FR3015337A1

FR3015337A1 - PROCESS FOR PRODUCING A COMPOSITE BASED ON PLANT FIBERS

Info

Publication number: FR3015337A1
Application number: FR1303057A
Authority: FR
Inventors: Laurent Bedel
Original assignee: PLASTIFIBRE
Current assignee: PLASTIFIBRE
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-06-26
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: WO2015091913A1; FR3015337B1

Abstract

Procédé de fabrication d'un composite à base d'une matière première ligno-cellulosique comprenant: a) une étape de rétification de ladite matière première ligno-cellulosique, b) une étape d'imprégnation de la matière lignocellulosique rétifiée obtenue à l'étape a) avec un liant, et c) une étape de mise en forme de la matière lignocellulosique rétifiée et imprégnée obtenue à l'étape b), ladite matière première ligno-cellulosique consistant en des fibres végétales structurées les unes par rapport aux autres.Process for manufacturing a composite based on a lignocellulosic raw material comprising: a) a step of rétification of said lignocellulosic raw material, b) a step of impregnating the re-worked lignocellulosic material obtained in step a) with a binder, and c) a step of shaping the re-treated and impregnated lignocellulosic material obtained in step b), said lignocellulosic raw material consisting of vegetable fibers structured relative to each other.

Description

PROCÉDÉ DE FABRICATION D'UN COMPOSITE A BASE DE FIBRES VEGETALES La présente invention a pour objet un procédé de 5 fabrication d'un matériau composite, ou composite, à base d'une matière première végétale, et plus particulièrement d'une matière première ligno-cellulosique. L'utilisation d'une matière première ligno-cellulosique, généralement sous la forme de fibres végétales, pour la 10 fabrication de matériaux agglomérés est connue depuis longtemps par l'Homme de l'art. Un des principaux défauts de l'utilisation de ce type de matière première réside dans leur caractère hydrophile, avec pour conséquence que les matériaux agglomérés ainsi fabriqués avaient une très faible tenue à 15 l'eau ou à l'humidité. En effet, ces matériaux ont tendance à se gorger d'eau, pouvant reprendre jusqu'à 50% de leur poids en eau. Il s'en suit une modification de leurs propriétés physiques et/ou chimiques généralement associée à une modification spatiale pouvant aller jusqu'à la destruction du 20 matériau aggloméré. L'utilisation de fibres animales, minérales ou synthétiques permet certes de pallier en partie ces inconvénients, mais reste très onéreuse et donc non compatible à certaines utilisations. 25 Afin de pallier ces inconvénients, et donc de permettre d'agrandir la marge d'utilisation de ce type de matériaux agglomérés, il a été proposé d'utiliser des fibres végétales rétifiées, c'est-à-dire des fibres ayant subi un traitement thermique en atmosphère neutre, à une température généralement 30 comprise entre 200 et 280°C. Il est avancé, et ce uniquement afin de faciliter la compréhension de l'invention, que le procédé de rétification entraîne une pyrolyse ménagée qui craque principalement les hémicelluloses et commence à modifier la lignine. Les sous-produits de la pyrolyse se condenseraient et se polymériseraient alors sur les chaînes de lignines, d'où la notion de réticulation (création de liaisons chimiques entre chaînes polymériques. Ces réactions créeraient une nouvelle « pseudo-lignine » plus hydrophobe et plus rigide que la lignine initiale. A ce titre, il peut être cité comme état de la technique le plus proche, la demande de brevet FR2609927 qui décrit un procédé de fabrication d'un matériau aggloméré à partir d'une 10 matière première ligno-cellulosique. Plus particulièrement, le procédé objet de cette demande de brevet comprend une première étape de rétification de la matière première lignocellulosique originale se présentant sous forme fragmentée suivie d'une deuxième étape d'imprégnation de cette matière 15 première ligno-cellulosique avec un polymère. Il en résulte un matériau aggloméré conservant l'aspect et la structure de la matière première d'origine mais ne présentant plus le caractère hydrophile du de celle-ci. Si le matériau aggloméré ainsi obtenu ne présente plus les mentionnés les fibres particulièrement plus haut, il n'en reste pas moins ligno-cellulosiques rétifiées sont cassantes puisque la lignine et 20 inconvénients vrai que devenues l'hémicellulose assurant la cohésion des fibres de cellulose sont profondément altérées. Le matériau rétifié est donc 25 devenu friable. En effet, les fibres ainsi traitées deviennent cassantes et il n'est plus possible d'obtenir que des fibres relativement courtes qui ne pourront plus être tissées ou tricotées ou travaillées de quelque manière que ce soit. 30 La présente invention a pour objectif de pallier cet inconvénient en fournissant un procédé permettant d'obtenir un matériau composite, à base de fibres végétales suffisamment longues pour pouvoir être mises en forme.The present invention relates to a method of manufacturing a composite material, or composite, based on a vegetable raw material, and more particularly a ligno raw material. -cellulosique. The use of a lignocellulosic raw material, generally in the form of plant fibers, for the manufacture of agglomerated materials has long been known to those skilled in the art. One of the main shortcomings of the use of this type of raw material is their hydrophilic character, with the result that the agglomerated materials thus produced have a very low resistance to water or moisture. Indeed, these materials tend to gorge themselves with water, which can take up to 50% of their weight in water. This results in a modification of their physical and / or chemical properties generally associated with a spatial modification that can lead to the destruction of the agglomerated material. The use of animal, mineral or synthetic fibers certainly overcomes some of these disadvantages, but remains very expensive and therefore not compatible with certain uses. In order to overcome these drawbacks, and thus to make it possible to increase the margin of use of this type of agglomerated materials, it has been proposed to use fiber-reinforced fibers, that is to say fibers which have undergone heat treatment in a neutral atmosphere, at a temperature generally between 200 and 280 ° C. It is advanced, and only to facilitate the understanding of the invention, that the process of rétification leads to a controlled pyrolysis which cracks the hemicelluloses mainly and begins to modify the lignin. By-products of pyrolysis would condense and then polymerize on lignin chains, hence the notion of crosslinking (creation of chemical bonds between polymer chains) These reactions would create a new "pseudo-lignin" more hydrophobic and more rigid In this respect, it can be cited as the closest state of the art, patent application FR2609927, which describes a method of manufacturing an agglomerated material from a lignocellulosic raw material. More particularly, the process that is the subject of this patent application comprises a first step of retaining the original lignocellulosic raw material in fragmented form followed by a second step of impregnating this lignocellulosic raw material with a polymer. The result is an agglomerated material that retains the appearance and structure of the original raw material but does not showing more the hydrophilic character of it. If the agglomerated material thus obtained no longer has the fibers mentioned above, it remains none the less ligno-cellulosic retified are brittle since the lignin and true disadvantages that hemicellulose ensuring the cohesion of the cellulose fibers are deeply altered. The reshaped material has become friable. Indeed, the fibers thus treated become brittle and it is no longer possible to obtain relatively short fibers that can no longer be woven or knitted or worked in any way whatsoever. The present invention aims to overcome this disadvantage by providing a method for obtaining a composite material, based on plant fibers long enough to be shaped.

