FR2784047A1 - METHOD FOR MANUFACTURING OBJECTS FROM VEGETABLE RAW MATERIAL BY FORMING OR THERMOFORMING - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE FABRICATION D'OBJETS A PARTIR DE MATIEREPROCESS FOR MANUFACTURING OBJECTS FROM MATERIAL
PREMIERE VEGETALE PAR FORMAGE OU THERMOFORMAGE FIRST PLANT BY FORMING OR THERMOFORMING
L'invention concerne un procédé de fabrication d'objets à partir de matière première végétale. Elle vise à permettre de fabriquer des objets tels que conteneurs, emballages, panneaux ou plaques, notamment pour la construction ou l'ameublement, qui, tout en bénéficiant de caractéristiques de durabilité et de stabilité compatibles avec leur fonction, soient biodégradables, compostables et recyclables. Par "biodégradable", on entend que ledit objet est The invention relates to a method of manufacturing objects from vegetable raw material. It aims to make it possible to manufacture objects such as containers, packaging, panels or plates, in particular for construction or furniture, which, while benefiting from durability and stability characteristics compatible with their function, are biodegradable, compostable and recyclable . By "biodegradable" is meant that said object is
susceptible d'être dégradé au moins dans sa majeure partie par des micro- likely to be degraded at least in large part by micro-
organismes naturels lorsqu'il est mis dans les conditions appropriées, et ce, sans libération de produits toxiques pour l'écosystème, et à l'échelle de quelques semaines à quelques mois. Par "compostable", on entend un objet qui, divisé, homogénéisé et mélangé à de la matière organique et/ou un sol, fournit un substrat non toxique nutritif pour les plantes. Par "recyclable", on entend un objet natural organisms when put under the appropriate conditions, and this without release of toxic products for the ecosystem, and on the scale of a few weeks to a few months. By "compostable" is meant an object which, divided, homogenized and mixed with organic matter and / or soil, provides a non-toxic nutritious substrate for plants. By "recyclable" is meant an object
dont la matière peut être réutilisée pour former un objet de la même gamme. whose material can be reused to form an object of the same range.
Les contraintes environnementales sont de plus en plus sévères, en particulier pour les produits jetables (notamment les emballages) et conditionnements, et on cherche à fabriquer ces produits en leur conférant un caractère biodégradable et/ou compostable et/ou recyclable afin d'éviter qu'ils Environmental constraints are becoming more and more severe, in particular for disposable products (in particular packaging) and packaging, and we are trying to manufacture these products by giving them a biodegradable and / or compostable and / or recyclable character in order to avoid that 'they
deviennent une pollution ou nécessitent des traitements onéreux d'élimination. become pollution or require expensive disposal treatments.
Les matières plastiques synthétiques satisfont généralement à la dernière exigence mais leur recyclage est d'un coût élevé et nécessite des tris préalables pour séparer les divers types de matériaux, tris qui sont peu compatibles avec le Synthetic plastics generally meet the latter requirement, but recycling is expensive and requires prior sorting to separate the various types of materials, which are not very compatible with the
mode de vie actuel.current lifestyle.
Pour limiter ces inconvénients, de nombreuses études ont proposé de fabriquer des objets en utilisant diverses matières végétales telles que fibre de bois, coque de tournesol, et en associant à ces matières des liants ou colles synthétiques pour obtenir des objets de bonne cohésion (US-5 593 625, US-S 663 221). Cette solution ne résout pas entièrement le problème de la destruction des objets après utilisation, en raison de la présence des matières synthétiques. En outre, les liants et colles synthétiques les plus courants ont le To limit these drawbacks, numerous studies have proposed making objects using various plant materials such as wood fiber, sunflower shell, and combining these materials with synthetic binders or glues to obtain objects of good cohesion (US- 5,593,625, US-S 663,221). This solution does not entirely solve the problem of the destruction of objects after use, due to the presence of synthetic materials. In addition, the most common synthetic binders and glues have the
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défaut de libérer des produits toxiques, soit progressivement au cours du temps (urée-formol, phénol-formol), soit lors de la fabrication ou du recyclage (isocyanates). Par ailleurs, quelques publications ont proposé de remplacer les liants synthétiques par des liants naturels, notamment gélatine (WO-96/14361). Ce type de procédé consiste à mélanger une charge végétale (essentiellement fibreuse) et le liant naturel pour constituer une pâte, et à chauffer celle-ci afin d'assurer la diffusion du liant dans la masse et la mise en forme du produit. Le défaut essentiel de cette technique réside dans son coût provenant o0 essentiellement du coût des matières premières, lesquelles constituent des produits extraits, finis ou semi-finis. De plus, les performances mécaniques des matériaux réalisés jusqu'à présent par ce type de technique sont médiocres failure to release toxic products, either gradually over time (urea-formaldehyde, phenol-formaldehyde), or during manufacture or recycling (isocyanates). Furthermore, some publications have proposed replacing synthetic binders with natural binders, in particular gelatin (WO-96/14361). This type of process consists in mixing a vegetable load (essentially fibrous) and the natural binder to constitute a paste, and in heating the latter in order to ensure the diffusion of the binder in the mass and the shaping of the product. The essential defect of this technique resides in its cost coming o0 essentially from the cost of raw materials, which constitute extracted, finished or semi-finished products. In addition, the mechanical performances of the materials produced so far by this type of technique are poor.
