantage réside en la capacité à maîtriser parfaitement le taux d’air incorporé dans la matrice de départ tout en permettant une fabrication en continu adaptable à l’échelle industrielle. Des résultats prometteurs ont déjà permis l’obtention de matériaux à base de mélange 100% cellulose. L’un des objectifs actuels est la caractérisation la plus poussée et rigoureuse des matériaux liquides et solides fabriqués, notamment au niveau des propriétés de structure, autrement dit, la détermination du type et de la distribution de tailles des alvéoles formées. Celles-ci obtenues, nous mènerons l’étude des relations formulation/structure/propriétés d’usage, tout en contrôlant rigoureusement leurs propriétés de structure via le procédé, ce qui n’est pas faisable avec les procédés actuels. 

A travers des financements PolynatCarnot, GlycoAlps, IRGA, nous cherchons à développer des mousses biosourcées avec des caractéristiques similaires aux mousses pétro-sourcées traditionnellement utilisées dans les emballages pour résister aux chocs, à la compression ou pouvant servir d’isolant thermique (polystyrène expansé, mousses de polyuréthanes). 

Résultats 

La partie génération de mousses est aujourd’hui bien aboutie, avec la formulation de suspensions à base de cellulose micro-fibrillée (MFC), ainsi que celle liée à l’identification de la technique de foisonnement la plus adaptée. Les projets ont permis la conception et la maîtrise de bancs pilotes générateurs de mousse permettant de produire en continu des mousses stables à taux d’aération contrôlé. Les équipes étudient également les technologies de séchage appropriées afin d’obtenir un procédé de production de mousses bio-sourcées reproductible et transposable à l’échelle industrielle.

Laboratoires partenaires: LGP2, CTP, LIG. Partenaires industriels : Aerpanel (https://www.aerpanel.com/). Autres liens utiles : https://polynat.eu/fr/, https://glycoalps.univ-grenoble-alpes.fr/