CH678184A5 - - Google Patents

Description

  
 



  La présente invention se rapporte à une composition à base de téréphtalate de polyéthylène (ou PET), de préférence du PET de récupération, ainsi qu'à un procédé de fabrication d'articles en mousse rigide utilisant cette composition et aux articles ainsi obtenus. 



  Depuis quelques années, l'accumulation des déchets de PET, notamment d'articles employés comme emballages, par exemple sous la forme de bouteilles pour le commerce de boissons, pose de graves poblèmes aux autorités. En effet, le recyclage du PET n'est pas autorisé directement pour des emballages destinés à des produits consommables, alors que les procédés mis au point pour la réutilisation de ce matériau sous forme de fibres pour le rembourrage de vêtements n'offre pas des possibilités suffisantes pour absorber la grande quantité notamment de bouteilles en PET utilisées. 



  D'autre part, on sait également qu'il serait souhaitable à terme du moins de remplacer, dans le domaine de la construction des bâtiments, les panneaux isolants en polystyrène expansé, lesquels présentent le grave inconvénient de dégager une forte fumée noire en brûlant. 



  Les présents inventeurs se sont donc proposés de fournir un procédé de fabrication d'articles en mousse, notamment de panneaux isolants pour la construction, qui utilise les déchets de téréphtalate de polyéthylène récupérés, et qui permette ainsi à terme de remplacer les  panneaux isolants en polystyrène expansé. Toutefois, il s'est avéré qu'en pratique le PET ne pouvait pas être utilisé tel quel pour la réalisation de mousses, étant donné que sa viscosité à l'état fondu était trop faible. 



  Un des buts de la présente invention consiste donc à fournir une composition à base de téréphtalate de polyéthylène qui puisse être utilisée pour la fabrication d'articles en mousse stable, c'est-à-dire qui présente une viscosité plus élevée à l'état fondu que le PET lui-même. 



  Le but précité est atteint grâce à la composition selon l'invention qui comprend du téréphtalate de polyéthylène modifié par réaction avec un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel. 



  Un second objet de cette invention consiste en un procédé pour la préparation de la composition précitée, dans lequel faire réagir un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel sur du téréphtalate de polyéthylène à une température comprise entre 250 et 300 DEG C. 



  Un troisième objet de cette invention consiste en un procédé de fabrication d'un article en mousse qui comprend l'introduction dans une extrudeuse de téréphtalate de polyéthylène sec et d'un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel en une quantité de 0,5 à 5% en poids, le traitement du mélange à une température comprise entre 250 et 300 DEG C pour obtenir par réaction chimique une composition de téréphtalate de polyéthylène modifié ayant une viscosité élevée, et l'extrusion de ce mélange sous la forme d'un article en mousse. 



  On sait que le PET est un polymère de condensation linéaire et qu'il se comporte comme un matériau thermoplastique typique ayant une faible viscosité à l'état fondu. Les présents inventeurs ont constaté qu'en faisant réagir ce PET avec une faible quantité d'un anhydride polycarboxylique, on obtenait une composition ayant à l'état fondu une  viscosité beaucoup plus élevée que le PET non modifié. On pense qu'il y a formation d'une structure réticulée tridimensionnelle par réaction de l'anhydride avec les groupes hydroxyles libres que présentent les chaînes de PET. 



  Il a d'autre part été constaté que, dans certains cas, une augmentation supplémentaire de la viscosité pouvait être obtenue par addition subséquente ou simultanée d'un alcool polyfonctionnel. 



  Enfin, il faut relever que le PET utilisé doit être séché préalablement, ceci par des techniques conventionnelles, par exemple celles utilisées dans la fabrication des bouteilles en PET, jusqu'à une teneur en eau d'environ 0,01%. En effet, le PET est un matériau hygroscopique et, à la température de la réaction, il est facilement hydrolysé en présence d'eau. Une telle hydrolyse conduirait alors à des scissions de la chaîne polymérique et par conséquent à une diminution considérable de la masse moléculaire du polymère et par là de sa viscosité. 