(résistance mécanique comparable à celle du carton). (mechanical resistance comparable to that of cardboard).
La présente invention se propose de pallier les inconvénients des procédés connus et d'indiquer un nouveau procédé permettant de fabriquer un objet biodégradable, compostable et recyclable dans de The present invention proposes to overcome the drawbacks of known methods and to indicate a new method for manufacturing a biodegradable, compostable and recyclable object in
remarquables conditions d'économie. remarkable saving conditions.
Un autre objectif de l'invention est de fabriquer un objet qui bénéficie d'une bonne résistance à la flexion compatible avec des utilisations Another objective of the invention is to manufacture an object which has good flexural strength compatible with uses
dans la construction, l'ameublement, l'emballage, le conditionnement... in construction, furniture, packaging, packaging ...
A cet effet, le procédé de fabrication conforme à l'invention consiste (a) à utiliser un tourteau de tournesol ou de colza ayant une teneur pondérale en huile inférieure à 20% et une teneur pondérale en protéines supérieure à 15 %, hydraté de façon à présenter un taux pondéral d'hydratation sensiblement compris entre 5% et 55%, (b) à opérer un formage par pressage dudit tourteau dans une forme adaptée à celle de l'objet désiré et (c) à réaliser un traitement thermique ou un traitement de séchage en vue d'assurer une To this end, the manufacturing process according to the invention consists in (a) using a sunflower or rapeseed meal having an oil content by weight of less than 20% and a protein content by weight of more than 15%, hydrated so to present a weight rate of hydration appreciably between 5% and 55%, (b) to form by pressing said cake in a shape adapted to that of the desired object and (c) to carry out a heat treatment or a drying treatment to ensure
rigidification de l'objet en forme.stiffening of the shaped object.
Par "tourteau de tournesol ou de colza", on entend de la façon habituelle le résidu solide d'extraction d'huile de graines de tournesol ou de colza entières ou décortiquées, quel que soit le moyen d'extraction (pressage, extraction au solvant...), cette extraction d'huile pouvant être totale ou partielle By "sunflower or rapeseed meal" is meant in the usual way the solid residue from the extraction of whole or shelled sunflower or rapeseed oil, whatever the means of extraction (pressing, solvent extraction ...), this oil extraction can be total or partial
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mais abaissant la teneur pondérale en huile du produit au-dessous d'un seuil généralement de l'ordre de 20%; le tourteau peut ou non avoir fait l'objet d'une extraction partielle préalable de protéine, sa teneur pondérale en protéines demeurant toutefois supérieure à 15 %. (Toutes les teneurs pondérales sont exprimées en pourcentage par rapport au poids de matière sèche; le taux but lowering the oil content by weight of the product below a threshold generally of the order of 20%; the meal may or may not have been the subject of a preliminary partial protein extraction, its protein content by weight however remaining greater than 15%. (All weight contents are expressed as a percentage relative to the weight of dry matter; the rate
d'hydratation est exprimé par rapport à la matière totale). of hydration is expressed in relation to the total matter).
Les expérimentations ont permis de constater qu'à partir d'une matière première constituée par du tourteau de tournesol ou du tourteau de colza, préparé de façon appropriée pour satisfaire aux conditions précédemment io définies, il était possible de réaliser, par un processus classique de formage ou thermoformage, des produits en forme, bénéficiant d'une excellente cohésion et de qualité de résistance remarquables, et ce, sans la nécessité d'ajouter un quelconque adjuvant. Ainsi, le procédé de l'invention est très économique puisqu'il est mis en oeuvre à partir d'une matière première brute naturelle, très Experiments have shown that from a raw material consisting of sunflower meal or rapeseed meal, prepared in an appropriate manner to satisfy the conditions previously defined, it was possible to produce, by a conventional process of forming or thermoforming, shaped products, benefiting from excellent cohesion and remarkable quality of resistance, without the need to add any adjuvant. Thus, the process of the invention is very economical since it is implemented from a natural raw raw material, very
abondante, sans addition de produits finis ou semi-finis, synthétiques ou naturels. abundant, without the addition of finished or semi-finished, synthetic or natural products.
