les breves innovation n° 112

GROUPE FRANÇAIS D'ÉTUDES ET D'APPLICATIONS DES POLYMÈRES
Juin 2015
LES BREVES INNOVATION N° 112
Informations rassemblées et compilées par A. Momtaz
1. Nouveaux PRODUITS, nouveaux Matériaux
Une percée en matière de développements de composites rigides et
résilients, à matrice polymère
L'UNAM développe un polymère innovant qui stimule la régénération
de la peau
New thermoset plastics simple to recycle
2. Techniques de synthèse: matières premières, procédés, outils
Des microparticules polymères complexes
3. Techniques de MISE en ŒUVRE et ADDITIFS de formulation
TenasiTech secures additional $509,000 funding to bring scratch
resistant acrylics to the world
Quelques nouveaux additifs pour les plastiques
Evonik bets on success of 3D-printed insoles startup
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Juin 2015
4. Polymères biosourcés, biopolymères, biocarburant
R.A.S.
5. APPLICATIONS des Polymères
a. Systèmes intelligents
R.A.S.
b. Polymères pour l’électronique
R.A.S.
c. Revêtement de surface
R.A.S.
d. Energie
Vers un photovoltaïc 100% organique
Bon vent pour les plastiques
e. Transport
R.A.S.
f. Bâtiment, construction
Un papier-peint en kevlar
g. Textile
Les textiles électroniques
BGF Industries Releases Innovative Thermoplastic Composite Material
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h. Médical, santé
Polymeric Nanocarrier to Increase Effectiveness of Anticancer Drugs
Produced in Iran
6. Techniques d'ANALYSE de calcul et de CARACTERISATION, études
TOXICOLOGIQUES
R.A.S.
7. RECYCLAGE, ENVIRONNEMENT, REGLEMENTATIONS
Une technologie de recyclage des composites thermoplastiques
8. Enseignement et Recherche
R.A.S.
9. ECHOS de l'INDUSTRIE
Solvay to develop all-plastic engine for concept car
GROUPE FRANÇAIS D'ÉTUDES ET D'APPLICATIONS DES POLYMÈRES
Juin 2015
LES BREVES INNOVATION N° 112
Informations rassemblées et compilées par A. Momtaz
1. Nouveaux PRODUITS, nouveaux MATERIAUX
Une percée en matière de développement de composites rigides et
résilients, à matrice polymère
Les matériaux composites présentant à la fois une grande rigidité et une résilience
élevée sont très demandés, surtout sur le marché des composites pour le secteur
automobile, en croissance exponentielle. La combinaison de ces deux caractéristiques
n’est pas évidente pour ce type de matériaux. Le doctorant Yentl Swolfs résout le
dilemme dans sa thèse 'Hybridation de composites auto-renforcés : Modélisation et
vérification d’un nouveau concept d’hybride’.
Le dilemme rigidité/résilience
La rigidité et la résilience sont deux paramètres essentiels des matériaux. La rigidité est
la résistance d’un matériau aux petites déformations élastiques. La résilience mesure la
quantité d’énergie qu’un matériau peut absorber avant qu’il ne casse. Malheureusement
les matériaux composites présentant une forte rigidité ont souvent une faible résilience
et vice-versa. C’est ce qu’on appelle le dilemme rigidité/résilience.
La plupart des composites à matrice polymère contiennent des fibres de verre ou de
carbone, et se positionnent de ce fait comme des matériaux très rigides mais peu
résilients. Le polypropylène (PP) auto-renforcé constitue peut être une alternative à ce
problème. Ce matériau est composé de fibres de PP dans une matrice de PP, ce qui
entraîne une rigidité limitée mais cependant une grande résilience. Le PP auto-renforcé
de même que les composites à matrice polymère traditionnels présentent donc tous ce
dilemme rigidité/résilience.
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Le dilemme rigidité/résilience au niveau des composites : Ils sont soit rigides mais cassants, soit résilients mais
souples ; le comportement recherché serait une combinaison entre une grande rigidité et une résilience élevée
Résolution du dilemme par l’hybridation
De nombreuses recherches ont été menées pour résoudre ce dilemme. L’une des
stratégies possibles serait l’hybridation entre une fibre cassante et une fibre ductile. Les
fibres ductiles ont un allongement à la rupture élevé et sont résilientes, tandis que les
fibres cassantes présentent un faible allongement à la rupture. Dans sa thèse de
doctorat, Yentl Swolfs a examiné si les hybrides de PP auto-renforcés et de fibres de
carbone, sont à même de résoudre le dilemme rigidité/résilience. Ces deux types de
fibres peuvent être mélangés à différents niveaux : entre couches, au sein de la couche et
au sein du fil. L’étude des différentes formes de mélange est essentielle, étant donné que
de façon générale, plus le mélange des différentes fibres est prononcé, meilleures sont
les propriétés mécaniques. La forme de mélange au sein du fil produit le meilleur
mélange, mais elle est difficile à produire et est donc chère. L’étude a montré que la
forme de mélange au sein de la couche constituait le juste milieu.
