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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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Alain DUFRESNE : Professeur en chimie des matériaux - Laboratoire de génie des procédés papetiers (LGP2-UMR5518), Institut polytechnique de Grenoble
INTRODUCTION
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
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MOTS-CLÉS
emballage nanoparticules nanosystème molécukaire nanocellulose nanotechnologie Emballage conditionnement biomatériaux emballage alimentaire nanocristaux propriétés barrières
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Propriétés mécaniques
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4. Propriétés rhéologiques des suspensions
Le comportement rhéologique des suspensions de nanocellulose est une caractéristique importante car, après déstructuration de la fibre, un comportement de type gel est observé, même à très faible concentration (typiquement 2 %). La viscosité du milieu est donc une bonne indication du niveau de déstructuration.
Les nanoparticules cellulosiques présentent une haute surface spécifique, associée à une densité importante de groupements hydroxyles de surface qui influencent leurs interactions, soit à l'état liquide sous forme de suspension, soit à l'état sec sous forme de film.
Par ailleurs, le comportement rhéologique des suspensions joue un rôle important dans bon nombre de procédés de mise en œuvre.
4.1 Cellulose microfibrillée
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Un comportement pseudo-plastique ou rhéofluidifiant est observé pour les suspensions de MFC et le gel devient très fluide lorsqu'il est fortement cisaillé. Par ailleurs, ces suspensions présentent un comportement thixotropique. Le module de conservation en cisaillement de ces suspensions dépend très fortement de la concentration en MFC, et peut être ajusté sur une large gamme (environ cinq ordres de grandeur) en modifiant la concentration dans une fenêtre relativement étroite (figure 6).
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L'évolution de la viscosité d'une suspension de MFC (1,5 %) a été étudiée en fonction du taux d'oxydation de la cellulose . Aucun effet n'a été rapporté pour des taux de carboxyle inférieurs à 500 μmol · g–1. Par contre, pour des taux plus élevés, une diminution de la viscosité a été observée, même si le taux de fibrillation est amélioré.
Ce phénomène a été attribué à une répulsion électrostatique résultant de la présence d'un niveau élevé de groupements carboxyles ionisés à la surface des fibrilles. L'influence de nombreux paramètres, tels que la concentration, la température, la force ionique et le pH sur le comportement rhéologique de...
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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).
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(5) - HENRIKSSON (M.), HENRIKSSON (G.), BERGLUND (L.A.), LINDSTRÖM (T.) - * - Eur. Polym. J., 43, p. 3434 (2007).
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(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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