  Un des aspects essentiels de l'invention consiste en la possibilité de fabriquer des articles en mousse en une seule opération, la modification chimique du PET étant effectuée directement dans l'extrudeuse, et de pouvoir utiliser des déchets de PET, par exemple des bouteilles simplement récupérées, broyées et séchées. En pratique, les déchets de PET séchés peuvent être préalablement mélangés avec l'anhydride et éventuellement le polyalcool avant son introduction dans l'extrudeuse; selon une variante, les déchets séchés de PET sont introduits dans le cylindre de l'extrudeuse de la manière habituelle par la trémie, puis l'anhydride éventuellement additionné de polyalcool est introduit par une ouverture dans le cylindre de l'extrudeuse. 



  Comme anhydride polycarboxylique, on peut utiliser dans la  présente invention par exemple le dianhydride pyromellitique ou l'anhydride trimellitique. 
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  Comme alcool polyfonctionnel, on peut utiliser notamment du pentaérythritol, du triméthylolpropane, du glycérol, etc. 



  En ce qui concerne la quantité d'anhydride, on utilise généralement entre 0,1 et 5% en poids, de préférence environ 0,5 à 1%, alors que l'alcool lorsqu'il est présent ne dépasse pas environ 2% en poids (entre 0,1 et 2%), de préférence 0,3 à 0,5%. 



  Enfin, en ce qui concerne l'extrusion sous forme de mousse rigide, on utilise des agents moussants ou gonflants usuels, tels que le 5-phényl-tétrazole ou un azodicarbonamide, des gaz tels que l'azote et le gaz carbonique, ou des liquides volatils tels que le pentane ou un chlorofluorohydrocarbure. 



  L'invention sera maintenant illustrée en référence aux exemples suivants, dans lesquels les % sont exprimés en poids. 


 Préparation du PET sec 
 



  Les déchets de PET, provenant de bouteilles pour boissons,  de films, de fibres, etc. sont broyés dans un broyeur à couteaux pour obtenir des particules passant à travers une grille à mailles de 5 mm. Le PET ainsi broyé est ensuite séché dans un séchoir-trémie jusqu'à une teneur maximale en eau de 0,01%. 


 Exemple 1 
 



   Le matériau de base obtenu comme indiqué ci-dessus à l'état sec a été mélangé dans un mélangeur horizontal à ruban avec 0,5% de dianhydride pyromellitique, et 0,5% de 5-phényltétrazole a été ajouté comme agent gonflant. 



  Le mélange a ensuite été introduit dans une extrudeuse à double vis co-rotative de type "L.M.P RC41/EP 132 mm", puis extrudé à une température de 265 DEG C à travers une buse à filière plate pour produire un panneau expansé. 


 Exemple 2 
 



  Le matériau de base obtenu comme indiqué précédemment a été introduit de façon conventionnelle à partir de la trémie dans le cylindre d'une extrudeuse à trois ouvertures d'entrée ou hublots. 



  Le dianhydride pyromellitique a été introduit dans le cylindre à travers le premier hublot, à raison de 0,5% du matériau de base. Du pentaérythritol a été introduit dans le cylindre à travers le deuxième hublot, à raison de 0,3% du matériau de base, et du 5-phényltétrazole a été introduit dans le cylindre à travers le troisième hublot, à raison de 0,4% du matériau de base. 



  Puis, la composition a été extrudée à une température de 275 DEG , à travers une filière plate, pour produire un panneau expansé. 


 Exemple 3 
 



  Le PET sec préparé a éte mélangé avec 0,75% de dianhydride pyromellitique et 0,375% de pentaérythritol, puis le mélange a été introduit dans une extrudeuse "LMP RC 41/EP". L'extrusion a été conduite à 270 DEG C avec de l'azote comme gaz d'injection, afin d'obtenir un panneau de mousse rigide. 



  Les panneaux en mousse rigide à cellules fermées ou panneaux expansés obtenus dans les exmples ci-dessus par le procédé selon l'invention présentent des caractéristiques mécaniques et d'isolation telles qu'ils sont parfaitement appropriés pour être utilisés dans la construction de bâtiments, par exemple en remplacement des panneaux en polystyrène expansé. En effet, ils présentent notamment une meilleure résistance mécanique aux chocs (ils sont moins cassants) que ces derniers, en plus de l'avantage constitué par le fait que, contrairement au polystyrène, le PET ne produit pas de dégagement de fumées nocives en brûlant. Bien entendu, comme dans le cas des panneaux en polystyrène expansés, on peut les rendre ininflammables en ajoutant des agents retardateurs de flamme.