Formes de mélange d’hybridation pour lesquelles la forme entre couches (à gauche)
présente de moins bonnes propriétés mécaniques que la forme au sein de la couche (au
milieu) ou que la forme au sein du fil (à droite), mais elle est toutefois plus simple à
produire et donc moins chère
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La difficulté de l’hybridation des composites auto-renforcés réside dans la grande
différence de rigidité et d’allongement à la rupture entre les deux fibres. Lorsque les
fibres de carbone se rompent pour un allongement appliqué de 2 %, il se libère une
grande quantité d’énergie. Cette énergie doit se dissiper d’une manière ou d’une autre et
peut ainsi occasionner des dommages au PP auto-renforcé. Il est dès lors essentiel de
bien contrôler le phénomène par une conception intelligente du composite hybride.
Pour une fraction volumique importante de fibres de carbone, il se libère beaucoup
d’énergie et il se produit inévitablement des dommages au niveau du PP auto-renforcé.
Pour moins de 7 % de fibres de carbone ajoutés au PP auto-renforcé, en termes de
volume, il est possible de maintenir un allongement à la rupture de 20 %. Ceci aboutit à
un composite avec une rigidité raisonnable et un allongement à la rupture de 20 %, ce
qui permet d’échapper au dilemme rigidité/résilience.
Diagramme tension-allongement de composites auto-renforcés hybrides, pour lesquels l’allongement à la rupture élevé
du PP auto-renforcé est conservé lorsque la fraction volumique en fibres de carbone est inférieure à 11 %
Applications
Dans le cadre du projet HIVOCOMP, deux modèles de démonstration en composites
auto-renforcés hybrides ont été réalisés : une valise Samsonite et un panneau vertical de
banquette arrière d’une voiture Lancia Y. La valise Samsonite hybride démontre que
malgré la présence de fibres de carbone rigides continues, il est toujours possible de
thermoformer une pièce complexe. Grâce à la combinaison unique entre la rigidité et la
résilience, on obtient un matériau présentant un potentiel élevé pour toutes sortes
d’applications, non seulement pour des bagages, mais aussi pour le secteur automobile
et les articles de sport.
Valise Samsonite réalisée en PP auto-renforcé hybridé de fibres de carbone
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Conclusion
Grâce à la conception intelligente de composites hybrides auto-renforcés, il est possible
de résoudre le problème rigidité/résilience. Ceci implique de contrôler soigneusement
la quantité de fibres cassantes, la distribution des fibres et la force de liaison. Du fait que
les composites hybrides auto-renforcés peuvent être fabriqués en des durées de cycle
courtes, de 1 à 2 minutes, ils constituent un matériau idéal pour des réductions de poids
dans le secteur automobile. En outre, les modèles développés permettent de prédire les
effets synergétiques de l’association de fibres cassantes et ductiles.
Sirris vient d’achever récemment un projet de recherche concernant le PLA (Polylactic
acid ou acide polyactique) auto-renforcé, en collaboration avec le Centexbel et le RWTH
d’Aix-la-Chapelle. Le PLA auto-renforcé est totalement bio et différents essais ont
montré, en outre, qu’il peut constituer une alternative durable très prometteuse au PP
auto-renforcé. Le consortium examine en ce moment sous quelles conditions de projet le
développement de ce matériau pourrait être poursuivi. Intéressé(e) ? N’hésitez pas à
contacter Linde De Vriese !
Cette thèse de doctorat a été financée par l’IWT dans le cadre du projet européen
HIVOCOMP.
Source : Sirris (12-06-2015)
L'UNAM développe un polymère innovant qui stimule la régénération
de la peau
A partir d'acide gallique, un composé organique présent notamment dans les pommes,
les noix ou les feuille de thé, un groupe de chercheurs de la faculté de Chimie de
l'Université Nationale Autonome du Mexique (UNAM), a réussi à synthétiser un
polymère soluble dans l'eau, semi-conducteur, antioxydant et antimicrobien. Les travaux
de l'équipe consistent à soumettre des monomères naturels à des processus
biocatalytiques afin d'obtenir des macromolécules ayant diverses propriétés optoélectroniques.
Grâce à ces propriétés, la nouvelle molécule, appelée poly (acide gallique), pourrait être
utilisées dans les domaines de l'électronique, de la médecine et de l'agroalimentaire. Les
scientifiques réalisent notamment des tests en collaboration avec l'Institut National de
Réhabilitation (INR) pour développer une pellicule qui stimulerait la régénération de la
peau de patients brulés jusqu'au 3ème degré. Le polymère agirait alors comme
antibactérien.
La méthode de synthèse de la molécule est actuellement en cours de brevetage et fait
partie du Programme de Promotion des brevets et de l'innovation (Programa de
Fomento al Patentamiento y la Innovacion - Porfopi) qui cherche à stimuler l'innovation
technologique au sein de l'UNAM.
Source : www.bulletins-electroniques.com/actualites/78745.htm/htdig_noindex
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New thermoset plastics simple to recycle
Thermosetting polymers that can be easily
recycled have been developed by an international
team of researchers. The team hopes that the work
will prove useful in the electronics industry, where
it could allow simpler recovery of high value
components from a circuit board, and reduce the
volume of waste plastic that ends up in landfill.
