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Perfectionnements aux compositions thermoplatiques organiques.
La présente invention se rapporte à des compositions thermoplastiques organiques perfectionnées et à leur préparation. et à des compositions à utiliser pour traiter des matières thermo- plastiques. Plus spécialement, l'invention est relative à des compositions thermoplastiques organiques en grains contenant de très faibles proportions d'autres Matières, et à la préparation de telles compositions-
Des matières thermoplastiques organiques en grains ont déjà été mélangées à de faibles proportions d'autres matières, par exemple d'agents antistatiques et antioxydants, en chauffant la matière thermoplastique pour la ramollir et en y incorporant la petite quantité d'autres matières.
Ce procédé est non seulement
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long, irais utilise des machines coûteuses et freine souvent la fourniture des compositions en question. Ce problème est parti- culîèrement sérieux dans le cas de l'addition d'agents antista- tiques au polyéthylène (les polymères normalement solides de l'éthylène). La fabrication et le traitement normaux du poly- éthylène ne comportent -aucun stade où ces agents peuvent être facilement incorporés dans la proportion voulue et il a donc fallu effectuer cette incorporation sous la forme d'une phase de trai- tement séparée et de longue durée.
D'autre part, le nombre des applications du polyéthylène dans le domaine des articles ménagers, matières d'emballage et matières décoratives augmente sans cesse, et il est particulièrement désirable dans ces applications qu'un agent antistatique soit présent dans le polyéthylène.
Un but particulier de l'invention est donc de procurer une matière thermoplastique en grains, mélangée de façon prati- quement uniforme à une très faible proportion d'une'autre matière, ce mélange étant obtenu facilement et rapidement. D'autres buts ressortiront de la suite de la description.
Suivant la présente invention, une composition compre- nant une matière thermoplastique organique et une faible proportion d'une substance susceptible de modifier les propriétés physiques ou chimiques de cette matière, est caractérisée en ce qu'elle comprend des granules de matière thermoplastique organique et, répartie de façon pratiquement uniforme à la surface de ces gra- nules, une poudre obtenue en incorporant à la substance modifiante, une substance en poudre fine,
pratiquement inerte du point de vue chimique à l'égard de la substance modifiante et de la matière thermoplastique organique*
La présente invention procure également un procédé de préparation d'un mélange d'une matière thermoplastique orga- nique en grains avec une faible proportion d'un autre ingrédient qui modifie les propriétés physiques ou chimiques de la matière thermopastique, suivant lequel on incorpore cet autre ingrédient à
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une substance en poudre fine, pratiquement inerte du point de vue chimique à l'égard de la matière thermoplastique et de l'autre ingrédient, de façon à obtenir un mélange en poudre meuble et on agite, on baratte ou on mélange de façon semblable,
la matière thermoplastique en grains à la quantité requise de mélange en pou- dre jusqu'à ce que celui-ci se soit déposé de façon pratiquement uniforme sur les surfaces des granules.
Dans certains cas, la matière à ajouter à la matière thermoplastique en grains est elle-même une poudre fine, et peut être alors facilement mélangée à la substance en poudre fine par un des procédés connus. Toutefois, dans de nombreux cas, et parti- culièrement celui des agents antistatiques les plus actifs pour le polyéthylène et de nombreuses autres matières thermoplastiques organiques, cette matière est un liquide huileux, une graisse ou un solide cireux, et il est surprenant de constater que des ma- tiares incapables par elles-mêmes de former une poudre meuble peuvent être incorporées aux substances en poudre, particlièremen lorsque ces dernières sont pratiquement sèches, souvent à raison de 60% en poids et même plus, sans diminuer de façon significative la mobilité de la poudre.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, une composition convenant pour modifier les propriétés d'une matière thermoplastique organique comprend une poudre meuble contenant un liquide, une graisse ou une substance cireuse, incapable de for- mer par elle-même une poudre meuble, mais capable de modifier les propriétés physiques .ou chimiques d'une matière'organique thermo- plastique, et en mélange intime avec ce liquide, graisse ou sub- stance cireuse, une substance en poudre fine, pratiquement inerte au point de vue chimique à l'égard de la matière thermoplastique organique et du liquide, graisse ou substance cireuse.
Ces compo- situons peuvent être préparées en mélangeant la substance en poudre à 'agent modifiant, en broyant ensemble ces substances dans un Broyeur "edge runner 1'ou un broyeur à boulets ou dans un mélan-
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geur semblable. La substance en poudre est de préférence séchée avant l'emploi, par exemple en la chauffant dans un four à air.
