Emballages : comment améliorer les propriétés thermo-mécaniques du PLA (poly lactic acid) ?
L’Equipe Chimie du végétal et physico-chimie d’ITERG travaille sur un nouveau projet de recherche en collaboration avec Henri Cramail du LCPO (Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques) et Patrice Dole du CTCPA.
Intitulé Pla2Pack, il est mené par Jamie Rubinsten.
En raison de son caractère biocompatible, le PLA est utilisé depuis de nombreuses années dans le domaie médical (fils de suture, broches orthopédiques ou galéniques). Du fait des développements technologiques et des optimisations en termes de procédé, le PLA est aujourd’hui disponible pour des marchés de grande diffusion comme l’emballage, les objets mono-usages, les fibres, etc.
Pour le secteur de l’emballage, les propriétés thermo-mécaniques du PLA se doivent encore d’être améliorées et plus particulièrement :
– moduler ses propriétés de perméabilité aux gaz (O2, CO2, H2O) pour une meilleure conservation des denrées alimentaires nécessitant soit une barrière O2 légèrement supérieure à celle d’un PLA standard (applications charcuterie ne nécessitant pas l’apport d’atmosphère modifiée), soit au contraire un contrôle de la respiration nécessitant des niveaux de perméabilité au CO2 légèrement supérieurs à ceux apportés par le PLA standard (fromages, salades 4ème gamme),
– améliorer sa résistance aux chocs à basse température,
– augmenter sa tenue à la température au-dessus de la Tg (60°C) (utilisation par exemple de l’emballage pour des plats préparés micro-ondables).
Au cours de la thèse, de nombreux additifs ont été synthétisés.
Des essais de mise en œuvre à l’échelle pilote ont été réalisés
au CTCPA. Ainsi des amides d’acides gras ont été testés en tant qu’agents nucléants pour augmenter la cinétique de cristallisation.
En parallèle, des structures de type estolides issus d’huile de ricin mais également d’huile de colza à haute teneur en érucique ont été mis en œuvre pour améliorer les performances du PLA.
Ces oligomères post-fonctionnalisés ou non avec des groupements de type époxyde ou carbonate ont été mis en œuvre dans du PLA par extrusion / moulage. Les coupelles ainsi produites sont en cours d’évaluation autant du point de vue gain en propriétés mécaniques que thermiques et propriétés barrière aux gaz. D’après les premières analyses d’allongement, les gains mécaniques semblent se confirmer pour les estolides non fonctionnalisés. Les estolides époxydés et carbonatés semblent diminuer l’effet de renfort mécanique.