Unlike thermoplastics, in which the polymer chains
are not chemically bonded to one another,
thermosetting polymers are highly cross-linked, so
the chains can’t be untangled when the polymer is
heated.
A scanning electron microscopy image of the new
ultra-strong polymer reinforced with carbon
nanotubes© IBM
This crosslinking gives them better physical strength and chemical stability – qualities
valued in industries from microelectronics to aeronautics – but it also makes them
extremely difficult to recycle, so large quantities are thrown away.
Jeanette García at IBM Almaden Research Center, US, and colleagues designed and
synthesised two new classes of thermosetting polymer from difunctional amine
monomers that polymerise into a triangular network in a paraformaldehyde
condensation reaction. At temperatures around 50ºC, flexible polymers cross-linked by
hemiaminal dynamic covalent networks (HDCNs) are produced. At higher temperatures,
stronger, more brittle polymers linked by rigid triazine links are formed. One such
material, poly(hexahydrotriazine) (PHT) is one of the strongest thermosets known and
was made even stronger by incorporating 2–5% carbon nanotubes into it.
Model polymerisation process of the new thermoset plastics that proceeds via a hemiaminal intermediate©
Science/AAAS
While remaining completely inert in neutral or basic conditions or in mildly acidic
environments such as citric acid, both the HDCN polymer links and the triazine links can
easily be hydrolysed by strong acids. ‘Theoretically, the number of times you can do this
is infinite because you are going back to the monomer,’ explains García. ‘You can then
use that monomer to repolymerise into whatever material you want. The chemistry is
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going to be the same and the properties of the polymer will be identical to what you'd
get if you had done it for the first time.’
Hatsuo Ishida of Case Western Reserve University, US, describes the work as ‘a
groundbreaking proof of concept’ although he believes the specific materials
demonstrated here would probably be unattractive to engineers. For example, he says,
the PHT fails at only 1% strain, which would make it problematic as a matrix material in
a fibre-reinforced composite. ‘You need to have the resin fail after the fibre fails,
otherwise you will not be able to utilise the fibre strength fully,’ he says. ‘From that point
of view, this matrix polymer is far too brittle.’
At lower temperatures a more flexible polymer is formed but at higher temperatures a stronger thermoset is created©
Science/AAAS
Source : http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/05/new-thermoset-plasticssimple-recycle
2. Techniques de synthèse: matières premières, procédés, outils
Des microparticules polymères complexes
Des chercheurs développent une technique de photolithographie qui permet de maîtriser
les formes tridimensionnelles de microparticules.
La forme des microstructures et microparticules, qui détermine leurs propriétés, est un
facteur clé dans les techniques de microfabrication.
Les chercheurs du KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology)
développent une technique pour produire des microstructures et microparticules
polymères complexes au travers d'une photolithographie top-down par un processus de
réaction-diffusion dynamique.
Ils se basent sur le fait que, dans une polymérisation radicalaire, l'oxygène inhibe la
réaction. Sa diffusion d'une zone à l'autre sous l'effet des UV modifie donc de manière
significative la distribution spatiale des microstructures tridimensionnelles polymères
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et leur vitesse de croissance.
Par conséquent, la croissance des microstructures peut être contrôlée par la maîtrise
d'un gradient de concentration en oxygène au cours de la photolithographie. En outre, le
contrôle pas à pas des gradients chimiques créés spontanément par les réactions de
photopolymérisation permet le contrôle de leur composition.
Ainsi, le profil de gradient contrôlé dans des conditions dynamiques et défini par le
rapport entre la vitesse de diffusion de la vitesse de réaction, ainsi que par les conditions
aux limites et détermine les caractéristiques de forme, de taille et de composition des
microparticules.
La facilité d'utilisation de cette technologie et sa flexibilité ouvre de nouvelles
opportunités pour la microfabrication et pour l'étude des relations entre formes et
fonctions dans les matériaux.
La technique peut avoir des applications très pratiques. Par exemple, des
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microparticules de forme pyramidale ou conique peuvent être utilisées comme
microaiguilles contrôlables à distance pour injecter des médicaments sur une surface
cible; en les dotant d'un moment magnétique permanent, leurs mouvements de rotation
et de translation peuvent être commandées indépendamment par un champ magnétique
extérieur.
Source: Sirris (19-06-2015), http://www.nature.com
3. Techniques de MISE en ŒUVRE et ADDITIFS de formulation
TenasiTech secures additional $509,000 funding to bring scratch
resistant acrylics to the world
TenasiTech has been awarded a major grant from the Australian Government to bring its
nano-additives for acrylic glass to the global market.
As a recipient of support under the Australian Government’s Accelerating
Commercialisation program, TenasiTech will receive AU$509,000 to complete the
marketing phase of its radical approach to toughen the surface of acrylic glass.
CEO, Richard Marshall, said, “We are thrilled by the support offered by this grant.
Companies are showing strong interest in having more durable, glossy surfaces inside
cars, around computer screens and in the many other uses for acrylic glass. This is
something we offer in a simpler and cheaper way than the current coating techniques.”