Pour ce faire, la présente invention propose, contrairement à ce qui se fait aujourd'hui, d'appliquer une étape de rétification non pas à une matière première originale mais à une matière première préalablement structurée.To do this, the present invention proposes, unlike what is done today, to apply a step of rétification not to an original raw material but a previously structured raw material.

Un des aspects innovants de l'invention réside dans sa simplicité et la non utilisation de produits chimiques pouvant être néfastes pour l'environnement. A ce jour, personne n'avait imaginé appliquer le principe de la rétification à une matière première déjà travaillée et structurée spatialement, 10 sans doute du fait que le tissu, tricot, non tissé ou autre élément structuré joue le rôle de renfort mécanique dans un composite, le polymère ne servant qu'à figer l'orientation des fibres ou fils. La fragilisation des fibres lignocellulosiques résultant d'une rétification va donc à priori à 15 l'encontre de la recherche d'un renfort mécanique. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un composite à base d'une matière première ligno-cellulosique comprenant: a) une étape de rétification de ladite matière première 20 ligno-cellulosique, b) une étape d'imprégnation de la matière lignocellulosique rétifiée obtenue à l'étape a) avec un liant, et c) une étape de mise en forme de la matière lignocellulosique rétifiée et imprégnée obtenue à l'étape b), 25 ladite matière première ligno-cellulosique consistant en des fibres végétales structurées les unes par rapport aux autres. Il est précisé ici que l'expression « composite » au sens de la présente invention doit être comprise comme similaire à 30 « matériau composite » ou « matériau aggloméré ». Par matière ligno-cellulosique, il faut comprendre toute matière composée principalement de lignine, d'hémicellulose et de cellulose, et ce en proportions variables. Elle est le principal constituant des végétaux, du bois et de la paille. Les molécules de cellulose et d'hémicellulose sont des polymères et ont une structure fibrillaire, les fibres de celluloses se distinguant essentiellement de l'hémicellulose par un degré de polymérisation plus élevé. De manière préférée, la matière ligno-cellulosique utilisée selon l'invention consiste en des fibres végétales, en particulier celles utilisées dans le secteur textile : lin, chanvre, coton, ramie, jute, sisal, mais également le bois qui peut être défibré puis filé. En d'autres termes, le procédé objet de l'invention comprend les étapes consistant à i) structurer de quelque manière que ce soit connue de l'Homme de l'art les fibres végétales les unes par rapport aux autres ; ii) chauffer entre 170° et 300°C les fibres structurées obtenues à l'étape i) pour les rétifier ; iii) imprégner avec un liant les fibres structurées et rétifiées obtenues à l'étape ii) et ; iv) mettre en forme les fibres structurées, rétifiées et imprégnées obtenues à l'étape iii). De manière surprenante, le composite réalisé selon l'invention présente des propriétés mécaniques conservés voire accrues en fonction des fibres utilisées. Sans vouloir être liée par une quelconque théorie, la demanderesse avance l'explication suivante. L'application d'une étape de rétification à une fibre végétale, comme cela a été décrit dans l'art antérieur (voir plus particulièrement FR2609927), entraîne une modification de sa tension superficielle avec pour effet direct une diminution de sa mouillabilité par l'eau. Si cela reste vrai au niveau d'une fibre, c'est-à-dire au niveau macromoléculaire, il en est différemment au niveau macromoléculaire d'une matière première structurée, c'est-à-dire de fibres structurées ou organisées les unes par rapport aux autres comme des fibres tissées, tricotées, etc... Ce phénomène est attribuable à un accroissement de l'imprégnabilité du textile à la résine.One of the innovative aspects of the invention lies in its simplicity and the non-use of chemicals that can be harmful to the environment. To date, no one has imagined applying the principle of re fi ntion to a raw material already worked and spatially structured, no doubt because the fabric, knit, nonwoven or other structured element acts as a mechanical reinforcement in a machine. composite, the polymer serving only to fix the orientation of the fibers or son. The embrittlement of the lignocellulosic fibers resulting from a reification thus goes, in principle, against the search for a mechanical reinforcement. More particularly, the subject of the invention is a process for manufacturing a composite based on a lignocellulosic raw material comprising: a) a step of retification of said lignocellulosic raw material, b) a step of impregnating the refracted lignocellulosic material obtained in step a) with a binder, and c) a shaping step of the re-treated and impregnated lignocellulosic material obtained in step b), said lignocellulosic raw material consisting of vegetable fibers structured relative to one another. It is specified here that the term "composite" in the sense of the present invention should be understood as similar to "composite material" or "agglomerated material". By lignocellulosic material, it is necessary to understand any material composed mainly of lignin, hemicellulose and cellulose, and in variable proportions. It is the main constituent of plants, wood and straw. The cellulose and hemicellulose molecules are polymers and have a fibrillar structure, the cellulosic fibers being essentially distinguished from hemicellulose by a higher degree of polymerization. Preferably, the lignocellulosic material used according to the invention consists of vegetable fibers, in particular those used in the textile sector: linen, hemp, cotton, ramie, jute, sisal, but also wood which can be defibrated then yarn. In other words, the method which is the subject of the invention comprises the steps of i) structuring in any way known to those skilled in the art plant fibers with respect to one another; ii) heating between 170 ° and 300 ° C the structured fibers obtained in step i) to rectify them; iii) impregnating with a binder the structured and repacked fibers obtained in step ii) and; iv) shaping the structured, repacked and impregnated fibers obtained in step iii). Surprisingly, the composite made according to the invention has mechanical properties preserved or even increased depending on the fibers used. Without wishing to be bound by any theory, the plaintiff advances the following explanation. The application of a step of rétification to a plant fiber, as has been described in the prior art (see more particularly FR2609927), causes a change in its surface tension with the direct effect a decrease in its wettability by the water. If this remains true at the level of a fiber, that is to say at the macromolecular level, it is different at the macromolecular level of a structured raw material, that is to say of structured or organized fibers. compared to others such as woven fibers, knitted, etc. This phenomenon is attributable to an increase in the impregnability of the textile to the resin.