Il' est particulièrement important de faire sécher la poudre si celle-ci doit -être mélangée à plus de 30% d'une substance li- quide ou grasse.
Parmi les agents antistatiques, et améliorant le glisse- ment les plus efficaces pour le polyéthylène, beaucoup sont des liquides, des graisses ou des solides cireux; la présente in- vention est donc particulièrement utile pour l'incorporation de ces matières au polyéthylène. Parmi -ces'agents antistatiques et améliorant le glissement, des composés particulièrement.efficace:
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sont les produits de condensation cL'oxyde d'éthylène avec des al- cools a11)hatique. itlsoluble:s àans,1".ead ou des; acides gras insolu- bles dans l'eau.
Des composés particulièrement préférés sont ceux ! ,.. . ' '
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qu'on obtient en faisant réagir d 8 'raz 12, moles d'pxyde, d',éthylène avec 1 môle d'un alcool-aliphatique insoluble j4enµ l'eau;' l'emploi de ces composés en.;mélaa.ge.avg'$1 p.thxnâ raison, de 0;01% à 0,20% en 'poids "du polyéthylène,, et'àq;lqÉÉ,]fs, ia demande de " . 1 1 1 1 r brevet anglais n 8059/54.
D'atit,rs agents antistatiques et .. > . ,.l agents d'amélioration du glissement utiles sont les .éthers alkyl-
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aryliques de 'POlYlYCOl' décrits, comme agents antistatiques ',' ternes pour le polyéthylène dans la demande de brevet anglais. n
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1473/53¯' " ,"
Des matières en poudre fine susceptibles d'être utilisées dans le procédé de l'invention.comprennent les matières connues com- me poudres'meubles pouvant,servir de charges dans des matières ther- moplastiques.
On peut citer'par exemple la silice hydratée, le talc le silicate d'aluminium, le silicate de calcium, le carbonate de calcium activé, le sulfate de baryum, le carbonate de magnésium, l'argile, les terres d'infusoires; la cellulose alpha et le noir de fumée.
Lorsqu'on désire ajouter un pigment en poudre à la matièr' thermoplastique, celui-ci peut constituer le véhicule en poudre fine pour l'agent modifiant ou peut être.mélangé à ce véhicule
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en poudre fine utilisé suivant l'invention
Lorsqu'on n'attache pas d'importance à la transparence de la matière themroplastique la quantité de la substance en pou- dre utilisée et sa granulométrie moyenn nesont critiques que dans la mesure où elles peuvent compromettre au delà des limites admis- sibles les propriétés physiques des objets moulés ou autres, obtenus à partir de là matière thermoplastique.
Lorsqu'on désire ne pas modifier sensiblement la transparence de la matière thermo- plastique, il est toutefois préférable d'incorporer à la substan- ce en poudreautant d'agents antistatiques ou autres qusil est possible de le faire sans diminuer le caractère meuble de la pou- dre et de réduire au,tant que possible la granulométrie maximum de celle-die de préférence de telle sorte qu'elle ne dépasse pas 1 mincrjn Une granulmétrie réduite non seulemnt que les par micron.
Une granulométrie réduite évite non seulement que les ticules puissent être vues à 1'oeil nu dans les objets faits à partif des compostns mais assume également la répartition uni-. forme et sans difficultes d'une quantité Minimum de mélange en pou- dre sur les. surf aces des grannules La 'quantité de mélange en poudre utilisée ne peut en aucun cas'! être une quantité plus élevée que celle qui peut être retenue sous forme de revêtement à la sur- ' face des granules, à moins que.la. poudre restante soit enlevée du mélange finaletqu'on tienne compte de cette . élimination pour calculer la quantité d'agent antistatique ou autre à ajouter.
Dans la fabrication de compositions dé polyéthylène avec des agents antistatiques suivant le procédé de l'invention, la quantité optimum de l'agent peut être déterminée par des expériences puisqu'elle dépend de l'activité de l'agent particulier choisi; cette activité peut être légèrement affectée par la matière en poudre utilisée comme véhicule, et dans ce cas, la quantité d' agent à utiliser sera un peu plus grande que celle qui était incor- porée jusqu'à présent au polyéthylène en l'absence de la matière en poudre.