TenasiTech has developed an additive product, SOLID-TT™, for acrylic glass to withstand
scratching and maintain its glossy appearance. The poor scratch resistance of acrylic
glass is a key barrier to the more widespread replacement of traditional glass.
Mr Marshall added, “We offer a solution which is safe, easy to incorporate and cheaper
for manufacturers of acrylic sheets and injection molded parts. What’s more, our
solution allows more design options to our customers, as the plastic can be shaped and
bent unlike our competitors.”
TenasiTech operates globally, with facilities in Australia and the US. The company owns
and controls a number of patent applications and granted patents.
Source: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=51623
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Quelques nouveaux additifs pour les plastiques
Un nouvel additif antimicrobien à base de cuivre, des pigments perlescents à base de mica
synthétique et des pigments à base de cellulose, des pigments brillants à base de verre
recouvert d'argent, des charges réfléchissant la chaleur. Des polymères chargés et
additivés grâce à un nouveau procédé d'extrusion.
Ces derniers mois, de nouveaux additifs et pigments ont été présentés dans différents
salons professionnels.
Un nouvel additif antimicrobien
Des propriétés antibactériennes sont recherchées dans une gamme de plus en plus large
d'applications. Qtek propose un nouvel additif antimicrobien à base de cuivre qu'il a
développé avec l'Université du Michigan et MTEC SmartZone. La technologie est basée
sur la libération d'ions de cuivre qui inhibent la reproduction des bactéries à partir
d'une poudre minérale - vermiculite - qui les stocke.
Des pigments perlescents à base de mica synthétique
Les pigments perlescents à base de mica naturel sont progressivement remplacés par
des perles micacées de synthèse. Ces paillettes présentent une plus grande transparence
et un niveau plus bas d'impuretés.
Elles sont fabriquées par un processus de fusion, cristallisation, refroidissement et
pulvérisation à partir de mélanges des composés de potassium, sodium, magnésium,
aluminium, silicium et fluor.
Geotech propose une gamme Geopearl Crystal de paillettes de mica synthétique
recouvertes de minces couches d'oxydes métalliques qui créent des effets d'interférence
et des effets nacrés.
Ces pigments, grâce à la pureté des paillettes, sont très brillants. Les différences de prix
entre le mica naturel et le synthétique ont tendance à s'estomper.
Des pigments à base de cellulose
Geotech propose aussi des pigments à effets spéciaux à base de cellulose, Geofiers. Ces
microfibres qui donnent des effets mats et marbrés sont disponibles en plusieurs
teintes: noir, brun, rouge, jaune, vert et bleu. Les particules sont disponibles en deux
tailles : 500 x 17 µm ou 500 x 38 µm. Elles résistent à des températures jusqu'à 300 °C
ainsi qu'au cisaillement lors de la mise en œuvre des plastiques.
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Des pigments brillants à base de verre recouvert d'argent
Platalux est la nouvelle génération de pigments de verre recouvert d'argent de Eckart.
L'éclat des particules combiné avec une nuance de couleur champagne conduit à des
effets de scintillement qu'il est possible de combiner avec d'autres pigments et colorants
transparents.
Les nouveaux pigments se distinguent par leur fort pouvoir couvrant et leur stabilité en
température jusqu'à 300 °C.
Les applications sont dans l'emballage de cosmétique, les produits de luxe, le cuir…
Des pigments réfléchissant la chaleur
Eckart offre également des pigments Energysafe, conçus pour augmenter
substantiellement les propriétés de réflectance solaire des plastiques dans des couleurs
noir, blanc, argenté et leurs combinaisons.
Les pigments réfléchissent le rayonnement infrarouge proche et ultraviolet, ainsi que la
lumière visible. Les matières plastiques qui contiennent ces pigments peuvent refléter
plus de 60% de l'énergie solaire incidente.
Les applications sont extérieures ou intérieures, par exemple en automobile.
Le grade Energysafe Lignum Brown a été conçu pour les composites bois-polymère
(WPC) dans des applications comme les terrasses en plein air; non seulement ces
pigments colorent le matériau mais réfléchissent 20% du rayonnement, réduisant ainsi
les différences de température et donc les gauchissements et déformations dans les
profilés.
Des polymères chargés et additivés grâce à un nouveau procédé d'extrusion
Zzyzx Polymers a développé un procédé mécanochimique (Solid-State Shear
Pulverization - SSSP) pour compatibiliser, encapsuler et disperser des additifs ou des
charges comme du graphène dans les plastiques. Ce processus consiste à extraire de la
chaleur au cours de l'extrusion afin de maintenir la matière plastique à l'état solide. Cela
génère des forces de cisaillement suffisantes pour briser des liaisons dans le polymère et
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créer des radicaux libres qui se recombinent ensuite pour former d'autres liaisons avec
d'autres composants du mélange. Le SSSP est une technique de mélange et de dispersion
mais aussi d'homogénéisation et de compatibilisation, les compatibilisants étant créés in
situ par liaison chimique.
Sources: Sirris (12-06-2015), http://www.qtekllc.com, http://www.geotech.nl,
http://www.eckart.net, http://www.zpolymers.com, Brevet WO2015034889
Evonik bets on success of 3D-printed insoles startup
The much-vaunted potential of mass customization by way of 3D printing is getting a bit
of traction, thanks to customer-specific insoles developed by Wiivv Wearables Inc.