En effet, de par la dégradation de l'hémicellulose, il se forme des espaces, principalement sous la forme de pores et canaux macroscopiques, entre les fibres structurées. Ces espaces libèrent alors de la matière et permettent d'assurer une mouillabilité suffisante à la matière première structurée.Indeed, due to the degradation of hemicellulose, spaces are formed, mainly in the form of pores and macroscopic channels, between the structured fibers. These spaces then release material and ensure sufficient wettability to the structured raw material.

A titre d'exemple, lesdits pores ou canaux vont servir de drains lors de l'imprégnation de ladite matière première structurée et rétifiée par le liant. Si ces pores et canaux sont responsables en grande partie de la dégradation des performances mécaniques du textile, ils facilitent la diffusion de la résine au coeur du textile, au plus près de toutes les fibres de celluloses, rendues, elles, hydrophobes. Le matériau composite obtenu présente donc le caractère hydrophobe attendu mais présente également une solidité inattendue.For example, said pores or channels will serve as drains during the impregnation of said raw material structured and retified by the binder. If these pores and channels are largely responsible for the degradation of the mechanical performance of the textile, they facilitate the diffusion of the resin in the heart of the textile, closer to all cellulosic fibers, rendered hydrophobic. The composite material obtained thus has the expected hydrophobicity but also has unexpected strength.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la matière première ligno-cellulosique se présente sous la forme de fibres végétales pouvant avoir des dimensions et des caractéristiques variées, ces dernières dépendant principalement de la nature même du végétal dont elles sont 25 issues. Selon une variante préférée lesdites fibres végétales constituant la matière première ligno-cellulosique consistent en des fibres longues Par « fibre longue », il faut comprendre une fibre ou un 30 faisceau de fibres présentant un rapport longueur sur section élevé, par opposition à une farine dans laquelle des fibres sont coupées pour, au final présenter des particules élémentaires présentant un rapport longueur sur section proche de l'unité. La fibre longue présente une longueur suffisante pour être façonnée par l'Homme de l'art sous forme de non-tissé, fil, roving.According to one embodiment of the invention, the lignocellulosic raw material is in the form of plant fibers which may have various sizes and characteristics, the latter depending mainly on the very nature of the plant from which they originate. According to one preferred variant, said plant fibers constituting the lignocellulosic raw material consist of long fibers. By "long fiber", it is necessary to understand a fiber or a bundle of fibers having a ratio of length to high section, as opposed to a flour in which fibers are cut to ultimately have elementary particles having a length to section ratio close to the unit. The long fiber has a length sufficient to be shaped by those skilled in the art in the form of nonwoven, yarn, roving.