Cette quantité ne peut être suffisamment grande pour apparaître sous forme d'efflorescences à la .surface des objets pré-
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parés à partir de la composition ou, lorsqu'une pellicule est pré- parée à partir de ces compositions, pour bloquer des couches' aj centes de la pellicule:
Le procédé de la présente invention,est utile lorsau'on désire obtenir des compositions de matières thermoplastiques organiques généralement produites sous forme de grains et par exemple le polyéthylène, le chlorure de polyvinyle, le chlorure de polyvinylidène le polyméthyl-méthacrylate, le polyméthyl-alpha- chloracrylate, le polystyrène, les copolymères de butadiène, et des substances potentiellement thermodurcissables lorsqu'elles sont à l'état thermoplastique, par exemple des'résines phénol- et urée-formaldéhyde. Comme on l'a indiqué plus haut, le procédé est particulièrement utile pour obtenir des compsitions de polyéthylè' ne convenant pour tous les proc.édés de fabrication.
Les composition: peuvent être utilisées par exemple pour faire des moulages par . compression, injection ou extrusion; pour l'extrusion sous forme . de revêtements de fils métalliques de tubes, de pellicules sans support ou de feuilles, ou en enduits sur du papier ou du.tissu; pour obtenir des feuilles calandrées ou des objets creux par mou- lage et soufflage.
Le.invention est illustrée mais non limitée par les exemples qui suivent, où toutes les.parties sont en poids.
EXEMPLE 1 On ajoute à 6 parties de " Hisil" une poudre de silice hydrate très fine, 1,5 partie d'un produit de condensation de 1 mole, de dodécanol avec 9,5 moles d'oxyde d'éthylène produit qui a l'aspect d'une graisàe à la température normale. On broie le mélange dans un broyeur " edge runner " pendant .-1 heure pour obtenir un mélange en poudre meuble. On baratte alors 2.000 par- tics de polyéthylène En grains d'un poids moléculaire moyen de 32,000 avec 7,5 partie du mélange en poudre. On continue à mélan- ger pendant µ heure et on constate alors que les granules de poly- éthylène sont uniformément revêtus du mélange d'agent antistatique et de poudre.
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Les granules de polyéthylène ainsi revêtus sont moulés par injection pour obtenir des disques de 4-le pouces (11,6 cm) de diamètre et de 1/16 pouce d'épaisseur (1,5 mm). Ces échantillons moulés par injection ne conservent aucune trace de la poudre ajoutée; ils sont identiques aux échantillons moulés dans des conditions semblables avec du polyéthylène non traité.
Après une période de conservation de 48 heures, les disques traités ont une tendance beaucoup plus réduite à attirer la poussière sur leurs surfaces, et une résistance sensiblement accrue à acquérir une charge électrostatique par frottement.
EXEMPLE 11
On reprend le procédé de l'exemple I, mais en ajoutant 2 parties d'un pigment rouge au mélange d'agent'antistatique et de poudre et on baratte le tout avec le polyéthylène. La présence du mélange antistatique ne modifie nullement la pigmentation du polyéthylène. Les disques moulés par injection à partir de cette matière pigmentée possèdent des propriétés antistatiques analogues à celles décrias pour les échantillons de l'exemple I, et ne pré- sentent aucune effluorescence de pigment.
EXEMPLE 111
On fait sécher une certaine quantité de " Hisil " dans un four à circulation d'air maintenu à 105 C pendant 24 heures, et pendant ce temps une quantité d'humidité correspondant à une perte de poids de 11% est chassée.
On ajoute à 40 parties de " Hisil anhydre., 60 parties d'un produit de condensation de 1 mole de dodécanol avec 9,5 moles d'oxyde d'éthylène. On transforme le mélange en une poudre meuble en le broyant dans un broyeur " edge runner " pendant 20 minutes.
On baratte 2,5 parties de ce mélange avec 2000 parties de granules de polyéthylène pendant 20 minutes. Les granules sont alors revêtus de façon pratiquement uniforme du mélange en poudre.
Ce polyéthylène traité est transformé en pellicule par un procedé d'extrusion ordinaire à vis. Le produit glisse
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beaucoup mieux et a beaucoup moins tendance à acquérir une charge électrostatique par simple frottement.
EXEMPLE IV
On mélange intimement-du " Hisil " anhydre préparé comme dans l'exemple III avec le même agent antistatique en tra- vaillant les ingrédients en quantités égales dans un broyeur " edge runner " pendant 20 minutes.
On utilise alors ce mélange meuble d'agent antistatique et de poudre fine pour revêtir uniformément des granules de poly- éthylène. On ajoute à 2000 parties de polyéthylène 3 parties du mélange préparé et on mélange le tout en barattant dans un récipiert approprié pendant 20 minutes.