(Vancouver, BC, Canada). And chemicals company Evonik Industries (Essen, Germany) is
lending a hand to the commercialization of this foot care product. A leading global
supplier of polyamide 12 for 3D printing, which is used to manufacture the insoles,
Evonik has made a minority investment in Wiivv Wearables. The investment is part of a
joint venture capital deal with Formation 8, a financial investor headquartered in Silicon
Valley, and Canadian seed investor Real Ventures. The amount of the investment was
not disclosed.
Evonik Wiivv
Starting in fall 2015, Wiivv will 3D print
biomechanically optimized insoles adapted to
customer-specific anatomies. It plans to integrate
electronic sensors into the footwear to capture and
record dynamic data, which will enable
optimization of movement sequences. Applications
include professional sports and the production of
movement profiles that, for example, can measure
and predict the degree of fatigue of industrial
workers. It may also have uses in physical therapy.
The global market for insoles is estimated at about $4.5 billion, according to information
provided by Evonik, and in the United States, it is currently growing between 4 and 5%
annually.
Wiivv is among the first companies to apply 3-D printing in individualized mass
production, says Evonik in a news release.
"Wiivv's business is an ideal match for Evonik," said Dr. Bernhard Mohr, head of Venture
Capital at Evonik. "Through our investment in Wiivv, we're supporting the market
launch of one of the first individualized mass-produced articles to be manufactured by
3-D printing. This also gives Evonik access to the highly innovative growth market for
wearables," added Mohr.
Software developed by Wiivv in collaboration with biomechanics researchers has
enabled large production runs using 3D printing. The software converts the individual
properties of the customer's foot, based on a set of three photos taken with a
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smartphone, into the three-dimensional form of biomechanically optimized insoles,
explains Wiivv. The data is fed to a 3-D printer, which can immediately begin production
of the insoles. Design and development takes only a few seconds, according to Wiivv.
Wiivv prints the insoles at a production facility in San Diego, CA, which also houses a
state-of-the art R&D lab.
Source: http://www.plasticstoday.com/articles/evonik-bets-success-3d-printedinsoles-startup-150619?cid=nl.plas08.20150629
4. Polymères biosourcés, biopolymères, biocarburants
R.A.S.
5. APPLICATIONS des Polymères
a. Systèmes intelligents
R.A.S.
b. Polymères pour l’électronique
R.A.S.
c. Revêtement de surface
R.A.S.
d. Energie
Vers un photovoltaïc 100% organique
Les technologies «couches minces» consistent à déposer
quelques microns de matériaux semi-conducteurs
métalliques sur un support bon marché, souple ou
rigide. Elles ont ouvert un nouveau champ d’applications
à certains polymères, comme les polyimides ou les
polymères fluorés, seuls capables de supporter les
températures des traitements par vaporisation sous vide
ou par laser.
L’avènement du photovoltaïque 100 % « organique » marque une nouvelle étape. Ce
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n’est plus seulement le support mais les cellules qui sont composées de deux
polymères... Lesquels sont semi-conducteurs. L’un, le polythiophène, est utilisé comme
donneur d’électrons, l’autre, de type fullerène, comme accepteur. Ils sont encapsulés
entre deux couches minces métalliques qui font office d’électrodes.
Les panneaux organiques sont fabriqués avec des
procédés d’enduction, voire d’impression en continu.
Ces techniques, plus sobres en matériaux ont permis
de réduire considérablement les coûts des panneaux.
Seule ombre au tableau, une durée de vie moindre, de
5 ans maximum et un taux de conversion de 4 à 6%
bien loin des 20 années d’énergie, avec un rendement
de 15 à 20% obtenus avec les bons vieux panneaux de
silicium.
Source : http://www.plastic-lemag.com/eco-plastiques/les-plastiques-font-le-pleindenergie/les-plastiques-sous-le-soleil-exactement
Bon vent pour les plastiques
AVEC LES COMPOSITES, L’ÉOLIEN PREND DE L’E NVERGURE
Dans le secteur de l’éolien, la filière composite a
accompagné avec une certaine fierté la course à la
puissance. La mise au point de résines epoxy ou
polyester, de mousses et de fibres adaptées aux
nouveaux procédés, comme le moulage par transfert
de résine (RTM), a permis la fabrication des pales de
plus de 70 mètres capables d’alimenter les générateurs
de 7 ou 8 MW.
Rien ne dit que ce gigantisme, de plus en plus décrié, n’ait atteint ses limites sur le plan
technique mais la prudence est de mise. D’un côté, des programmes dit de "repowering"
consistent, comme en Allemagne, à remplacer les éoliennes anciennes par de nouvelles
moins nombreuses mais plus puissantes. D’un autre, les experts savent qu’il faudra
recycler, à partir de 2034, quelques 235 000 tonnes de matériaux de pales chaque année
dans le monde.