Il est totalement inattendu qu'un tel résidu végétal de tournesol ou de colza, très hétérogène et considéré actuellement comme un sous-produit de peu de valeur (utilisé uniquement dans l'alimentation animale pour assurer un apport de faible valeur énergétique), permette de mettre en oeuvre dans des conditions satisfaisantes un procédé de formage ou thermoformage pour fabriquer un objet de qualité équivalente à celle des objets thermoformés en matière plastique synthétique. Ce résultat remarquable est expliqué a posteriori par les inventeurs par la composition des tourteaux de tournesol ou de colza, lesquels contiennent des fibres et des protéines, ces dernières ayant une nature et une teneur adaptées pour diffuser et associer les fibres jusqu'à constituer avec celles-ci une matrice se prêtant au formage. L'eau d'hydratation du tourteau utilisé possède une action de solvatation de ces protéines dont les chaînes se déployent pour interagir avec les fibres. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre en opérant un thermoformage du tourteau, consistant à porter celui-ci, lors du pressage, à une température sensiblement comprise entre 130 C et 200 C. Dans ce cas, on ajuste préalablement le taux d'hydratation du tourteau à une valeur comprise It is completely unexpected that such a vegetable residue from sunflower or rapeseed, very heterogeneous and currently considered as a by-product of little value (used only in animal feed to ensure a contribution of low energy value), allows implement under satisfactory conditions a forming or thermoforming process to manufacture an object of equivalent quality to that of thermoformed objects made of synthetic plastic. This remarkable result is explained a posteriori by the inventors by the composition of sunflower or rapeseed meal, which contain fibers and proteins, the latter having a nature and a content suitable for diffusing and associating the fibers until constituting with those -this a matrix suitable for forming. The water of hydration of the cake used has a solvating action on these proteins, the chains of which unfold to interact with the fibers. The process of the invention can be implemented by thermoforming the cake, which consists in bringing it, during pressing, to a temperature substantially between 130 ° C. and 200 ° C. In this case, the rate is adjusted beforehand hydration of the meal to a value included
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entre 5% et 25%. Cette plage de valeur permet de bons transferts thermiques, un déploiement satisfaisant des chaînes protéiques, sans dégazage excessif susceptible de fragiliser localement le matériau. De préférence, le thermoformage est réalisé à une pression sensiblement comprise entre 15 et 25 mégapascals. Un tel procédé de thermoformage est de mise en oeuvre plus rapide qu'un formage à between 5% and 25%. This range of values allows good heat transfers, satisfactory deployment of the protein chains, without excessive degassing liable to locally weaken the material. Preferably, the thermoforming is carried out at a pressure substantially between 15 and 25 megapascals. Such a thermoforming process is faster than forming
froid (évoqué plus loin) et conduit à de meilleures résistances mécaniques. cold (discussed later) and leads to better mechanical resistance.
Pour améliorer encore la cohésion et la résistance des objets thermoformés et faciliter la mise en oeuvre du thermoformage, le tourteau de tournesol ou de colza est de préférence préalablement soumis à un traitement io mécanique de division et d'homogénéisation pour lui conférer une répartition granulométrique telle que le diamètre médian des particules D50 soit sensiblement compris entre 0,1 mm et 1 mm. Par "diamètre médian D50", on entend un diamètre tel que 50% des particules en poids traversent un tamis vibrant ayant une maille de côté égal audit diamètre. (Toutes les mesures To further improve the cohesion and resistance of thermoformed objects and facilitate the implementation of thermoforming, the sunflower or rapeseed meal is preferably subjected beforehand to a mechanical treatment of division and homogenization to give it a particle size distribution such that the median diameter of the particles D50 is substantially between 0.1 mm and 1 mm. By "median diameter D50" is meant a diameter such that 50% of the particles by weight pass through a vibrating screen having a mesh of side equal to said diameter. (All measures
granulométriques sont effectuées sur la matière sèche). particle size are carried out on the dry matter).
