Upscaling Surface Treatments on Polylactic Acid (PLA) Exclusion Nets for Sustainable Agriculture

Ce mémoire explore la mise à l'échelle du traitement hydrophobe sur des filets d'exclusion en acide polylactique (PLA), qui offrent une alternative durable aux pesticides et aux filets en polyéthylène à base de pétrole utilisés dans l'agriculture. Les filets en PLA sont attrayants en raison de leur nature biosourcée et compostable, mais leur hydrophilie pose des défis pour les applications extérieures, entraînant une dégradation plus rapide en favorisant les croissances bactériennes et fongiques sur les cultures. Un processus de cristallisation induite par solvant en deux étapes, appelé Dip-Dip-Dry (DDD), a été développé dans notre laboratoire pour conférer des propriétés quasi-superhydrophobes au PLA en créant une surface rugueuse qui repousse l'eau. Le traitement DDD fonctionne en deux étapes sur du PLA amorphe. Le polymère est trempé dans un solvant déliant les chaînes en surface puis plongé dans un bain de coagulant pour créer un repliement de ces chaines et les figer. Dans le cas d’un matériau cristallin, une préchauffe est nécessaire pour donner de la mobilité aux chaines et faciliter l’action du solvant en surface. La mise à l'échelle de ce traitement sur les fils de PLA a présenté des défis en raison de la mobilité limitée des chaînes provoquée par la tension appliquée pendant le processus bobine-à-bobine, ce qui a entravé la formation de la rugosité de surface. Diverses stratégies ont été explorées, notamment l'introduction d’une longueur additionnelle de fil pour donner du jeu dans le montage et permettre la réorganisation des chaînes lors du préchauffage, assurant ainsi la texturation de la surface. Il a été constaté que la température de préchauffage et la longueur supplémentaire du fil influençaient la création de la morphologie de surface. Une augmentation du rétrécissement et de la rugosité de surface se produit au-dessus d'une température critique (environ 125 °C pour le fil multifilament et 140 °C pour le fil monofilament), identifiée entre les points de recristallisation et de fusion. Cette augmentation du rétrécissement est linéairement dépendante de la longueur additionnelle donnée. Lors de la caractérisation manuelle de la longueur supplémentaire, il a été montré qu’avoir en entrée le double de la longueur en sortie permettait d’avoir une surface texturée tout en conservant des propriétés mécaniques acceptables. Les essais sur le setup en continu ont montré que les paramètres devaient être ajustée et contrôlés précisément pour éviter les ruptures de fil. Enfin, d’autres recommandations pour la mise à l'échelle du processus et d'autres procédés ont été discutés pour produire commercialement des filets de PLA hydrophobes.