Plastifiants non toxiques utilisés dans les élastomères et les thermoplastiques
Plastifiants biosourcés d'Allemagne centrale
L'Institut Fraunhofer pour la microstructure des matériaux et des systèmes IMWS travaille avec des partenaires pour développer un plastifiant commercialisable, entièrement biologique et non toxique, à utiliser dans les élastomères et les thermoplastiques. L'utilisation de l'huile de colza comme produit de départ devrait permettre de trouver des solutions plus durables pour les pneus et les emballages. Les partenaires du projet souhaitent également concevoir une usine pilote correspondante dans le centre de l'Allemagne dans le cadre du projet "Biocerine".
Les plastifiants sont utilisés pour rendre les plastiques plus flexibles et plus souples au cours du processus de fabrication et/ou lors de leur utilisation ultérieure. Cependant, les plastifiants courants produits industriellement, tels que les phtalates, sont considérés d'un œil critique car certains d'entre eux peuvent être potentiellement nocifs pour la santé et/ou polluer l'environnement.
"Ces plastifiants ne sont pas seulement fréquemment utilisés dans les plastiques traditionnels, mais aussi dans les biopolymères, dont ils compromettent la compatibilité avec l'environnement. C'est pourquoi des alternatives sont recherchées dans le monde entier, qui offrent une qualité au moins comparable à des prix abordables et qui peuvent idéalement être produites à partir de matières premières renouvelables", explique le Dr Patrick Hirsch, chef du groupe "Matériaux et processus durables", qui dirige le projet au sein de l'IMWS Fraunhofer.
C'est précisément la solution que les partenaires souhaitent trouver dans le cadre du projet, qui est financé par le ministère fédéral de l'éducation et de la recherche dans le cadre du programme "WIR ! - Le changement par l'innovation dans la région". Le consortium s'appuie sur l'expertise et les opportunités déjà disponibles en Allemagne centrale. Outre le Fraunhofer IMWS, GLACONCHEMIE GmbH et Polymer Service GmbH de Merseburg sont également impliqués, tandis que Folienwerk Wolfen, Expinos GmbH et Reifenwerk Heidenau GmbH testeront les échantillons de produits créés dans le cadre du projet de recherche en tant que partenaires associés.
Les partenaires du projet se concentrent sur les dérivés biosourcés de la glycérine, qui sont obtenus à l'échelle industrielle à partir de l'huile de colza, par exemple, et qui peuvent être spécialement adaptés aux exigences de différents matériaux polymères. Le nouveau type de plastifiant devrait avoir un meilleur comportement de migration dans les biopolymères thermoplastiques et élastomères, ce qui présente des avantages notamment pour la transformabilité et l'utilisation à long terme de ces matériaux. "Plus précisément, nous voulons produire des alcools à partir de cette glycérine biosourcée, qui sont ensuite estérifiés avec des acides gras spéciaux. Dans la deuxième étape de la synthèse, leurs doubles liaisons sont époxydées", explique M. Hirsch pour décrire l'approche. Les plastifiants biosourcés développés doivent ensuite être incorporés dans des biopolymères thermoplastiques et élastomères, par exemple pour les films, les emballages ou les pneumatiques.
Les difficultés vont du choix de l'alcool utilisé pour les formulations modèles à la composition en acides gras et à la modification des doubles liaisons des acides gras. En même temps, chaque nouvelle variante de plastifiant entraîne des interactions spécifiques dans le système polymère respectif, ce qui se traduit par des propriétés différentes du plastique et des effets initialement inconnus sur l'aptitude à la transformation. "Essentiellement, nous devons veiller à ce que les nouveaux plastifiants restent flexibles, tout en limitant leur migration afin de ne pas nuire à l'environnement ou à la santé. Ils doivent également interagir idéalement avec les biopolymères que nous avons choisis. Enfin, la mise en œuvre économique est un véritable défi", explique M. Hirsch.
Fort de son expertise dans les relations structure-propriété des matériaux et dans l'amélioration et l'optimisation des processus de fabrication, le Fraunhofer IMWS se concentrera en particulier sur la modification des propriétés des biopolymères thermoplastiques qui conviennent aux applications d'extrusion telles que les films ou les applications de moulage par injection telles que les emballages. La microscopie électronique est utilisée pour la caractérisation morphologique, tandis que les propriétés mécaniques et thermomécaniques sont déterminées au moyen d'essais de traction, de flexion et d'impact d'entaille, ainsi que d'une analyse dynamique-mécanique. L'objectif est également de passer à l'échelle de l'usine pilote avec la production de plus grandes quantités de nouveaux plastiques en utilisant le compoundage à double vis, un système de dosage continu pour l'introduction des dérivés liquides de la glycérine dans les mélanges fondus devant également être mis au point.
L'objectif est de mettre au point des systèmes de matériaux entièrement biosourcés et des procédés de fabrication appropriés à l'échelle industrielle, qui puissent être adaptés à d'autres biopolymères et utilisés dans des machines de traitement existantes sans conversion. Hirsch : "Si nous réussissons, nous disposerons d'un plastifiant très intéressant qui pourra remplacer de nombreuses solutions actuelles. Et nous créerons des chaînes de valeur régionales en Allemagne centrale, depuis la matière première végétale jusqu'au composant bioplastique fini."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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