Comme cela a été mentionné plus haut, le procédé objet de l'invention se distingue de l'art antérieur en ce sens que la matière première végétale utilisée ne consiste pas en des fibres originales mais en des fibres structurées ou organisées spatialement les unes par rapport aux autres telles que des textiles. De manière non limitative, des telles fibres structurées peuvent consister en des tissus, tricots, tresses, non tissées, rovings (mèches), feutres. Selon un mode de réalisation de l'invention les fibres 15 végétales sont structurées sous la forme d'un tissu, d'un tricot, d'un feutre, d'une bande, d'une nappe, d'un tresse, d'une mèche. Selon une forme de réalisation du procédé selon l'invention, les fibres utilisées consistent en des fils 20 tissés. Le filage, est une méthode d'assemblage de fibres textiles permettant d'obtenir des fils. Le tissage est une technique textile par laquelle deux séries de fils sont entrelacées à angle droit : le fil de chaîne orienté selon l'axe longitudinal du tissu et le fil de 25 trame orienté perpendiculairement, soit selon l'axe transversal du tissu. Selon une autre forme de réalisation du procédé selon l'invention, les fibres utilisées consistent en des fils tricotés. Comme le tissage, le tricot est une technique 30 utilisée pour fabriquer une étoffe à deux dimensions à partir d'un fil à une dimension. Le tricot est constitué de boucles, appelées mailles, passées l'une dans l'autre. Les mailles actives sont tenues sur des aiguilles jusqu'à ce qu'elles puissent être bloquées par le passage d'une nouvelle maille à travers elles. Selon une forme de réalisation du procédé selon 5 l'invention, les fibres utilisées consistent en des fibres ou des fils tressés. Le tressage est une manière d'assembler par entrelacement des fils ou faisceaux de fils. C'est une technique de confection textile qui se distingue du tissage. Elle est utilisée entre autres dans la confection de cordes. 10 La tresse la plus connue comporte un entrelacement de trois fils ou faisceaux de fils. Selon une forme de réalisation du procédé selon l'invention, les fibres utilisées consistent en des non-tissés. On appelle le non-tissé tout produit manufacturé, 15 constitué d'un voile, d'une nappe ou d'un matelas de fibres qu'elles soient réparties directionnellement ou par hasard, et dont la cohésion interne est assurée par des méthodes mécaniques et/ou physiques, et/ou chimiques et/ou par combinaison de ces divers procédés, à l'exclusion du tissage 20 et du tricotage. Le non-tissé se distingue des produits obtenus par tissage, tricotage, tuftage, couturage incorporant des fils ou filaments de liage ou feutrés par foulage humide qu'ils soient ou non aiguilletés. Selon une forme de réalisation du procédé selon 25 l'invention, les fibres utilisées consistent en des feutres. Le feutrage est un procédé d'obtention d'un textile à partir d'une nappe ou d'un matelas de fibres agglomérées ensemble par pression et ébouillantage. Le procédé objet de la présente invention peut être mis en 30 oeuvre avec toute fibre végétale connue de l'Homme de l'art. A titre d'exemple non limitatif, il peut être cité les fibres issues de lin, chanvre, ramie, sisal, coco, ortie, carotte, bois, bambou, miscanthus, jute.As mentioned above, the method which is the subject of the invention differs from the prior art in that the vegetable raw material used does not consist of original fibers but of structured or spatially organized fibers with respect to each other. to others such as textiles. In a nonlimiting manner, such structured fibers may consist of fabrics, knits, braids, nonwovens, rovings, felts. According to one embodiment of the invention, the plant fibers are structured in the form of a fabric, a knit, a felt, a band, a tablecloth, a braid, a wick. According to one embodiment of the process according to the invention, the fibers used consist of woven yarns. Spinning is a method of assembling textile fibers to obtain yarns. Weaving is a textile technique by which two sets of yarns are interlaced at right angles: the warp yarn oriented along the longitudinal axis of the fabric and the weft yarn oriented perpendicularly, or along the transverse axis of the fabric. According to another embodiment of the process according to the invention, the fibers used consist of knitted yarns. Like weaving, knitting is a technique used to make a two-dimensional fabric from a one-dimensional yarn. The knitting consists of loops, called meshes, passed one inside the other. The active meshes are held on needles until they can be blocked by the passage of a new mesh through them. According to one embodiment of the process according to the invention, the fibers used consist of braided fibers or threads. Braiding is a way of interleaving wires or bundles of wires. It is a textile making technique that differs from weaving. It is used among others in the making of ropes. The best known braid comprises an interlacing of three wires or bundles of wires. According to one embodiment of the process according to the invention, the fibers used consist of nonwovens. The non-woven fabric is any manufactured product, consisting of a web, a web or a mat of fibers that are distributed directionally or by chance, and whose internal cohesion is ensured by mechanical methods and and / or physical and / or chemical and / or combination of these various methods, excluding weaving and knitting. The nonwoven is distinguished from the products obtained by weaving, knitting, tufting, seaming incorporating threads or filaments binding or felted by wet pressing whether or not needled. According to one embodiment of the process according to the invention, the fibers used consist of felts. Felting is a process of obtaining a textile from a web or mat of fibers together by pressing and scalding. The method which is the subject of the present invention can be implemented with any plant fiber known to those skilled in the art. By way of non-limiting example, mention may be made of fibers derived from flax, hemp, ramie, sisal, coconut, nettle, carrot, wood, bamboo, miscanthus, jute.

Selon une forme d'exécution préférée de l'invention lesdites fibres sont sélectionnées parmi les fibres de coton, de lin, de chanvre, de ramie, d'ortie, de jute, d'abaca, l'alfa, de kapok, de coco, de genet, de henequen, de kenaf, de papyrus, de maguey, d'agave, de sisal, de yucca, de paille, d'ortie, de carotte, de bambou ou de papayer. Les fibres utilisées dans le cadre du procédé de l'invention peuvent être de même nature ou peuvent consister en un mélange de fibres de natures différentes. Il faudra évidemment, dans ce dernier cas, veiller à ce que les fibres de natures différentes utilisées présentent sensiblement les mêmes caractéristiques afin d'être compatibles au regard des différentes étapes du procédé. L'utilisation de fibres de renfort peut également être envisagée. Dans ce cas, les fibres de renfort utilisées en complément ou combinaison avec les fibres végétales pourront être des fibres métalliques ou synthétiques, et plus généralement toute fibre supportant une température de supérieure ou égale à la température nécessaire pour conduire la rétification des fibres végétales pendant un temps au moins équivalent à celui de cette rétification. Comme cela ressort de la présente description, la matière première ligno-cellulosique structurée (i.e. les fibres végétales structurées) subit une étape de rétification. Le principe de la rétification est bien connu de l'Homme de l'art qui pourra se reporter sur ses connaissances générales pour le mettre en oeuvre. Toutefois, il peut être rappelé ici, à titre illustratif, l'enseignement de FR2609927 qui décrit une étape de rétification par chauffage de la matière première à une température de 240°C à 280°C pendant une période de temps pouvant aller de quelques secondes à quarante minutes. L'Homme de l'art pourra également se reporter aux exemples plus bas pour avoir un autre exemple de mise en oeuvre de l'étape de rétification. Quoiqu'il en soit, l'Homme de l'art pourra utiliser tout procédé ou technique de rétification connu(e) et ce, par exemple, en fonction de la nature même des fibres qui seront utilisées ou encore de la nature souhaitée pour le composite final. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape de rétification a) est réalisée par chauffage à une température comprise entre 170 et 30000. De manière similaire à l'étape de rétification, l'étape d'imprégnation peut être réalisée par toute technique connue de l'Homme de l'art. De manière générale, cette étape consiste en une mise en contact intime entre les fibres structurées réticulées et un liant consistant en au moins un polymère, une résine ou un mélange de polymères et/ou résines. Le choix du liant (nature, viscosité, charge, etc...) pourra être fait par l'Homme de l'art en fonction de la nature des fibres utilisées ainsi que des caractéristiques souhaitées pour le matériau composite final. L'affinité de charge peut également être prise en compte.According to a preferred embodiment of the invention said fibers are selected from cotton fibers, flax, hemp, ramie, nettle, jute, abaca, alfa, kapok, coconut , genet, henequen, kenaf, papyrus, maguey, agave, sisal, yucca, straw, nettle, carrot, bamboo or papaya. The fibers used in the process of the invention may be of the same kind or may consist of a mixture of fibers of different natures. It will obviously be necessary, in this latter case, to ensure that the fibers of different natures used have substantially the same characteristics in order to be compatible with regard to the different steps of the process. The use of reinforcing fibers can also be envisaged. In this case, the reinforcing fibers used in addition or combination with the plant fibers may be metal or synthetic fibers, and more generally any fiber supporting a temperature greater than or equal to the temperature necessary to conduct the vegetable fiber retification during a period of time. time at least equivalent to that of this reification. As is apparent from the present disclosure, the structured lignocellulosic raw material (i.e., structured vegetable fibers) undergoes a step of rectification. The principle of the reification is well known to those skilled in the art who can refer to his general knowledge to implement it. However, it can be recalled here, by way of illustration, the teaching of FR2609927 which describes a step of rétification by heating the raw material at a temperature of 240 ° C to 280 ° C for a period of time that may range from a few seconds at forty minutes. Those skilled in the art can also refer to the examples below to have another example of implementation of the step of rétification. Whatever the case may be, those skilled in the art may use any known method or technique of reification, for example, depending on the nature of the fibers that will be used or on the nature desired for the process. final composite. According to one embodiment of the invention, the reaction step a) is carried out by heating at a temperature of between 170 and 30000. In a manner similar to the step of retification, the impregnation step can be carried out by any technique known to those skilled in the art. In general, this step consists in an intimate contact between the crosslinked structured fibers and a binder consisting of at least one polymer, a resin or a mixture of polymers and / or resins. The choice of the binder (nature, viscosity, load, etc.) may be made by those skilled in the art depending on the nature of the fibers used and the characteristics desired for the final composite material. Load affinity can also be taken into account.

Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape d'imprégnation b) est réalisée par mise en contact intime de la matière ligno-cellulosique avec au moins un liant. Les liants utilisés peuvent être, de manière préférée, thermodurcissables ou thermoplastiques.According to one embodiment of the invention, the impregnation step b) is carried out by placing the lignocellulosic material in close contact with at least one binder. The binders used may be, preferably, thermosetting or thermoplastic.

Par liants thermodurcissables, on entend au sens de la présente invention, une résine ou un polymère pouvant être réticulé(e) thermiquement et/ou chimiquement par un durcisseur ou catalyseur. Le polymère réticulé obtenu ne peut alors plus être transformé(e) par l'action de la chaleur. A titre illustratif, il peut être cité, de manière non limitative, les résines époxy, les polyesters, les polyesters insaturés, les esters vinyliques, les résines phénoliques, les polyuréthanes, les cyanoacrylates et les polyamides.By thermosetting binders is meant in the sense of the present invention, a resin or a polymer that can be crosslinked (e) thermally and / or chemically by a hardener or catalyst. The crosslinked polymer obtained can no longer be converted by the action of heat. By way of illustration, mention may be made, in a nonlimiting manner, of epoxy resins, polyesters, unsaturated polyesters, vinyl esters, phenolic resins, polyurethanes, cyanoacrylates and polyamides.