Ce polyéthylène traité est alors moulé par injection sous la forme de disques de 4/9 pouces de diamètre et 1/16 pouce d'épaisseur. Ces disques moulés par injection ont un aspect identique à celui de moulages analogues préparés à partir de polyéthylène non traité 'dans des conditions de moulage identi- ques, mais ont une tendance nettement ..réduite à acquérir une charge électrostatique par frottements EXEMPLE V.-
On sèche dans un four à 105 C pendant 24 heures du " Tufknit " une forme finement divisée de silicate de calcium, de façon à lui faire perdre une quantité d'humidité correspondant à une perte de poids de 11%. La poudre sèche est mélangée'en quanti- tés égales à l'agent antistatique utilisé dans les exemples I et II dans un broyeur " edge runner" pendant 20 minutes.
Un mélange en poudre meuble est ainsi formé.
On ajoute 3 parties du mélange en poudre à 2000 parties de granules de polyéthylène et on baratte le mélange dans un récipient approprié pendant 20 minutes. A l'issue de cette période, les granules sont uniformément revêtus du mélange.
La matière ainsi traitée est transformée en pellicule par extrustion. Le produit est semblable à un produit obtenu à par-
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tir de polyéthylène non traité, mais a une tendance beaucoup plus réduite à acquérir et retenir une charge électrostatique. la pelli- cule préparée à partir du polyéthylène traité glisse également beau- coup mieux.
EXEMPLE VI
On fait sécher dans un four à circulation d'air mainte- nu à 150 C pendant 2 heures, une certaine quantité de " Manosil " A.S. 7, une forme finement divisée de silicate d'aluminium dont la granulométrie ne dépasse pas 45 millimicrons, ce qui lui fait per- dre une quantité d'humidité correspondant à une perte de poids de
10%
On ajoute à 100 grammes de ce silicate d'aluminium séché dans un broyeur" edge runner ", 100 grammes d'un produit de con- densation de 1 mole de dodécanol avec 9,5 moles d'oxyde d'éthylène à l'état liquide et on continue à mélanger pendant 10 minutes.
On ajoute alors 3 parties du produit, qui se présente sous la forme d'une poudre 1 meuble, à 2000 parties de granules de polyéthylène dans un récipient approprié, et on baratte le mélange jusqu'à ce que les granules aient acquis un revêtement superficiel uniforme de poudre.
Le polyéthylène traité est alors moulé par injection en disques d'e 4 pouces de diamètre et 1/16 pouce d'épaisseur.
Après un intervalle de 6 heures, ces moulages ont une résistivité Superficielle fortement réduite (de l'ordre de 1011 comparée à plus de 1014 pour le polyéthylène non traité) et par conséquent une plus grande résistance au développement d'une charge électro- statique.
EXEMPLE VII
On ajoute 3 parties du mélange en pon dre meuble prépar-.; comme décrit dans l'exemple VI, à 1000 parties de granules de pol.y- styrène On baratte ensuite les deux matières dans un réipient appropire jusqu'à ce que le polystyrène soit recovet4 d'une couche uniforme de poudre.
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Les granules traités sont alors moulés par compression pour obtenir une feuille de 5 pouces x 5 pouces x 1/16 pouce (126 x 126 x 1,5 mm). La feuille, traitée est conservée pendant 24 heures,après quoi elle présente une tendance réduite à acquérir une charge électrostatique par simple frottement.
REVENDICATIONS
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¯¯¯¯¯¯-----..¯¯¯----------- 1 Composition comprenant une matière, ,thermoplastique
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organique .et une faible proportion d-4une''lstibstance capable de modifier les propriétés physiques ou chimiques de cette matière, caractérisée en ce qu'elle, comprend des granules de matière .ther- mo;astique organique et, repartie de façon pratiquement uniforme ' sur les surfaces de ces granules, une'poudre obtenue en incorporant la substance modifiante a une substance en poudre fine,,pratique-
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ment inerte du .point de vue ç3,aque à'''l'gard de'.la'substance ino- difiante et de iamatiéne thermoplastique organique.' .,' .
..= . Composition suivant la revendication 1,/.éàrlètérisàe ., en ce que la substance modifiante est une substance, liquide, ou cireuse, ouanalogue aune graisse.
3 Composition suivant la 'revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que la poudre ne contient pas plus de 60% en poids de la substance modifiante.
4.- Composition suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la substance modifiante est un agent antistatique.
5. - Composition suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la granulométrie maximum de la substance en poudre fine ne dépasse pas 1 micron.
6. - Composition suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la substance en poudre fine est de la silice hydratée.
7. - Composition suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 1 à 5, caractérisée en ce que la substance en poudre fine
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est,du silicate de calcium.