C’est pourquoi les industriels concentrent d’ores et déjà
leurs efforts sur la formulation de matrices polymères
thermoplastiques plus faciles à recycler que les résines
thermodurcissables… Dans ce registre, les polyamides et
surtout les acryliques ont le vent en poupe. En outre, ils
faciliteront les opérations de réparation des pales très
délicates et donc très coûteuses.
UN NOUVEA U SOUFFLE AVEC LES PLASTIQUES
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Et si l’avenir de l’éolien n’était plus seulement une
question d’envergure ? Signe des temps, l’innovation se
porte plus volontiers vers des projets éoliens plus en
phase avec la vogue actuelle de l’energy harvesting.
Selon cette approche, il ne s’agit pas seulement de disposer d’installations de taille plus
modeste mais aussi de fournir une énergie de proximité, pour répondre aux besoins en
électricité éolienne dans les régions qui ne disposent pas de réseau de transmission à
grande capacité.
Dans cette perspective, la société suisse Bogga Wind Power a imaginé une turbine
verticale elliptique à trois pales en composite. Haute de 100 mètres et large de 35
seulement, elle ne développe qu’un peu plus d’un mégawatt (MW) mais génère moins de
turbulences qu’une éolienne classique de puissance équivalente… Avec une emprise
réduite de moitié !
Bien plus modeste encore mais non moins originale,
l’éolienne verticale imaginée par les ingénieurs
français de VoileO est actionnée par douze focs en PVC
pivotant autour d’un mât de 12 mètres. Avec ses 200
m² de gréement, elle ne développe que 75 kW mais,
avantage notable, n’exige pas d’autorisation compte
tenu de sa faible hauteur.
LE PLEIN D’ÉNERGIE ET DE CRÉATIVITÉ
L’idée de créer des éoliennes verticales pour produire
du courant localement stimule bien des imaginations
mais a découragé beaucoup de vocations. La difficulté
provient du régime de ces éoliennes qui est
relativement constant mais sujet à des vitesses de vent
irrégulières.
Pour résoudre ce problème, la société rhônalpine Vertéole qui fabrique des éoliennes
d'une puissance de 500 W à 20 kW destinées aux espaces urbains ou ruraux, a opté pour
un système à géométrie variable. Sphérique, sa dernière éolienne associe un générateur
en composites aimantés à des pétales rigides moulées dans une résine très résistante
qui peuvent se replier lorsque le vent est trop violent.
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Juin 2015
Écrivain voyageur, Jérôme Michaud-Larivière a décidé
de poser son sac pour planter des arbres à vent. Sur
cette essence d’un nouveau genre qu’il a mise au point
avec une dizaine de passionnés au sein de sa société
NewWind, « poussent » d’ingénieuses éoliennes
biomimétiques baptisées Aeroleaf.
Le design de chacune de ces micro-turbines en plastique ABS a été étudié pour exploiter
tous les types de vent, turbulents ou laminaires, en milieu urbain ou naturel. Disposées
sous forme d’Arbre à vent, ces éoliennes verticales légères développent une puissance
de l’ordre de 3 kW, en silence et sans grande intermittence. On peut aussi les associer,
dans d’autres configurations, en ligne sur une façade ou une clôture.
Source : http://www.plastic-lemag.com/eco-plastiques/les-plastiques-font-le-pleindenergie/bon-vent-pour-les-plastiques
e. Transport
R.A.S.
f. Bâtiment, construction
Un papier-peint en kevlar
Les militaires pourront bientôt protéger leur abri des bombes en le tapissant afin que les
murs ne s’effondrent pas.
Ce nouveau papier-peint balistique a été présenté au Pentagone lors du Departement of
Defense Lab Day.
Il s’agit d’un papier adhésif à base de polymère souple renforcé avec des fibres de kevlar.
Ces dernières sont disposées en quinconce et assurent la solidité du papier-peint. Sous
la forme de rouleaux de papier adhésif, ce papier-peint de guerre est léger et donc
facilement portable. Les soldats peuvent le déployer rapidement et recouvrir les murs
d’une pièce dans laquelle ils se sont repliés par exemple. Même si une bombe explose à
proximité, même si les murs se fissurent, le papier-peint empêchent qu’ils ne
s’effondrent et ne viennent recouvrir les hommes.
Pour l’instant, ce papier-peint est toujours en phase de développement mais son
efficacité est impressionnante (voir la vidéo). Dans le cas d’une boule qui vient frapper
un mur, sans papier-peint le mur s’effondre. Une fois recouvert du papier peint au
kevlar, le mur bien que brisé par l’impact reste debout.
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Juin 2015
Nick Boone, ingénieur de recherche mécanique du Centre R&D d’ingénierie de l’US Army
Corps of Engineer à Vicksburg (Mississippi), s’est déclaré optimiste au Huffington Post :
« Le papier-peint balistique est toujours en phase de R&D et n’a pas de nom officiel, mais
il pourrait est produit un jour et je l’espère, sauver des vies ».