Par liants thermoplastiques, on entend au sens de la présente invention, une résine ou un polymère pouvant être plastifié par la seule action de la chaleur. Le polymère solide est alors chauffé par voie thermique ou mécanique pour 5 passer à l'état caoutchoutique. Il peut ainsi être mis en forme par tout procédé de moulage connu. Une fois la mise en forme finalisée, la température est abaissée pour que le polymère retrouve une forme solide. A titre illustratif, il peut être cité, de manière non limitative, les polyéthylènes, 10 polypropylènes, polyamides, polyétheréthercétones, polyacide lactique, polyhydroxyalcanoate et polychlorure de vinyle. Selon un mode préférentiel ledit liant consiste en un polymère thermodurcissable. L'imprégnation en tant que telle peut être réalisée de 15 différentes manières, principalement selon le liant utilisé. A titre d'illustration, celle-ci peut être réalisée en plaçant les fibres structurées rétifiées dans un bain de polymère(s)/résine(s) fluide dans lequel est introduit, par la suite, un durcisseur. L'utilisation d'un lit fluidisé, dans 20 lequel le(s) polymère(s)/résine(s) ainsi que le durcisseur se trouvent à l'état de poudre, peut également être envisagée. L'imprégnation peut également être réalisée par infusion, extrusion, pultrusion, malaxage, mélangeage, injection, imprégnation compression, vaporisation de surface ou toute 25 autre technique connue de l'Homme de l'art ne dégradant pas la mise en forme structurée des fibres sous forme de fils, tissus, tricots, mèches ou rovings, non-tissés ou feutres. Les proportions de liant utilisées par rapport à la quantité de fibres utilisée pourront varier et seront 30 déterminées facilement par l'Homme de l'art. Selon un mode de réalisation, le rapport liant / fibres peut être de 1 à 99%. L'étape de mise en forme du matériau composite obtenu peut également être réalisée par toute technique ou méthode connue ou évidente pour l'Homme de l'art. Selon un mode de réalisation, l'étape de mise en forme c) est réalisée par infusion, compression, RTM (Resin Transfer Molding), extrusion, par laminage, par calandrage, par pultrusion, par injection basse pression ou par enroulement filamentaire. Selon un exemple non limitatif, la mise en forme du matériau composite peut consister en la pultrusion de mèches 10 de lin Tex 2000 (Nm 0,5) préalablement rétifiées. Selon un autre exemple non limitatif, la mise en forme du matériau composite peut consister en l'infusion d'un tissu de lin rétifié par une résine polyester catalysée. De manière générale, il est rappelé ici que l'ensemble des techniques 15 décrites dans la présente description ne l'est qu'à titre illustratif et ne doivent aucunement être considérées comme une énumération limitative. Par exemple, les différentes étapes de i) rétification, ii) imprégnation et iii) mise en forme, ont été décrite dans 20 la présente description, à des fins de clarté, comme des étapes successives. Si cette suite d'étape peut consister en un mode de réalisation préféré, il est évident que certaines de ces étapes peuvent être, selon les techniques utilisées, réalisées de manière simultanée. Par exemple, les étapes de i) 25 rétification et ii) imprégnation peuvent être réalisées simultanément dans un seul et même réacteur. De même, les étapes de ii) imprégnation et iii) mise en forme peuvent également être réalisées simultanément au sein d'un même moule. 30 L'invention a également pour objet un composite obtenu par mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.By thermoplastic binders is meant in the sense of the present invention, a resin or a polymer that can be plasticized by the action of heat alone. The solid polymer is then thermally or mechanically heated to the rubbery state. It can thus be shaped by any known molding process. Once the shaping is finalized, the temperature is lowered so that the polymer returns to a solid form. By way of illustration, mention may be made, in a nonlimiting manner, of polyethylenes, polypropylenes, polyamides, polyetheretherketones, poly lactic acid, polyhydroxyalkanoate and polyvinyl chloride. According to a preferred embodiment, said binder consists of a thermosetting polymer. The impregnation as such can be carried out in different ways, mainly depending on the binder used. By way of illustration, this can be done by placing the reshaped structured fibers in a bath of polymer (s) / resin (s) fluid in which is introduced, thereafter, a hardener. The use of a fluidized bed in which the polymer (s) / resin (s) and the hardener are in powder form can also be envisaged. The impregnation can also be carried out by infusion, extrusion, pultrusion, mixing, mixing, injection, compression impregnation, surface spraying or any other technique known to those skilled in the art that does not degrade the structured shaping of the fibers. in the form of yarns, fabrics, knits, wicks or rovings, nonwovens or felts. The proportions of binder used in relation to the amount of fiber used may vary and will be readily determined by those skilled in the art. According to one embodiment, the binder / fiber ratio can be from 1 to 99%. The shaping step of the composite material obtained can also be carried out by any technique or method known or obvious to those skilled in the art. According to one embodiment, the shaping step c) is carried out by infusion, compression, RTM (Resin Transfer Molding), extrusion, by rolling, by calendering, by pultrusion, by low pressure injection or by filament winding. According to a nonlimiting example, the shaping of the composite material may consist of the pultrusion of Tex 2000 linen tows (Nm 0.5) previously reshaped. According to another non-limiting example, the shaping of the composite material may consist of the infusion of a linen fabric reshaped with a catalyzed polyester resin. In general, it is recalled here that all of the techniques described in the present description are only illustrative and should not be considered as a limiting enumeration. For example, the various stages of i) rectification, ii) impregnation and iii) shaping, have been described in the present description, for the sake of clarity, as successive steps. If this sequence of steps may consist of a preferred embodiment, it is obvious that some of these steps may be, according to the techniques used, performed simultaneously. For example, the steps of i) reticulation and ii) impregnation can be performed simultaneously in one and the same reactor. Similarly, the steps of ii) impregnation and iii) shaping can also be performed simultaneously within the same mold. The invention also relates to a composite obtained by carrying out the process described above.

Un tel composite pouvant être utilisé notamment pour la fabrication de portes, poteaux, profilés de menuiserie, fenêtres, panneaux plans ou texturés, capots, rails, poutres, tasseaux.Such a composite can be used in particular for the manufacture of doors, poles, carpentry profiles, windows, flat or textured panels, covers, rails, beams, cleats.

Les utilisations préférées de l'invention sont, de manière non limitative, la réalisation de profilés pour le bâtiment, tels que les poutres, profilés de menuiserie, fenêtres, volets, échelles, poteaux, la réalisation de plaques planes ou texturée pour la réalisation de panneaux de façades, cloisons, éléments de toitures. Une autre utilisation consiste en réalisation d'éléments tridimensionnels pour le secteur des transports terrestres, maritime ou aéronautique tels que des capotages, des tablettes et éléments de structure.The preferred uses of the invention are, without limitation, the production of profiles for the building, such as beams, joinery profiles, windows, shutters, ladders, poles, the production of flat or textured plates for the realization of facade panels, partitions, roof elements. Another use consists in producing three-dimensional elements for the land transport sector, maritime or aeronautical such as cowlings, shelves and structural elements.

Une autre utilisation consiste en réalisation d'éléments tridimensionnels pour le secteur de l'ameublement D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui est faite ci-dessous et qui est donnée uniquement à titre d'exemple 20 illustratif et non limitatif. Exemples de réalisation EXEMPLE N°1 25 Un feutre de lin d'un grammage mesuré à 486 g/m2 a été placé dans un four puis chauffé 15 mn à 210°C (2°C/mn). L'échantillon est ensuite refroidi à température ambiante à 50C/mn. A la sortie du four, on constate une coloration brune du 30 feutre, caractéristique d'une rétification. Le grammage du feutre rétifié est mesuré à 370 g/m2, ce qui correspond à une perte en masse de 24%.Another use consists in producing three-dimensional elements for the furniture sector. Other features and advantages of the invention will appear on reading the description which is given below and which is given solely by way of example. 20 illustrative and not limiting. EXAMPLES EXAMPLE 1 Linen felt of a weight measured at 486 g / m 2 was placed in an oven and then heated for 15 minutes at 210 ° C (2 ° C / min). The sample is then cooled to room temperature at 50C / min. At the outlet of the oven, there is a brown color of the felt, characteristic of a rétification. The weight of the felted felt is measured at 370 g / m2, which corresponds to a mass loss of 24%.