8.- Composition suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 1 à 5, caractérisée en ce que la substance en poudre fine est du silicate d'aluminium.
9.- Composition suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 1 à 5, caractérisée en ce que la substance en poudre fine est,un pigment ou contient un pigment.
10.- Composition suivant l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la matière organique thermoplastique est le poly héthylène
11.- Composition suivant la revendication 10, caractérie sée en ce que la substance modifiante est un produit de condensa- tion d'oxyde d'éthylène avec un alcool aliphatique insoluble dans l'eau ou.un acide gras insoluble dans l'eau.
12 Composition suivant la revendication 10, caractéri- sée en ce que la substance modifiante est un éther alkyl-arylique de polyglycol.
13.- Procédé de préparation d'un mélange d'une matière thermoplastique organique sous forme de grains avec une faible proportion d'un autre ingrédient qui modifie les propriétés physi- ques ou chimiques de la matière thermoplastique, caractérisé en ce qu'on incorpore cet autre ingrédient à une substance en poudre fine pratiquement inerte du point de vue chimique à l'égard de la matière thermoplastique et de l'autre ingrédient, de façon à obtenir un mélange en poudre meuble, et on agite, on baratte ou on mélange de façon semblable la matière thermoplastique en grains à la quantité voulue de mélange en poudre jusqu'à ce que celui-ci se soit déposé de façon pratiquement uniforme sur les surfaces des grains.
14. - Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la substance en poudre fine est séchée par chauffage avant d'y mélanger l'autre ingrédient.
15. - Procédé suivant la revendication 13 ou 14, caracté-
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risé en ce que la substance modifiante est une substance liquide, cireuse ou analogue à une graisse.
16.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendication: 13 à 15, caractérisé en ce que la poudre ne contient pas plus de 60% en poids de la substance modifiante.
17.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendica- tins 13 à 16, caractérisé en ce que la substance modifiante est un agent antistatique.
18.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que la granulométrie maximum de la substance en poudre fine ne dépasse pas 1 micron.
19. - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que la substance en poudre fine est de la silice hydratée..
20.- Procédé suivant l'une ,'ou'l'autre des revendication 13 à 18, caractérisé en ce que la substance en poudre fine est du silicate de calcium, ' .
21.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendication' 13 à 18, caractérisé en ce que la substance en poudre fine est du silicate d'aluminium.
22.- Procédé suivant lune ou l'autre des revendications 13 à 18, caractérisé en ce que la substance en poudre fine est un pigment ou contient un pigment.
23.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 22 caractérisé en ce que la matière thermoplastique organique est le polyéthylène.
24. - procédé suivant la revendication 23 caractérisé en ce que la substance modifiante est un produit de condensation d'oxyde d'éthylène avec un alcool aliphatique insoluble dans l'eau ou un acide gras insoluble dans l'eau.
25. - Procédé suivant la revendication 23, caractérisé en ce que la substance modifiante est un éther alkyl-arylique de polyglycol. '
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26.- Procédé de préparation d'un mélange comprenant une matière thermoplastique organique et un agent antistatique en substance comme décrit ci-dessus avec référence à chacun des exem- ples.
27.- Composition convenant pour modifier les propriétés d'une matière thermoplastique organique, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une poudre meuble comprenant un liquide ou une substance cireuse ou analogue, à une graisse, incapable de for- mer par elle-même une poudre meuble, mais susceptible de modifier les propriétés physiques ou chimiques d'une matière thermoplastique organique, et, en mélange intime avec elle, une substance en poudre fine pratiquement inerte du point de vue chimique à l'égard de la matière thermoplastique organique et de la matière liquide, cireuse ou analogue à une graisse.
28.- Composition suivant la revendication 27, caracté- risée en ce que la substance en poudre fine a une granulométrie maximum ne dépassant pas 1 micron.
29,-- Composition suivant la revendication 27 ou 28, ca- ractérisée en ce que la substance en poudre fine est de la silice hydratée.
30.- Composition suivant la revendication 27 ou 28, ca- ractérisée en ce que la substance en poudre fine est du silicate de calcium.
31 Composition. suivant la revendication 27 ou 28, ca- ractérisée en ce que la substance en poudre fine est du silicate d'alujminium
32. - Composition suivant l'une ou l'autre des revend+- cations 27 à 31 caractérisée en ce que l'agent modifiant est un' agent antistatique pour le polyéthylène.
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33.- Composition suivant l'une ou l'autre des re- vendications 27 à 32 et en substance comme décrit dans 1'un ou, :'autre des exemples cités.