EP4598997A1 - Utilisation d'une composition comprenant un polymere thermoplastique halogene dans un element de toiture pour ameliorer un compromis de performances specifiques - Google Patents

Utilisation d'une composition comprenant un polymere thermoplastique halogene dans un element de toiture pour ameliorer un compromis de performances specifiques

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Publication number
EP4598997A1
EP4598997A1 EP23793441.9A EP23793441A EP4598997A1 EP 4598997 A1 EP4598997 A1 EP 4598997A1 EP 23793441 A EP23793441 A EP 23793441A EP 4598997 A1 EP4598997 A1 EP 4598997A1
Authority
EP
European Patent Office
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mass
composition
use according
thermoplastic polymer
halogenated thermoplastic
Prior art date
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Pending
Application number
EP23793441.9A
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German (de)
English (en)
Inventor
Damien Thomasson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of EP4598997A1 publication Critical patent/EP4598997A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04D—ROOF COVERINGS; SKY-LIGHTS; GUTTERS; ROOF-WORKING TOOLS
    • E04D1/00—Roof covering by making use of tiles, slates, shingles, or other small roofing elements
    • E04D1/12—Roofing elements shaped as plain tiles or shingles, i.e. with flat outer surface
    • E04D1/20—Roofing elements shaped as plain tiles or shingles, i.e. with flat outer surface of plastics; of asphalt; of fibrous materials

Definitions

  • TITLE Use of a composition comprising a halogenated thermoplastic polymer in a roofing element to improve a specific performance compromise
  • the present invention relates to the use of a composition comprising at least one halogenated thermoplastic polymer in a roofing element, such as a slate, to improve a performance compromise between density, gloss and fire resistance.
  • the roof of the structure In the construction of structures, especially buildings, the roof of the structure must first and foremost be able to protect the interior of the structure from the external environment, but also provide a desired aesthetic appearance.
  • the roof of the structure must therefore be made up of elements with weather-resistant properties.
  • compositions of the prior art lead to obtaining slates which have high densities.
  • the present invention therefore relates to the use of at least one composition comprising at least one halogenated thermoplastic polymer in a roofing element, such as a slate, to improve a performance compromise between density, gloss and resistance. fire.
  • a roof element having a lower density than a roof element of the prior art makes it possible to provide a benefit in terms of mass. This is a very interesting advantage at a time when lighter materials are being sought. Indeed, a lighter material makes it possible to reduce the weight on the frame, thus offering greater longevity on existing buildings or allowing lighter frames on new buildings.
  • a reduction in mass also leads to a reduction in the overall cost in the construction of structures and also positive environmental impacts (helping to comply with RE2020 regulations).
  • any interval of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values going from more than a to less than b (that is to say limits a and b excluded) while any interval of values designated by the expression “from a to b” means the range of values going from a to b (that is to say including the strict limits a and b).
  • compositions used according to the invention optionally also comprise various additives, such as for example mineral or organic fillers, such as chalk, kaolin, wood powder, etc., pigments, such as carbon black, titanium dioxide, mineral pigments such as metal oxides or organic pigments, mineral or organic flame retardants, stabilizers, protective agents such as anti-oxidants, photoprotective agents, such as anti-oxidant agents, -UV, rheological additives such as plasticizers, lubricants, mineral powder, etc.
  • additives such as for example mineral or organic fillers, such as chalk, kaolin, wood powder, etc.
  • pigments such as carbon black, titanium dioxide, mineral pigments such as metal oxides or organic pigments, mineral or organic flame retardants, stabilizers, protective agents such as anti-oxidants, photoprotective agents, such as anti-oxidant agents, -UV, rheological additives such as plasticizers, lubricants, mineral powder, etc.
  • additives such as for example mineral or organic fillers, such as chalk, kaolin
  • compositions used according to the invention Cl and C2 have a classification Ml and M2, respectively, that is to say that the compositions used according to the invention have a completely advantageous and completely fire resistance. suitable for roofing elements. Consequently, the use of the compositions according to the invention makes it possible to obtain an excellent performance compromise between density, gloss and fire resistance.
  • each of the compositions was shaped to obtain a plate.
  • compositions used according to the invention C3 to C5 have low density and gloss. It should also be noted that the compositions used C4 and C5 have a lower density and gloss than those of the composition used C3. The properties in terms of density and gloss are therefore even more advantageous for the compositions used C4 and C5 than those for the composition C3. In particular, the shine is even lower, i.e. even more improved.
  • compositions used according to the invention C3, C4 and C5 have a classification Ml, M2 and M2, respectively, that is to say that the compositions used according to the invention have a very advantageous fire resistance. and quite suitable for roofing elements.
  • compositions according to the invention makes it possible to obtain an excellent performance compromise between density, gloss and fire resistance.
  • compositions are manufactured in the same way as previously, as described in Example 1.
  • compositions C6 and C7 used according to the invention were prepared on the basis of the ingredients as described in Tables 7 and 8 below: [Table 7]
  • each of the compositions was shaped to obtain a plate.
  • compositions used according to the invention C6 and C7 have low density and gloss. It should also be noted that the composition used C7 has a lower density and gloss than those of the composition used C6. The properties in terms of density and gloss are therefore even more advantageous for the composition used C7 than those for the composition C6. In particular, the shine is even lower, i.e. even more enhanced.
  • compositions used according to the invention C6 and C7 have a classification Ml and M2, respectively, that is to say that the compositions used according to the invention have a completely advantageous and completely fire resistance. suitable for roofing elements. Consequently, the use of the compositions according to the invention makes it possible to obtain an excellent performance compromise between density, gloss and fire resistance.