Deux couches de feutres identiques sont placées dans un moule d'imprégnation compression. Une résine de type polyester insaturé orthophtalique, CRYSTIC 4252.4 TPA VOl de marque Scott BaderTM, catalysée par 2% de PEMC (Péroxyde de Méthyl Ethyl Cétone) de type Butanox M50 de AkzoTM, est appliquée sur les feutres, moule ouvert. Le moule est alors fermé et mis sous contrainte d'une presse pneumatique de 4 tonnes rapprochant les deux parties du moule à la vitesse constante de 1 cm/mn.Two layers of identical felts are placed in a compression impregnating mold. Scott BaderTM brand CRYSTIC 4252.4 TPA VOl orthophthalic unsaturated polyester resin, catalyzed by 2% MeOH Butanox M50 (Methyl Ethyl Ketone Peroxide) from AkzoTM, is applied to the felts, open mold. The mold is then closed and put under stress of a pneumatic press of 4 tons bringing the two parts of the mold to the constant speed of 1 cm / min.

Le moule est maintenu fermé pendant 3 heures à température ambiante pour que la polymérisation de la résine s'effectue totalement. Le protocole d'imprégnation compression décrit ci-dessus est reproduit pour les deux types de feutre : brut et rétifié.The mold is kept closed for 3 hours at room temperature so that the polymerization of the resin takes place completely. The compression impregnation protocol described above is reproduced for the two types of felt: raw and reshaped.

Les pièces tridimensionnelles obtenues se distinguent visuellement par une teinte marron foncé pour celle intégrant des feutres rétifiés et beige pour celle intégrant des feutres bruts. Une meilleure homogénéité du composite obtenu avec le feutre rétifié, comparée à celle observée avec le feutre brut, est observée. L'homogénéité dépendant directement de la mouillabilité, celle-ci est donc accrue pour le feutre rétifié. Malgré une dégradation des propriétés mécaniques des fibres de renfort due à la rétification, l'amélioration de la mouillabilité permet d'accroitre significativement les performances mécaniques des composites obtenus : dans le cas de l'imprégnation compression, le module d'élasticité en traction mesuré selon la norme IS0527-1 et IS0527-2 passe de 3355 MPa pour l'échantillon utilisant un feutre brut, à 4473 MPa pour l'échantillon utilisant un feutre chauffé, soit une augmentation du module de 33%. Il est également observé que pour les deux échantillons, la déformation longitudinale à la contrainte maximale se situe vers 0,08%. Cette contrainte maximale atteint 24 MPa pour l'échantillon intégrant le feutre brut et 28 MPa pour l'échantillon intégrant le feutre traité thermiquement.The three-dimensional pieces obtained are visually distinguished by a dark brown hue for that incorporating felted felts and beige for that incorporating raw felts. A better homogeneity of the composite obtained with the reshaped felt, compared to that observed with the raw felt, is observed. The homogeneity directly depends on the wettability, it is therefore increased for the re fi ned felt. Despite a degradation of the mechanical properties of the reinforcing fibers due to the rétification, the improvement of the wettability makes it possible to significantly increase the mechanical performances of the composites obtained: in the case of the compression impregnation, the tensile modulus of elasticity measured According to the IS0527-1 and IS0527-2 standard, the pass from 3355 MPa for the raw felt sample to 4473 MPa for the heated felt sample was 33%. It is also observed that for both samples, the longitudinal strain at maximum stress is around 0.08%. This maximum stress reaches 24 MPa for the sample incorporating the raw felt and 28 MPa for the sample incorporating the heat-treated felt.