Il est ainsi possible de réaliser, par thermoformage de tourteau de tournesol ou tourteau de colza, des panneaux utilisables dans la construction, essentiellement constitués de fibres végétales liées par des protéines, présentant une résistance à la flexion sensiblement comprise entre 10 It is thus possible to produce, by thermoforming sunflower meal or rapeseed meal, panels usable in construction, essentially consisting of vegetable fibers bound by proteins, having a flexural strength substantially between 10
et 25 mégapascals.and 25 megapascals.
Selon un autre mode de mise en oeuvre, le tourteau, préalablement soumis à un traitement mécanique de division et d'homogénéisation pour lui conférer une répartition granulométrique telle que le diamètre médian des particules D50 soit inférieur à lmm, est hydraté, par une 2s addition d'eau, à un taux d'hydratation sensiblement compris entre 25% et 50% en vue d'obtenir une pâte plastique qui est ensuite formée à froid par pressage avant d'être séchée jusqu'au durcissement. La pression de formage peut avantageusement être ajustée entre 1 et 5 mégapascals. Une telle mise en oeuvre conduit à une pâte se prêtant à un modelage très aisé (qualités de modelage équivalentes à celles d'une pâte à modeler) et permet de réaliser à très bas prix des objets de formes très variées. Toutefois, la résistance mécanique des objets obtenus est plus basse que dans le cas d'une mise en oeuvre par thermoformage According to another mode of implementation, the cake, previously subjected to a mechanical treatment of division and homogenization to give it a particle size distribution such that the median diameter of the particles D50 is less than 1 mm, is hydrated, by a 2s addition of water, at a hydration rate substantially between 25% and 50% in order to obtain a plastic paste which is then cold formed by pressing before being dried until hardening. The forming pressure can advantageously be adjusted between 1 and 5 megapascals. Such an implementation leads to a dough suitable for very easy modeling (modeling qualities equivalent to those of a modeling dough) and allows objects of very varied shapes to be produced at very low prices. However, the mechanical resistance of the objects obtained is lower than in the case of implementation by thermoforming
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telle que précédemment évoquée.as previously mentioned.
Par ailleurs, il a pu être constaté que l'huile résiduelle du tourteau possède un effet défavorable sur le formnage et les qualités des objets obtenus, et on utilise avantageusement un tourteau au moins partiellement déshuilé, ayant une teneur pondérale en huile inférieure à 10%. On peut, le cas échéant, utiliser un tourteau épuisé en huile, issu de la trituration de graines de tournesol ou de graines de colza. (On entend généralement par "tourteau épuisé en huile" un tourteau contenant au plus 2 % d'huile). On limite ou on supprime ainsi les forces de répulsion hydrophobes qui ont tendance à s'opposer à Furthermore, it has been found that the residual oil from the oil cake has an unfavorable effect on the forming and the qualities of the objects obtained, and an oil cake at least partially deoiled is advantageously used, having an oil content by weight of less than 10%. . It is possible, if necessary, to use a meal exhausted in oil, resulting from the crushing of sunflower seeds or rapeseed seeds. (Generally, "oil-exhausted oil cake" means oil cake containing at most 2% oil). This limits or suppresses the hydrophobic repulsive forces which tend to oppose
o10 l'association fibres/protéines. o10 the fiber / protein association.
Le tourteau peut en particulier être divisé et homogénéisé, The meal can in particular be divided and homogenized,
et éventuellement déshuilé au moins en partie, par passage dans un dispositif bi- and possibly at least partially de-oiled, by passing through a two-part device
vis comprenant, d'amont en aval, des moyens de cisaillement, des moyens d'écrasement, des moyens de soutirage de la phase liquide, au moins un module à pas inversés pour réaliser une compression axiale des matières solides, et une sortie des matières solides, ledit dispositif bi-vis étant en outre équipé de moyens d'injection d'eau en vue d'ajuster le taux d'hydratation du tourteau. Un tel traitement affine la texture du tourteau et permet à l'association des fibres et des protéines d'être engendrée dans des conditions optimales lors du forrnage. En outre, il permet le cas échéant d'assurer un déshuilage complémentaire du tourteau. Le tourteau de tournesol ou de colza peut le cas échéant être enrichi en fibres végétales en vue d'abaisser encore le prix de revient des objets obtenus. Ce mode de mise en oeuvre qui permet de valoriser des stocks existants de fibres végétales de faible valeur (paille, coque de tournesol) sera notamment utilisé lorsqu'on utilise un tourteau contenant toutes ses protéines originelles (sans extraction partielle) ou lorsque l'objet recherché n'est pas soumis screw comprising, from upstream to downstream, shearing means, crushing means, means for drawing off the liquid phase, at least one inverted pitch module for achieving axial compression of the solid materials, and an outlet for the materials solids, said twin-screw device being further equipped with water injection means in order to adjust the hydration rate of the cake. Such a treatment refines the texture of the meal and allows the association of fibers and proteins to be generated in optimal conditions during the forrnage. In addition, it allows, if necessary, to provide additional oil removal from the cake. The sunflower or rapeseed meal can if necessary be enriched with vegetable fibers in order to further lower the cost price of the objects obtained. This mode of implementation which makes it possible to exploit existing stocks of vegetable fibers of low value (straw, sunflower shell) will be used in particular when using a cake containing all its original proteins (without partial extraction) or when the object sought is not subject
à des exigences sévères de résistance mécanique. to severe mechanical strength requirements.
