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Revêtement de surface : des films bio-sourcés anti-UV, transparents, nanostructurés et ultrafins

Un groupe de scientifiques coordonné par Véronique Aguié-Béghin a récemment développé un procédé de fabrication de films ultrafins, transparents, absorbeurs d'UV, auto-supportés ou non, hydrophobes, homogènes et stables, à base d'un mélange de nanocristaux de cellulose et de polymères de lignine qui sont des matériaux biosourcés. Des partenaires industriels sont recherchés pour développer et valoriser cette technologie brevetée .

Les emballages alimentaires au quotidien: leurs propriétés doivent à la fois préserver les qualités organoleptiques de l'aliment et garantir l'innocuité, l'hygiène et la recyclabilité.. © Inra, WEBER Jean
Mis à jour le 22/07/2013
Publié le 16/07/2013

Les films anti-UV sont en général des films composites formés de matrices de polymères synthétiques intégrant des substances de nature inorganique absorbant les UV qui sont susceptibles de présenter un indice de réfraction élevé dans le visible, ce qui conduit à une forte diffusion des rayonnements, ainsi qu'à un blanchissement systématique de la matrice dans laquelle ils sont incorporés. Des films anti-UV autosupportés (épaisseur > 10µm) ont été fabriqués à partir de lignine (dont la structure phénolique absorbe les UV) extraite de fibres de bois durs et de viscose mais avec un procédé de fabrication complexe pour obtenir des films transparents à 80% dans le visible utilisables dans le domaine de l’emballage des aliments.

Le groupe de recherche coordonné par le Dr. Aguié-Béghin a récemment développé une nouvelle génération de films ultrafins, absorbeurs d'UV et transparents à base d'un mélange de nanocristaux de cellulose (NCC) et de polymères de lignine qui sont issus de la biomasse renouvelable. Le procédé de fabrication de ces films comprend :

  1. la mise en solution de la lignine dans un mélange solvant organique/eau,
  2. la dispersion de la solution de lignine dans une suspension colloïdale de NCC,
  3. le dépôt de cette solution sur un support/substrat approprié de manière à former un film liquide à sa surface,
  4. le séchage par évaporation du film liquide.

Les films ainsi produits ont pour propriétés d’être nanostructurés, auto-supportés ou non, hydrophobes, homogènes, ultrafins (˂ 30 µm), stables, absorbeurs d'UV et transparents au spectre optique visible.

Les chercheurs ont démontré qu’il est possible de contrôler l'épaisseur de tels films ainsi que leur transparence et leur capacité à absorber dans le spectre UV en faisant varier le rapport massique NCC/lignine ou en faisant varier la quantité de lignine dans les films. Ils suggèrent que la lignine s'adsorbe à la surface des NCC, principalement par l'intermédiaire de liaisons non covalentes. La modulation de ces interactions mises en jeu entre la lignine et la surface des NCC par l’ajout d’un agent réticulant permet un étalement optimisé des polymères de lignine au sein du film. Cette dispersion accroît ainsi les propriétés absorbantes de la lignine dans le film avec une bonne tenue à l’eau.

Les films selon l'invention peuvent être appliqués sur une très grande variété de types de substrats de nature minérale, organique, métallique ou composite, comme par exemple le verre, le quartz ou la silice, des substrats en matières plastiques comme le polypropylène et le polyéthylène, les feuilles d'aluminium ou encore le bois.

Les applications industrielles de ces films anti-UV concernent le revêtement de surfaces dans les secteurs du verre et de l’optique, de l’agroalimentaire (emballage), de la filière bois (revêtement protecteur extérieur), etc.
INRA Transfert recherche des partenaires industriels pour développer et valoriser cette technologie brevetée (WO2012/156652 déposée par l’INRA et l’Université de Reims Champagne-Ardenne) par la concession de licence ou d’option de licence adossée à un programme de R&D.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Véronique AGUIE-BEGHIN UMR FARE - Fractionnement des AgroRessources et Environnement
Chargée de valorisation INRA Transfert :
Nathalie TURC (01 42 75 92 93)

En savoir plus

  • Hambardzumyan A, et al., Natural organic UV-absorbent coatings based on cellulose and lignin: designed effects on spectroscopic properties. Biomacromolecules. 2012 Dec 10;13(12):4081-8