Exemple n°2 La technique de compression a également été étudiée en disposant une couche de feutre de lin préalablement traité thermiquement comme décrit précédemment entre deux couches de non tissé de polymère thermoplastique (PLA (poly acide lactique) d'une part et polyéthylène d'autre part). La superposition de couche est chauffée au delà de la température de plastification des polymères puis placée entre les plateaux d'une presse hydraulique. Après refroidissement des plaques homogènes sont obtenues. Bien entendu, si un moule et un poinçon sont appliqués en lieu et place des plateaux plans de la presse des pièces tridimensionnelles seront obtenues. Exemple n°3 Cette amélioration de l'homogénéité du composite a également été observée en pultrusion en utilisant un profil en I et, comme base de renfort, des mèches de chanvre torsadées (roving). Ces mèches ont été utilisées brutes et traitées thermiquement (rétifiées) selon le même protocole que décrit ci dessus. Il est constaté une baisse importante de la résistance kilométrique moyenne des mèches : celle ci passe de 8,9 à 5,4 km respectivement pour la mèche de chanvre brute et la mèche de chanvre rétifiée, soit une baisse de 39%. La résistance kilométrique moyenne (RKM) est définie comme le nombre de kilomètres de fil nécessaire à suspendre à un fil pour qu'il casse sous son propre poids. Elle est déterminée sur un Tenso Rapid Uster Exemple n°4 La dégradation des propriétés mécanique de la mèche peut être compensée en augmentant le taux de torsion de celle ci à l'état brut, ceci afin d'éviter le phénomène de casse des mèches lors de leur tirage dans la ligne de pultrusion. Une autre alternative est d'allier des fibres de renforts métalliques ou synthétiques aux mèches végétales. Afin de confirmer nos observations nous avons réalisé des pièces en utilisant des tissus fins de fil de lin présentant une épaisseur de 0,375 mm et avons réalisé des essais de moulage par infusion longitudinale sous vide d'air. Trois couches de tissus sont empilées pour éviter les effets de bord. Une dépression de 0,8 bar est utilisée pour 15 aspirer la résine polyester insaturé orthophtalique 904LVK de Scott BaderTM catalysée. Après 12 minutes d'infusion, le front de résine se fige à 35 cm du point d'introduction, que les tissus utilisés aient été rétifiés ou non. Le comportement analogue des deux 20 matériaux résulte dans le fait que les fibres constituant les tissus fins sont écrasées par la dépression exercée. Les drains supplémentaires obtenus par la rétification sont alors détruits par l'écrasement résultant de la mise sous vide. Un autre essais a été réalisé en remplaçant la couche de 25 tissus médiane par une couche de feutre décrit précédemment, ceci afin d'obtenir un matériau plus épais. On observe une vitesse de propagation du front de résine plus rapide de 9% dans le cas utilisant un tissu et un feutre rétifié comparé au cas utilisant un feutre et un tissu brut. En comparaison aux 30 matériaux bruts, la longueur de diffusion de la résine par rapport à son point d'introduction après figeage de la résine est également accrue de 12% lorsque les matériaux rétifiés sont utilisés.EXAMPLE 2 The compression technique was also studied by placing a layer of thermally treated linen felt as previously described between two layers of thermoplastic polymer nonwoven (PLA (poly lactic acid) on the one hand and polyethylene). somewhere else). The layer overlay is heated beyond the plasticizing temperature of the polymers and then placed between the plates of a hydraulic press. After cooling the homogeneous plates are obtained. Of course, if a mold and a punch are applied in place of the flat plates of the press of the three-dimensional parts will be obtained. EXAMPLE 3 This improvement in the homogeneity of the composite was also observed in pultrusion using an I-profile and, as reinforcement base, twisted hemp strands (roving). These locks were used raw and heat-treated (retified) according to the same protocol as described above. There is a significant decrease in the average kilometric resistance of wicks: from 8.9 to 5.4 km respectively for raw hemp wick and reworked hemp wick, a decrease of 39%. Medium Kilometer Resistance (RKM) is defined as the number of kilometers of wire required to suspend a wire to break under its own weight. It is determined on a Tenso Rapid Uster Example n ° 4 The degradation of the mechanical properties of the wick can be compensated by increasing the rate of torsion of this one in the rough state, this in order to avoid the phenomenon of breakage of wicks during of their draw in the line of pultrusion. Another alternative is to combine metal or synthetic reinforcing fibers with plant wicks. In order to confirm our observations, we made pieces using fine linen threads with a thickness of 0.375 mm and performed longitudinal air-flow molding tests. Three layers of fabric are stacked to avoid edge effects. A vacuum of 0.8 bar is used to aspirate catalyzed Scott BaderTM orthophthalic unsaturated polyester resin 904LVK. After 12 minutes of infusion, the resin front freezes 35 cm from the point of introduction, whether or not the tissues used have been reshaped. The similar behavior of the two materials results from the fact that the fibers constituting the fine fabrics are crushed by the depression exerted. The additional drains obtained by the rétification are then destroyed by the crushing resulting from the evacuation. Another attempt was made by replacing the middle tissue layer with a previously described felt layer to obtain a thicker material. A faster resin front propagation rate of 9% is observed in the case using a fabric and a reshaped felt compared to the case using felt and raw fabric. In comparison to the raw materials, the diffusion length of the resin with respect to its point of introduction after the resin has set is also increased by 12% when the reshaped materials are used.

Un autre essais a été réalisé avec un échantillon moulé par infusion longitudinale sous vide d'air dans les mêmes conditions que ci-dessus a été réalisé en empilant cette fois 6 couches de tissus pour favoriser la diffusion et obtenir une 5 plaque suffisamment grande pour y découper des éprouvettes de caractérisation mécanique selon la norme 1S0527. La résine polyester insaturée. La résine Polyester insaturée orthophtalique 904LVK de Scott BaderTM catalysée a été employée. Le module en traction de ce composite s'établit autour de 10 7800MPa soit 24% de plus que le module obtenu avec un même composite intégrant un tissu identique non rétifié. 15 20Another test was carried out with a longitudinally infusion-molded sample under vacuum under the same conditions as above was achieved by stacking this time 6 layers of tissue to promote diffusion and obtain a sufficiently large plate for cut out mechanical characterization test pieces according to standard 1S0527. Unsaturated polyester resin. Scott BaderTM catalyzed orthophthalic unsaturated polyester resin 904LVK was used. The tensile modulus of this composite is around 7800 MPa or 24% more than the module obtained with the same composite incorporating an identical unreformed fabric. 15 20

Claims

REVENDICATIONS1. Process for the production of a composite based on a lignocellulosic raw material comprising: a) a step of rétification of said lignocellulosic raw material, b) a step of impregnation of the re-worked ligno-cellulosic material obtained at step a) with a binder, and c) a step of shaping the re-treated and impregnated lignocellulosic material obtained in step b), said method being characterized in that said lignocellulosic raw material consists of plant fibers 15 structured with respect to each other.

2. Method according to claim 1, characterized in that said plant fibers constituting the lignocellulosic raw material consist of long fibers. 20

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that said plant fibers are structured in the form of a fabric, a knit, a felt, a strip, a sheet, a braid, of a wick. 25

4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said fibers are selected from cotton fibers, flax, hemp, ramie, nettle, jute, abaca, alfa, kapok, coconut, genet, henequen, kenaf, papyrus, maguey, agave, sisal, yucca, straw, nettle, carrot, bamboo or papaya.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said step of rétification a) is carried out by heating at a temperature between 170 and 300 ° C.

6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that said impregnation step b) is carried out by bringing the lignocellulosic material into intimate contact with at least one binder.

7. The process according to claim 6, characterized in that said binder consists of a thermosetting polymer.

8. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said shaping step c) is carried out by infusion, compression, RTM (Resin Transfer Molding), extrusion, by rolling, by calendering, by pultrusion, by low pressure injection or by filament winding.

9. Composite obtained by carrying out the process according to any one of the preceding claims.

10. Use of a composite according to claim 9 for the manufacture of doors, poles, carpentry profiles, windows, flat or textured panels, covers, rails, beams, cleats.