Le procédé de l'invention permet de fabriquer des objets de type très divers: objets plats tels que panneaux, plaques, supports, The process of the invention makes it possible to manufacture objects of very diverse type: flat objects such as panels, plates, supports,
intercalaires..., objets creux tels que conteneurs, emballages.... spacers ..., hollow objects such as containers, packaging ...
Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer le procédé The following examples are intended to illustrate the process
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de l'invention.of the invention.
Dans l'exemple 1, le tourteau après déshuilage par pressage de type traditionnel est soumis à un traitement de préparation préalable dans un dispositif bi-vis; ce dispositif bi-vis et les dispositifs de moulage pour réaliser le formage ou le thermoformage dans les exemples sont schématisés aux dessins annexés; sur ces dessins: la figure 1 est une représentation longitudinale symbolique dudit dispositifbi-vis, la figure 2 en est une coupe transversale par un plan A, 10. les figures 3, 4 et 5 sont des coupes verticales des In Example 1, the cake after deoiling by pressing of the traditional type is subjected to a preliminary preparation treatment in a twin-screw device; this twin-screw device and the molding devices for carrying out the forming or thermoforming in the examples are shown schematically in the accompanying drawings; in these drawings: FIG. 1 is a symbolic longitudinal representation of said bi-screw device, FIG. 2 is a cross section through a plane A, 10. FIGS. 3, 4 and 5 are vertical sections of the
dispositifs de moulage utilisés respectivement dans les exemples 1, 2 et 3. molding devices used respectively in Examples 1, 2 and 3.
Le dispositif bi-vis schématisé aux figures 1 et 2 est utilisé pour effectuer la préparation préalable des tourteaux à l'exemple 1; ce dispositif est obtenu à partir de modules commercialisés par la Société "CLEXTRAL" (marque déposée) sous la référence générale "BC45". Chaque module comprend une enceinte tubulaire à double paroi 1 et 2 qui permet une régulation thermique du coeur de l'enceinte o sont logés les organes actifs. Certains modules sont du type comprenant deux vis identiques copénétrantes, d'autres du type comprenant des malaxeurs de cisaillement composés de disques bilobes. Les divers modules sont entraînés en rotation en synchronisme par un moteur électrique 3 permettant d'obtenir une vitesse de rotation de son arbre de sortie pouvant atteindre The twin-screw device shown diagrammatically in FIGS. 1 and 2 is used to carry out the prior preparation of the oil cakes in Example 1; this device is obtained from modules sold by the company "CLEXTRAL" (registered trademark) under the general reference "BC45". Each module includes a tubular double-walled enclosure 1 and 2 which allows thermal regulation of the core of the enclosure where the active members are housed. Some modules are of the type comprising two identical co-penetrating screws, others of the type comprising shear mixers composed of bi-lobed discs. The various modules are rotated in synchronism by an electric motor 3 making it possible to obtain a speed of rotation of its output shaft which can reach
700tr/min. Dans les exemples, la vitesse de rotation choisie est de 10Otr/min. 700rpm. In the examples, the speed of rotation chosen is 10Otr / min.
