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Article de référence | Réf : RE350 v1

Propriétés barrières
Nanoparticules cellulosiques : propriétés et applications à l'emballage

Auteur(s) : Alain DUFRESNE

Relu et validé le 30 nov. 2021

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RÉSUMÉ

L'intérêt pour la nanocellulose croît de façon exponentielle. Au cours de la dernière décennie, ce nanomatériau biosourcé a été essentiellement utilisé dans les nanocomposites pour ses propriétés de renfort. Ses dimensions à l'échelle nanométrique et sa capacité à former un réseau enchevêtré nanoporeux ont cependant favorisé l'émergence de nouvelles applications à haute valeur ajoutée. L'emballage est une application potentielle de la nanocellulose. Des propriétés mécaniques, optiques et barrières prometteuses sont des caractéristiques encourageantes.

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ABSTRACT

Cellulosic nanoparticles - Properties and applications for packaging

The interest in nanocellulose has increased exponentially. During the last decade, this bio-based nanomaterial was essentially used in nanocomposites for its reinforcing properties. Its nano-scale dimensions and ability to form a strong entangled nanoporous network have encouraged the emergence of new high added value applications. Packaging is a potential application field of nanocellulose. Promising mechanical, optical and barrier properties are encouraging characteristics.

Auteur(s)

  • Alain DUFRESNE : Professeur en chimie des matériaux - Laboratoire de génie des procédés papetiers (LGP2-UMR5518), Institut polytechnique de Grenoble

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Emballage, nanotechnologie

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : Matériaux

Domaines d'application : Emballage

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité :

Centres de compétence :

Industriels :

Autres acteurs dans le monde : Bio Vision Technology Enterprises Inc., Borregaard Chemcell, CelluForce, Innventia, Melodea, Stora Enso, UPM Fibril cellulose

Contact : [email protected]

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KEYWORDS

packaging   |   nanoparticles   |   molecular systems   |   nanocellulose   |   nanotechnology   |   packaging   |   packing   |   biomaterials   |   Food packaging   |   nanocrystal   |   barrier properties

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re350

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7. Propriétés barrières

L'intérêt principal de la nanocellulose s'est longtemps focalisé sur les propriétés mécaniques de ces nanoparticules et des nanocomposites qu'elle permet d'obtenir.

Cependant, on assiste à un intérêt croissant pour les propriétés barrières des films de nanocellulose, ou de ses nanocomposites, en raison de la tortuosité produite par les nanoparticules, comme illustré sur la figure 11.

En effet, en raison de leurs dimensions, le rapport surface/volume de ces nanoparticules est nettement supérieur à celui des microparticules.

La plupart des matériaux utilisés pour les emballages alimentaires sont essentiellement issus de polymères pétrochimiques non biodégradables. La principale raison de leur utilisation est due à leur facilité de mise en forme, leur faible coût, et leurs excellentes propriétés barrières, notamment aux liquides. Ces performances ne sont, cependant, pas toujours valables pour la vapeur d'eau, les odeurs, aromes et parfums. En outre, la faible perméabilité de la cellulose peut être accentuée par la nature hautement cristalline des nanoparticules de cellulose et de leur capacité à former un réseau percolant dense.

De plus, si des interactions particule/polymère fortes existent, ces petites particules ont une plus grande capacité de liaison avec le polymère environnant, réduisant ainsi la mobilité des chaînes segmentaires interfaciales, et donc la diffusivité du pénétrant.

7.1 Films 100 % cellulose

Les propriétés barrières de films de nanocellulose ont essentiellement été étudiées pour les MFC. Cela montre le plus grand potentiel envisagé pour la MFC dans le secteur de l'emballage, tandis que les NCC sont davantage destinés à des applications composites.

HAUT DE PAGE

7.1.1 Perméabilité à la vapeur d'eau

La sensibilité d'un matériau à la diffusion de la vapeur d'eau s'exprime sous forme de perméabilité à la vapeur (WVP) ou taux de transmission...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MOON (R.J.) -   Nanomaterials in the forest products industry.  -  McGraw-Hill Yearbook in Science & Technology. Chicago, p. 225 (2008).

  • (2) - DUFRESNE (A.) -   Nanocellulose : from nature to high performance tailored materials.  -  Walter De Gruyter GmbH, Berlin/Boston (2012).

  • (3) - HERRICK (F.W.), CASEBIER (R.L.), HAMILTON (J.K.), SANDBERG (K.R.) -   *  -  J. Appl. Polym. Sci. Polym. Symp., 37, p. 797 (1983).

  • (4) - BOLDIZAR (A.), KLASON (C.), KUBAT (J.), NÄSLUND (P.), SAHA (P.) -   *  -  Intern. J. Polym. Mat., 11, p. 229 (1987).

  • (5) - HENRIKSSON (M.), HENRIKSSON (G.), BERGLUND (L.A.), LINDSTRÖM (T.) -   *  -  Eur. Polym. J., 43, p. 3434 (2007).

  • (6) - PÄÄKKÖ (M.), ANKERFORS (M.), KOSONEN (H.), NYKÄNEN (A.), AHOLA (S.), ÖSTERBERG (M.), RUOKOLAINEN (J.), LAINE (J.), LARSSON (P.T.), IKKALA (O.), LINDSTRÖM (T.) -   *  -  Biomacromolecules,...

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