Production d’écomatériaux composites de haute performance

L’usine Kruger de Trois-Rivières a démarré en avril 2014 une usine préindustrielle d’une capacité de 5 tonnes par jour de filament de cellulose (FC) de pâte thermomécanique ou Kraft. Ces FC ont des propriétés de résistance mécaniques exceptionnelles, une densité faible (légère) en plus d’avoir une coloration relativement neutre. Nous obtiendrons ainsi à partir de ressources renouvelables, le bois, de nouveaux matériaux biosourcées. De plus, le procédé de fabrication est vert puisqu’il n’utilise aucun produit chimique ni enzyme et ne produit pas de rejet (rendement de 100%). Il sera nécessaire de combiner ces FC avec des polymères plastiques afin d’obtenir des matériaux composites pouvant être utilisés dans divers domaines dont l’emballage, l’automobile, aviation, les équipements industriels, etc. Nous allons d’abord combiné ces FC à des polymères pétroliers conventionnels tels que le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE) et le polyuréthane (PU). CE premier choix est justifié par une mise en marché plus rapide et pour combler les besoins à court terme de Albany international qui utilise déjà ces matières de base (Courroie, monofilament, composite pour l’industrie aéronautique). De plus, la disponibilité et le prix des polymères biodégradable de source renouvelable ne permet pas de développer un marché à court terme. Par exemple, le PE coûte environ de 1000-2000$/tonne comparativement à 3300-5000$/tonne pour l’acide polylactique (PLA). Dans un deuxième temps, nous utiliserons différents polymères dont des polymères biodégradables tels que le polyvinylalcool (PVA), l’acide polylactique et le polyhydroxyButyrate (PHB). Il est bon de noter que le PHB est de source bactérienne et produit dans nos laboratoires à partir des effluents de Kruger. Ce dernier développement a été possible grâce au financement du CRIBIQ dans le cadre d’un projet antérieur. Nous développerons également des composites de thermodurcissable (époxy, polyester) afin de remplacer les fibres de verres par les FC plus légères.

Les FC sont plutôt polaires et hydrophiles tandis que les polymères plastiques sont, dans la plupart des cas apolaire et hydrophobes. Il sera donc nécessaire de modifier chiquement la surface des FC afin des rendent compatibles avec la matrice polymérique du composite et faciliter leur dispersion. Ces modifications devront respecter les principes de la chimie verte afin d’obtenir une empreinte écologique minimale. Nous pourrons par la suite utiliser l’ extrudeuse à double rotation du CRML afin de fabriquer des granules pouvant être commercialisé par Kruger. Par la suite, la production de plus grande quantité et de produits industriel sera possible chez Albany international. L’usine pré- industrielle de Kruger, l’ extrudeuse à double rotation de l’UQTR et le laboratoire de recherche de Albany assureront un transfert technologique aisé vers l’échelle industrielle.Le projet est innovant sur plusieurs facettes:
1) La FC est un produit unique disponible pour une première fois à l’échelle pilote, Ces FC ont une morphologie unique leurs confèrent des propriétés mécaniques exceptionnelles et sont chimiquement modifiable contrairement à la nanocellulose cristalline.
2) Nous produirons de nouveaux matériaux composites à partir de polymère classique. Ces composites seront plus résistants que ceux renforcé à la fibre de verre, plus léger et auront un contenu de source renouvelable.
3) À plus long terme, des polymères biodégradables de souce renouvelable à 100%