Le dispositif comprend essentiellement les zones fonctionnelles suivantes (d'amont en aval): - une zone de convoyage et mise en pression Z., comprenant une trémie 4 d'alimentation en tourteaux, des modules de bi-vis à pas direct décroissants tels que 5, et un conduit 6 doté d'une pompe 7 pour l'injection d'eau, - une zone de cisaillement Z2, comprenant un ou des malaxeurs à disques bilobes tels que 8, - une zone d'écrasement et mise en pression Z3, combinant des modules d'écrasement constitués par des modules de bi-vis à pas The device essentially comprises the following functional zones (from upstream to downstream): - a zone for conveying and pressurizing Z., comprising a hopper 4 for feeding oil cakes, twin-screw modules with decreasing direct pitch such as 5, and a conduit 6 provided with a pump 7 for the injection of water, - a shear zone Z2, comprising one or more kneaders with bilobed discs such as 8, - a crushing and pressurizing zone Z3 , combining crushing modules made up of twin screw modules
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direct tels que 9 avec un pas décroissant d'amont vers l'aval, et un module de bi- direct such as 9 with a decreasing step from upstream to downstream, and a bi-
vis à pas inversé 10 pour réaliser une compression axiale des matières, des moyens de soutirage de la phase liquide situés au niveau de la zone Z3 et combinant un filtre 11 et une sortie de liquide 12 (mis en service dans le cas o un déshuilage complémentaire des tourteaux est recherché), - et une zone terminale de recueil des matières solides Z4, comprenant un module de bi-vis à pas direct 13 et une sortie 14 des matières inverted pitch screw 10 to achieve axial compression of the materials, means for drawing off the liquid phase located at the zone Z3 and combining a filter 11 and a liquid outlet 12 (put into service in the case where additional oil removal is carried out oil cake is sought), - and a terminal zone for collecting solid materials Z4, comprising a twin-screw module with direct pitch 13 and an outlet 14 for the materials
(tourteaux prêts au formage).(oil cakes ready for forming).
Le moule de type classique schématisé à la figure 3 est destiné à réaliser un formage à froid tel que décrit à l'exemple 1. Ce moule comprend, d'une part, une forme creuse 17, en l'exemple tronconique, fixée sur un plateau de presse 18 et possédant un fond 19 amovible pour faciliter le démoulage, d'autre part, une contre-forme conjuguée 20 fixée sur l'autre plateau 21 de la presse. Le positionnement correct des forme et contre-forme est assuré The mold of the conventional type shown diagrammatically in FIG. 3 is intended to carry out cold forming as described in Example 1. This mold comprises, on the one hand, a hollow form 17, in the frustoconical example, fixed on a press plate 18 and having a removable bottom 19 to facilitate demolding, on the other hand, a conjugate counterform 20 fixed on the other plate 21 of the press. Correct positioning of the form and counter-form is ensured
par un pion de centrage 22. Moulage et démoulage sont réalisés à froid. by a centering pin 22. Molding and demolding are carried out cold.
Le moule de type classique schématisé à la figure 4 est destiné à réaliser un thermoformage tel que décrit à l'exemple 2, en vue d'obtenir un objet creux de même forme qu'à l'exemple 1. Ce moule est similaire à celui de la figure 3, si ce n'est que la paroi interne de la forme creuse est équipée d'une grille 23 d'évacuation de vapeur et le fond d'un fritté 24 relié à un conduit 25 d'évacuation de vapeur. Ces forme et contre-forme sont disposées dans une presse chauffante (non représentée). Au cours du thermoformage, un faible jeu d'environ 1 mm est préservé au-dessus de la forme creuse pour permettre The conventional type mold shown diagrammatically in FIG. 4 is intended to carry out thermoforming as described in Example 2, with a view to obtaining a hollow object of the same shape as in Example 1. This mold is similar to that in FIG. 3, except that the internal wall of the hollow form is equipped with a grid 23 for discharging steam and the bottom of a frit 24 connected to a duct 25 for discharging steam. These forms and counter-forms are arranged in a heating press (not shown). During thermoforming, a small clearance of about 1 mm is preserved above the hollow form to allow
l'évacuation de vapeur.steam evacuation.
Le moule de type classique schématisé à la figure 5 est destiné à réaliser un thermoformage de panneau tel que décrit à l'exemple 3. Ce moule comprend, en premier lieu, une forme 26 conjuguée de celle des panneaux désirés, dont le fond est constitué par un socle amovible 27 équipé d'un fritté 28 relié à un conduit d'évacuation de vapeur d'eau 29. Le moule comprend également une contre-forme 30 pour obturer la forme 26, cette contre-forme étant équipée d'un fritté 31 relié à un conduit d'évacuation de vapeur 32. Ces forme et The mold of the conventional type shown diagrammatically in FIG. 5 is intended to carry out thermoforming of the panel as described in Example 3. This mold comprises, first of all, a shape 26 combined with that of the desired panels, the bottom of which is made up by a removable base 27 equipped with a frit 28 connected to a water vapor evacuation duct 29. The mold also includes a counter-form 30 for closing the form 26, this counter-form being equipped with a sinter 31 connected to a vapor discharge duct 32. These forms and
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contre-forme sont placées dans une presse chauffante. counterforms are placed in a heating press.