   Enfin, grâce au fait que la présente invention permet l'utilisation de déchets de PET, les panneaux obtenus sont en outre moins coûteux que ceux en polystyrène. 

Claims (11)

1. Composition thermoplastique présentant une viscosité suffisante à l'état fondu pour être utilisable dans la fabrication d'un produit expansé, caractérisé par le fait qu'elle comprend du téréphtalate de polyéthylène modifié par réaction avec un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel.

2. Procédé pour la préparation de la composition selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on fait réagir du téréphtalate de polyéthylène avec 0,1 à 5% en poids d'un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel à une température comprise entre 250 et 300 DEG C.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la quantité de téréphtalate de polyéthylène est de 0,5 à 1% en poids.

4.

Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on ajoute simultanément ou subséquemment à la réaction de 0,1 à 2% d'un alcool polyfonctionnel, de préférence 0,3 à 0,5%.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le polyalcool est choisi parmi le pentaé- rythritol, le triméthylolpropane et le glycérol.

6. Procédé pour la fabrication d'un article en mousse rigide qui comprend l'introduction dans le cylindre d'une extrudeuse de téréphtalate de polyéthylène et d'un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel en une quantité 0,1 à 5% en poids, le traitement du mélange à une température de 250 à 300 DEG C pour obtenir par réaction chimique dans ledit cylindre une composition de téréphtalate de polyéthylène modifié ayant une viscosité élevée, et l'extrusion de ce mélange sous la forme d'un article expansé.

7.

Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que l'anhydride est choisi parmi ceux de l'acide pyromellitique et de l'acide trimellitique.

8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on ajoute au mélange un agent gonflant.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'agent gonflant est choisi parmi des gaz, tels que l'azote et le gaz carbonique, des composés tels que le 5-phényltétrazole et un azodicarbonamide, et des liquides volatils tels que le pentane et un hydrocarbure chlorofluoré.

10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que le téréphtalate de polyéthy lène utilisé comme matière première est constitué par des déchets récupérés, broyés et séchés.

11. Article en mousse de téréphtalate de polyéthylène modifié obtenu par le procédé selon l'une des revendications 6 à 10. 1. Composition thermoplastique présentant une viscosité suffisante à l'état fondu pour être utilisable dans la fabrication d'un produit expansé, caractérisé par le fait qu'elle comprend du téréphtalate de polyéthylène modifié par réaction avec un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel. 2. Procédé pour la préparation de la composition selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on fait réagir du téréphtalate de polyéthylène avec 0,1 à 5% en poids d'un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel à une température comprise entre 250 et 300 DEG C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la quantité de téréphtalate de polyéthylène est de 0,5 à 1% en poids. 4.

Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on ajoute simultanément ou subséquemment à la réaction de 0,1 à 2% d'un alcool polyfonctionnel, de préférence 0,3 à 0,5%. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le polyalcool est choisi parmi le pentaé- rythritol, le triméthylolpropane et le glycérol. 6. Procédé pour la fabrication d'un article en mousse rigide qui comprend l'introduction dans le cylindre d'une extrudeuse de téréphtalate de polyéthylène et d'un anhydride d'acide carboxylique polyfonctionnel en une quantité 0,1 à 5% en poids, le traitement du mélange à une température de 250 à 300 DEG C pour obtenir par réaction chimique dans ledit cylindre une composition de téréphtalate de polyéthylène modifié ayant une viscosité élevée, et l'extrusion de ce mélange sous la forme d'un article expansé. 7.

Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que l'anhydride est choisi parmi ceux de l'acide pyromellitique et de l'acide trimellitique. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on ajoute au mélange un agent gonflant. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'agent gonflant est choisi parmi des gaz, tels que l'azote et le gaz carbonique, des composés tels que le 5-phényltétrazole et un azodicarbonamide, et des liquides volatils tels que le pentane et un hydrocarbure chlorofluoré. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que le téréphtalate de polyéthy lène utilisé comme matière première est constitué par des déchets récupérés, broyés et séchés. 11. Article en mousse de téréphtalate de polyéthylène modifié obtenu par le procédé selon l'une des revendications 6 à 10.