[article]
| Titre : |
Etude des propriétés rhéologiques et des modifications structurales de protéines de maïs plastifiées en vue de leur impression 3D par dépôt de fil fondu |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Laurent Chaunier, Auteur ; Michèle Dalgalarrondo, Auteur ; Guy Della Valle, Auteur ; Denis Lourdin, Auteur ; D. Marion, Auteur ; E. Leroy, Auteur |
| Année de publication : |
2018 |
| Article en page(s) : |
p. 1-6 |
| Note générale : |
Bibliogr. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Catégories : |
Cisaillement (mécanique)
Dépôt de fil fondu
Impression tridimensionnelle
Maïs et constituants
Protéines végétales
Rhéologie
Viscosité
ZéineLa zéine est une classe de protéine prolamine du grain de maïs. Elle est en général produite sous forme de poudre à partir du gluten de maïs.
La zéine est utilisée dans un grand nombre d'applications industrielles et alimentaires. Historiquement, elle a été employée pour la fabrication d'une vaste gamme de produits commerciaux, dont des revêtements pour gobelets en carton ou bouchons de bouteilles de sodas, des étoffes d'habillement, des boutons, des adhésifs, des enduits et des liants. La zéine pure est incolore, inodore, sans saveur, dure, insoluble dans l'eau et comestible, ce qui la rend inestimable pour les produits alimentaires et pharmaceutiques, en concurrence avec la gomme laque. Elle est actuellement utilisée comme enrobage pour bonbons, cacahuètes, fruits, pilules et autres aliments ou médicaments encapsulés.
La zéine peut être transformée en résines et autres polymères bioplastiques qui peuvent être extrudés ou roulés en divers produits plastiques. En raison des préoccupations environnementales croissantes à propos des revêtements synthétiques et l'augmentation actuelle du prix des produits pétrochimiques, l'attention se concentre sur la zéine comme matière première de nombreuses applications de polymères non toxiques et renouvelables, en particulier dans l'industrie du papier. La zéine présente beaucoup d’intérêt concernant les coûts d'élimination des matières plastiques et celui aussi du consommateur pour les substances naturelles. Les applications potentielles dans l'agro-alimentaire sont nombreuses.
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| Index. décimale : |
532.05 Mécanique des fluides et des liquides - Dynamique (cinétique et cinématique) |
| Résumé : |
La fabrication additive d'objets sur mesure à base de biopolymères par dépôt de fil fondu (FDM) ouvre des perspectives pour des applications telles que des dispositifs biomédicaux ou des comprimés pharmaceutiques, en exploitant leurs propriétés de biocompatibilité, résorbabilité et comestibilité.
La zéine est une protéine du maïs, coproduit de l’amidonnerie. Une fois plastifiée, elle constitue un bon candidat pour le procédé FDM, sous réserve de vérifier que ses propriétés rhéologiques sont en adéquation avec le procédé, ce qui implique de déterminer les modifications structurales qui les gouvernent.
Dans ce but, nous avons étudié le comportement et la structure d’une zéine commerciale, plastifiée par extrusion avec addition de 20% de glycérol (Tg = 42°C). Les résultats montrent que le module de stockage varie de E′ > 1 GPa, à température ambiante, à une valeur inférieure à 0,6 MPa à la température de mise en oeuvre (T = 130°C), avant de s'écouler à l’état fondu avéré par G″ > G′.
Pour un temps de séjour court typique en FDM (t ≤ 5 min), les mesures en faibles et grandes déformations montrent que la viscosité de la zéine plastifiée suit un comportement rhéofluidifiant, décrit par la loi puissance ̇ , avec K = 3 kPa.sn et n ≈ 0,5. Ce comportement est proche de celui des polymères standards utilisés en FDM, comme l'ABS ou le PLA à leurs températures d'impression. Cependant, les mesures rhéologiques en dynamique montrent une évolution croissante des modules à 130°C. Pour des temps élevés (t > 1 h), cette évolution conduit à G’ > G’’ quelles que soient les fréquences appliquées, traduisant une gélification. Ce phénomène serait dû à l'agrégation des protéines et à leur réticulation par liaisons disulfure entre résidus cystéine.
L’action de plastifiants amphiphiles et l'obtention de filaments thermoplastiques par des traitements thermomécaniques de courte durée sont envisagées, afin de mieux contrôler ce phénomène et faciliter la mise en oeuvre de la zéine plastifiée par FDM. |
| Note de contenu : |
- MATERIELS ET METHODES : Matériaux et caractérisation analytique - Evaluation du comportement rhéologique des fondus à base de zéine
- RESULTATS ET DISCUSSION : Propriétés rhéologiques à l'obtention des fondus - Evolution des propriétés rhéologiques des fondus : point de gel - Caractérisation moléculaire des fondus - Propriétés rhéologiques des fondus en écoulement (régime établi en micro-mélangeur) |
| Permalink : |
https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=30826 |
in RHEOLOGIE > Vol. 33 (06/2018) . - p. 1-6
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