EXEMPLE 1:EXAMPLE 1:
Composition de la matière première utilisée Dans cet exemple, on utilise du tourteau de tournesol épuisé en huile, issu de la trituration de graines de tournesol; l'extraction d'huile a été réalisée par pressage et une extraction à l'hexane. Après extraction, la composition du tourteau est la suivante: Composition of the raw material used In this example, sunflower meal exhausted in oil is used, resulting from the crushing of sunflower seeds; the oil extraction was carried out by pressing and an extraction with hexane. After extraction, the composition of the meal is as follows:
% % % % % % % %%%%%%%%%%
Taux Minéraux Protéines Lipides Cellulose Lignine Hémi- Composés d'hydracellulose phénoliques tation Minerals Proteins Lipids Cellulose Lignin Hemi- Phenolic hydracellulose compounds
10.0 7.0 35.6 1.0 22.3 5.2 18.5 5.710.0 7.0 35.6 1.0 22.3 5.2 18.5 5.7
Le diamètre médian D50 des particules de la matière brute The median diameter D50 of the particles of the raw material
est égal à 0,65 mm (mesure à sec). is equal to 0.65 mm (dry measurement).
Préparation mécanique et hydratation de la matière en vue Mechanical preparation and hydration of the material in sight
de l'obtention d'une pâte plastique. of obtaining a plastic paste.
L'hydratation, l'homogénéisation et la division de la matière sont réalisées à l'aide du dispositif bi-vis des figures 1 et 2 déjà décrit. (Le Hydration, homogenization and division of the material are carried out using the twin-screw device of FIGS. 1 and 2 already described. (The
tourteau étant totalement déshuilé, la sortie liquide n'est pas utilisée). oil cake being completely de-oiled, the liquid outlet is not used).
La vitesse de rotation des vis est égale à 100 tours par minute et la température du dispositif est régulée et maintenue à 30 C. Le débit de tourteau injecté en tête est voisin de 32 kg/h. Environ 32 I/h d'eau sont injectés. La matière hydraté produite a un taux pondérai final d'hydratation de 47% et un diamètre médian D50 de 0,4 mm (mesure à sec). Elle se présente sous la forme d'une pâte plastique homogène et facilement modelable. Formage de la pâte: g de pâte sont placés dans le moule de la figure 3. Une pression de 4 mégapascals est exercée entre forme et contre-forme. Le The speed of rotation of the screws is equal to 100 revolutions per minute and the temperature of the device is regulated and maintained at 30 C. The flow rate of cake injected at the head is close to 32 kg / h. About 32 I / h of water are injected. The hydrated matter produced has a final weight rate of hydration of 47% and a median diameter D50 of 0.4 mm (dry measurement). It comes in the form of a homogeneous and easily moldable plastic paste. Forming of the dough: g of dough are placed in the mold of figure 3. A pressure of 4 megapascals is exerted between form and counter-form. The
démoulage s'effectue à froid. Après démoulage, la pièce conserve sa forme. demoulding is carried out cold. After demolding, the part retains its shape.
Séchage de la pièce moulée: Dans cet exemple, le séchage de la pièce a été réalisé dans Drying of the molded part: In this example, the part was dried in
9 27840479 2784047
une étuve ventilée à 60 C pendant une nuit. La pièce durcit et un retrait d'environ 1% peut être constaté. La pièce creuse obtenue peut être remplie de terre ou de an oven ventilated at 60 C overnight. The part hardens and a shrinkage of around 1% can be seen. The hollow part obtained can be filled with soil or
gravier sans déformation.gravel without deformation.
Un broyage et une réhydratation de la pièce permettent de reformer une pâte plastique propre à subir un nouveau formage. Grinding and rehydration of the part makes it possible to reform a plastic paste suitable for undergoing a new forming.
EXEMPLE 2:EXAMPLE 2:
Composition de la matière première utilisée Dans cet exemple, on utilise du tourteau épuisé en huile issu de la trituration de graines de tournesol, dont la composition et la Composition of the raw material used In this example, oil-exhausted oil cake from the crushing of sunflower seeds is used, the composition and
granulométrie à l'état brut sont identiques au tourteau utilisé à l'exemple 1. granulometry in the raw state are identical to the cake used in Example 1.