Voir la video
Source: http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/un-papier-peint-en-kevlararticle_295062/?utm_source=ABO&utm_medium=alerte&utm_campaign=72/WP/VY4M
ATI
g. Textile
Les textiles électroniques
Une équipe internationale de chercheurs, menée par Helena Alves, du laboratoire
CICECO de l'Université d' Aveiro (UA) a mis au point une nouvelle technique pour
introduire des éléments électroniques en graphène, matériaux flexibles et transparents,
dans les textiles. Cela permettrait aux industriels d'incorporer des appareils numériques
dans le vêtement lui-même tels que, des téléphones, des lecteurs MP3, des GPS ou bien
des outils de surveillance médicale. Les fruits de ces recherches à fait l'objet d'une
publication dans la revue Scientific Reports du prestigieux groupe Nature en mai 2015.
Carte électronique en graphène
Crédits : Inconnus
Les textiles sont habituellement trop fragiles pour supporter les procédés de
nanofabrication impliquant notamment, des températures élevées. Aussi la nature
fibreuse des textiles rend difficile l'adhérence d'autres matériaux. Jusqu'à présent les
techniques utilisées impliquaient de grandes couches de matériaux au détriment de la
souplesse et de la transparence de tissus.
L'équipe d'Aveiro utilise le graphène en monocouche avec une croissance contrôlée en
suspension dans une solution aqueuse puis transféré dans les fibres. Ce processus se
déroule à température ambiante et un traitement de surface basé sur les ultraviolet-
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ozones irradiations augmente fortement l'adhésion aux fibres. Cette croissance
contrôlée de graphène, comprenant une monocouche de graphite, a démontré de grands
potentiels de conductivité et de mobilité d'électrons. Grâce à la transparence et la
souplesse du graphène, le toucher, la malléabilité et la couleur des tissus restent intacts.
Cette étude est menée en partenariat avec des équipes de l'UA, l'Université d'Exeter
(Royaume-Uni), l'Institut des Systèmes et d'Information pour les Microsystems et les
Nanotechnologies (Portugal), l'Université de Lisbonne et le Centre Belge de Recherche
Textile. Les recherches ont pu commencer grâce à une bourse de la Royal Society.
Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/78716.htm
BGF Industries Releases Innovative Thermoplastic Composite Material
GREENSBORO, N.C. — June 9, 2015 — BGF Industries, a global manufacturer of woven
and nonwoven materials from high performance fibers, is pleased to announce the latest
innovation in thermoplastic composite material – PolyPreg™.
PolyPreg is a woven co-mingled glass/polypropylene fabric that can be directly
consolidated with the addition of heat and minimal pressure, into a high strength
composite part. The only domestically produced composite of its kind, parts made from
PolyPreg may be used in various applications in the automotive, building, construction,
marine, military and defense, sports, leisure and transportation industries.
The material is soft and conformable to complex shapes and is available in 750 grams
per square meter (GSM) or 1500 GSM and natural or black colors.
Laminated, molded or pultruded processing conditions are recommended at a
temperature of 400°F and a cool pressure of 20 to 100 PSI, making processing easy.
With an unlimited shelf life PolyPreg requires no cold storage and can withstand
temperatures up to 300°F. UV stable in nature, the material maintains its color and form
upon exposure to sunlight and is less likely to become brittle, crack or become
discolored. Additionally, PolyPreg produces no emissions and is fully recyclable.
PolyPreg is the first product to be released in the DryPreg™ product line, a
comprehensive offering of new thermoplastic materials developed by BGF. DryPreg
products currently in development will combine other high performance fibers and
resin systems to offer a varied line of thermoplastic composite materials. Additional
products are slated for release later this year.
Source:
http://www.textileworld.com/Articles/2015/June/BGF_Industries_Releases_Innovative
_Thermoplastic_Composite_Material
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h. Médical, santé
Polymeric Nanocarrier to Increase Effectiveness of Anticancer Drugs
Produced in Iran
This dendrimer can be loaded with various types of medical molecules. The application
of this polymer may be effective in decreasing the side effects of the drugs and in
increasing their therapeutically effects.
Preventing the growth and stopping the high and unusual proliferation of cells in the
tissues of cancerous cells are the main mechanism of the majority of drugs used in
chemotherapy. In addition, a number of healthy tissues (such as blood cells, follicle cells
of hair and many of cells in digestive system) have quick growth and proliferation in
comparison with other tissues. Therefore, these tissues become the target of drugs like
tumor tissues, and side effects of chemotherapy appear in the patient’s body.
In the recent decade, polymeric nanostructures have been known as appropriate
carriers for the controlled release of drugs. The drug is attached to the polymer
structure through chemical bonds in these structures, or it is physically loaded in the
polymer matrix. Among the polymeric carriers, dendrimers are known as the best
nanostructured carriers for the drugs due to their unique properties.
This research studied the results obtained from linear-dendrimer nanostructures
containing anticancer drugs, drug release properties and their effectiveness on cancer
cells in laboratorial and living systems. Probable side effects of the nanocarriers have
been investigated too.
Based on the results, the use of linear-dendrimer copolymer systems modifies the
release of drug in the target tissue, prevents the entrance of the drug into the healthy
tissues, decreases side effects and increases the effectiveness of the drug at low dosages.
Results of the research have been published in Polymer Chemistry, vol. 6, issue 14, 2015,
pp. 2580-2615.