Préparation mécanique et hydratation: Le tourteau est d'abord homogénéisé par broyage (broyeur Mechanical preparation and hydration: The cake is first homogenized by grinding (grinder
à marteaux muni d'une grille de 0,5 mm). Le D50 est ramené à 0,35 mm. hammer fitted with a 0.5 mm grid). The D50 is reduced to 0.35 mm.
Le tourteau est alors mélangé à de l'eau dans des The cake is then mixed with water in
proportions permettant l'obtention d'un taux d'hydratation pondéral égal à 38%. proportions allowing a weight hydration rate equal to 38% to be obtained.
Le mélange est réalisé dans un malaxeur "Perrier" pendant 10 min, à température ambiante. Thermoformage: The mixing is carried out in a "Perrier" kneader for 10 min, at room temperature. Thermoforming:
g de matière sont placés dans le moule de la figure 4. g of material are placed in the mold of FIG. 4.
La presse est chauffée à 160 C. Une pression de 5 mégapascals est exercée pour The press is heated to 160 C. A pressure of 5 megapascals is exerted to
ajuster forme et contre-forme.adjust form and counter-form.
Le moule est maintenu à 160 C pendant 1 min environ après la fin du dégagement de vapeur d'eau. La pièce est alors démoulée. Elle est sèche et rigide. On n'observe aucun retrait mesurable. La pièce ne nécessite pas de conditionnement ultérieur. Broyée et mise en terre, la pièce se dégrade puis The mold is maintained at 160 ° C. for approximately 1 min after the end of the evolution of water vapor. The part is then removed from the mold. It is dry and rigid. No measurable shrinkage is observed. The part does not require further conditioning. Crushed and buried, the part degrades then
disparaît en quelques semaines.disappears in a few weeks.
EXEMPLE 3:EXAMPLE 3:
Composition de la matière première Dans cet exemple, on utilise du tourteau épuisé en huile issu de la trituration de graines de tournesol, dont la composition et la Composition of the raw material In this example, oil-exhausted oil cake from the crushing of sunflower seeds is used, the composition and
granulométrie à l'état brut sont identiques au tourteau des exemples précédents. granulometry in the raw state are identical to the cake of the previous examples.
Préparation mécaniqueMechanical preparation
27840472784047
La matière première est homogénéisée par broyage The raw material is homogenized by grinding
(broyeur à marteau muni d'une grille de 0,5mm). Le D50 est ramené à 0, 35mm. (hammer mill fitted with a 0.5mm grid). The D50 is reduced to 0.35mm.
Le taux d'hydratation initial du tourteau est conservé The initial hydration rate of the meal is retained
(10%).(10%).
Thermoformage: g de matière sont placés dans le moule de la figure 5. Les frittés ont été préalablement enduits d'un agent de démoulage. La température du plateau inférieur de la presse est fixée à 150 C, celle du plateau supérieur à C. Une pression de 20.4 mégapascals est appliquée et maintenue une minute Thermoforming: g of material are placed in the mold of FIG. 5. The frits were previously coated with a release agent. The temperature of the lower plate of the press is fixed at 150 C, that of the upper plate at C. A pressure of 20.4 megapascals is applied and maintained for one minute
après le rééquilibrage de la température des plateaux de la presse. after rebalancing the temperature of the press platens.
La pièce peut alors être démoulée. Elle est sèche, plate et The part can then be removed from the mold. It is dry, flat and
rigide. Une fois refroidie, elle ne nécessite pas de conditionnement particulier. rigid. Once cooled, it does not require any special conditioning.
Ses caractéristiques mécaniques sont présentées dans le tableau cidessous. Elles Its mechanical characteristics are presented in the table below. They
ont été mesurées sur texturomètre XTRAD selon la norme NF EN 310. were measured on an XTRAD texturometer according to standard NF EN 310.
E (mm) Rf(Mpa) Em (Mpa) Masse volumique (g/cm3) E (mm) Rf (Mpa) Em (Mpa) Density (g / cm3)
3.67 18.2 2545 1.003.67 18.2 2545 1.00
E: épaisseur de l'éprouvette Rf: résistance à la rupture en flexion Em: module d'élasticité Placée en milieu saturé en humidité, la pièce se couvre de E: thickness of the test piece Rf: resistance to flexural rupture Em: modulus of elasticity Placed in a medium saturated with humidity, the part is covered with
moisissures et commence à se dégrader au terme de quelques semaines. mold and begins to degrade after a few weeks.
Il 2784047Il 2784047
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