Source: http://www.nanotech-now.com/news.cgi?story_id=51721
6. Techniques d'ANALYSE de calcul et de CARACTERISATION, études
TOXICOLOGIQUES
R.A.S.
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7. RECYCLAGE, ENVIRONNEMENT, REGLEMENTATIONS
Une technologie de recyclage des composites thermoplastiques
Un procédé de recyclage thermomécanique des composites thermoplastiques combinant
une étape de fragmentation des pièces et une étape de ré-agglomération des fragments
pour la production en continu de plaques avec des performances mécaniques élevées.
Le marché des composites est en croissance. Les applications se rencontrent dans un
nombre toujours plus important de domaines et cette tendance devrait encore
s’accentuer dans les années à venir. Cependant la fin de vie de ces matériaux reste
problématique principalement à cause de la nature infusible des matrices
thermodurcissables.
Mais les composites à matrice thermoplastique prennent de plus en plus d'importance
sur le marché. Outre leurs avantages en termes de cadences de production nettement
plus élevées ou d'absence de solvants et donc d'émission de composés organiques
volatiles à la mise en œuvre, ils présentent des potentialités de recyclage supérieures
parce qu'ils présentent une transition liquide - solide réversible.
Le Cetim-Cermat et le Cetim ont développé une nouvelle technologie, appelée
Thermosaïc, pour leur recyclage. L'objectif est d'obtenir des matériaux de seconde vie
avec des performances mécaniques élevées par conservation de leur valeur intrinsèque
(pas de séparation de la fibre et de la matrice). Ces matériaux peuvent à leur tour être
recyclables selon le même procédé permettant ainsi un cycle en boucle fermée.
La difficulté du recyclage des matériaux composites vient du fait que ces matériaux
allient étroitement deux composants très différents - une matrice et des renforts - dont
il est important de préserver les qualités mécaniques pour leur permettre de remplir
leur rôle dans le matériau recyclé.
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La plupart des solutions de recyclage existantes sont adaptées au moulage d'une
nouvelle pièce, et doivent être mises en oeuvre sur le site de production des
pièces.
Elles ne peuvent pas s'effectuer sur un site localisé par exemple près des
gisements des matériaux à recycler.
Les savoir-faire, équipements périphériques et conditions de mise en oeuvre sont
généralement très différentes entre l'activité de recyclage et l'activité de
production de pièces moulées.
Les solutions actuelles ne sont pas adaptées à une mise en oeuvre en continu
pour produire des demi-produits de qualité constante et utilisables dans
différents procédés de moulage.
Elles entraînent une dénaturation des composites à recycler par hachage des
fibres à des dimensions de quelques mm. Le matériau recyclé perd ainsi une
grande partie de ses qualités mécaniques.
Le procédé développé par le Cetim-Cermat et le Cetim, qui est adapté tant aux chutes de
production qu'aux produits en fin de vie, comporte :
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Une étape de fragmentation des pièces - broyage par cisaillement - qui produit
des fragments dont la plus petite dimension dans le plan des fibres est entre 200
et 300 mm. Cette étape peut être suivie par des opérations de tri, nettoyage,
séchage…
Une étape de ré-agglomération des fragments sur une bande transporteuse où ils
sont soumis à une ou plusieurs étapes de tassement / chauffage à la température
de fusion de la matrice thermoplastique (230 à 270°C pour des matrices en ABS,
215 à 280°C pour des polyamides, 210 à 230°C pour du polypropylène). Il peut y
avoir rajout de renfort fibreux et/ou de liant.
La réagglomération peut se terminer par une étape de calandrage (calandrage
par rouleau, calandrage à plat ou de pressage à bande).
Le procédé produit des plaques en continu.
Source: Sirris (12-06-2015), Brevet FR3007684
8. Enseignement et Recherche
R.A.S.
9. ECHOS de l'INDUSTRIE
Solvay to develop all-plastic engine for concept car
Chemical company Solvay (Brussels, Belgium) is developing an all-plastic automotive
engine called the Polimotor 2, which will be put to the test next year when the fourcylinder, double-overhead CAM engine will be fitted in a Norma M-20 concept car to
compete at the racing of Lime Rock Park, Connecticut.
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Made from seven of its high-performing thermoplastic materials, the Polimotor 2 will
replace up to 10 metal engine components—including the water pump, oil pump, water
inlet/outlet, throttle body, fuel rail, cam sprockets and others—to demonstrate
lightweighting through metal replacement.
Norma M-20 concept car
”The Polimotor project is yet another pioneering opportunity for Solvay Specialty
Polymers to bring its innovations to the forefront and to expand its lightweighting
offerings," said Augusto Di Donfrancesco, President of Solvay’s Specialty Polymers
Global Business Unit. “Through this partnership we will further challenge our
boundaries, showing all the more that our high performance polymers offer solutions in
reducing weight, lowering fuel consumption and that they are a key contributor in
diminishing CO2 emissions.”
The first Polimotor engine was first conceived in the 1980s by U.S. engineer Matti
Holtzberg.
Source: http://www.plasticstoday.com/articles/Solvay-to-develop-all-plastic-enginefor-concept-car%20?cid=nl.plas06.20150603