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Abstract

La présente invention concerne l'utilisation d'au moins une composition comprenant au moins un polymère thermoplastique halogéné dans un élément de toiture, tel qu'une ardoise, pour améliorer le compromis de performances entre la densité, la brillance et la résistance au feu.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Utilisation d’une composition comprenant un polymère thermoplastique halogéné dans un élément de toiture pour améliorer un compromis de performances spécifiques
La présente invention est relative à l’utilisation d’une composition comprenant au moins un polymère thermoplastique halogéné dans un élément de toiture, tel qu’une ardoise, pour améliorer un compromis de performances entre la densité, la brillance et la résistance au feu.
Domaine technique
Dans la construction de structures, notamment de bâtiments, le toit de la structure doit être avant tout capable de protéger l’intérieur de la structure contre l’environnement extérieur, mais également de fournir une apparence esthétique souhaitée. Le toit de la structure doit donc être constitué d’éléments présentant notamment des propriétés de résistance aux intempéries.
Aujourd’hui, divers matériaux ont été employés pour atteindre ces objectifs, tels que des tuiles en ardoise ou des tuiles en fibrociment, etc.
On connaît notamment les tuiles en ardoise dites « naturelles » taillées dans une roche de schiste. Néanmoins, ces tuiles en ardoise sont lourdes et elles ne présentent pas des propriétés de résistance satisfaisantes et leur aspect esthétique n’est pas nécessairement plaisant.
Ainsi, les compositions de l’art antérieur conduisent à l’obtention d’ardoises qui présentent des densités élevées.
Il est donc recherché des éléments de toiture dont l’utilisation permet de surmonter au moins les inconvénients mentionnés ci-dessus.
La demanderesse a découvert que l’utilisation d’au moins une composition comprenant au moins un polymère thermoplastique halogéné dans un élément de toiture, tel qu’une ardoise, permettait d’améliorer un compromis de performances spécifiques entre la densité, la brillance et la résistance au feu.
Exposé de l’invention
La présente invention a donc pour objet l’utilisation d’au moins une composition comprenant au moins un polymère thermoplastique halogéné dans un élément de toiture, tel qu’une ardoise, pour améliorer un compromis de performances entre la densité, la brillance et la résistance au feu. Un élément de toiture présentant une densité plus faible qu’un élément de toiture de l’art antérieur permet d’apporter un bénéfice sur la masse. Il s’agit ici d’un avantage très intéressant à l’heure où des matériaux moins lourds sont recherchés. En effet, un matériau moins lourd permet de réduire le poids sur la charpente offrant ainsi une plus grande longévité sur les bâtiments existants ou permettant un allégement des charpentes sur les nouveaux bâtiments. Une diminution de la masse entraîne également une diminution du coût global dans la construction des structures et aussi des impacts environnementaux positifs (aidant à respecter la réglementation RE2020).
Une bonne résistance au feu est de toute évidence fondamentale dans une structure de bâtiments.
Une brillance améliorée permet quant à elle d’apporter un bénéfice esthétique. En effet, une réduction de la brillance permet d’obtenir des produits mats qui offrent ainsi un bénéfice esthétique et un confort en évitant l’éblouissement.
Tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c’est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "de a à b" signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c’est-à-dire incluant les bornes strictes a et b).
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui suivent.
L'expression « au moins un » est équivalente à l'expression « un ou plusieurs ».
Par ailleurs, le terme « pce », bien connu de l'homme du métier, signifie au sens de la présente demande de brevet, partie en poids pour cent parties d'élastomères, au sens de la préparation de la composition avant cuisson.
La poudrette de caoutchouc elle-même présente une composition dont les ingrédients peuvent être exprimés en pce, le terme pce désignant la quantité en parties en poids pour cent parties d'élastomères, au sens de la composition propre de la poudrette de caoutchouc.
Sur cette base, le terme « pcpth » signifie au sens de la présente demande de brevet, partie en poids pour cent parties en poids de polymères thermoplastiques halogénés.
Lorsqu'on fait référence à un composé « majoritaire », on entend au sens de la présente invention que ce composé est majoritaire parmi les composés du même type dans une composition donnée, c'est-à-dire que c'est celui qui représente la plus grande quantité en masse parmi les composés du même type et notamment plus de 50% en masse, de préférence plus de 75% en masse. Ainsi, par exemple, un polymère majoritaire est le polymère représentant la plus grande masse par rapport à la masse totale des polymères dans une composition donnée. De la même manière, une charge dite majoritaire est celle représentant la plus grande masse parmi les charges d’une composition donnée. A titre d'exemple, dans un système comprenant un seul polymère, celui-ci est majoritaire au sens de la présente invention ; et dans un système comprenant deux polymères, le polymère majoritaire représente plus de la moitié de la masse des polymères. Au contraire, un composé « minoritaire » est un composé qui ne représente pas la fraction massique la plus grande parmi les composés du même type.
Les composés mentionnés dans la description peuvent être d'origine fossile ou biosourcés. Dans ce dernier cas, ils peuvent être, partiellement ou totalement, issus de la biomasse ou obtenus à partir de matières premières renouvelables issues de la biomasse. Sont concernés notamment les polymères, les plastifiants, les charges, etc.
Par ailleurs, les composés mentionnés dans la description peuvent être issus du recyclage. Par exemple, un matériau, tel que la poudrette, peut provenir de pneus usagés ou plus généralement de matériaux usagés. Un autre matériau, tel que le polychlorure de vinyle peut provenir de produits usagés, par exemple ceux issus de la menuiserie, volets, tuyaux, etc.
Polymère thermoplastique halo éné
La composition utilisée selon l’invention comprend au moins un polymère thermoplastique halogéné.
Par polymère thermoplastique, on entend au sens de la présente invention un polymère ayant une température de transition vitreuse, ou une température de fusion dans le cas des polymères semi-cristallins, supérieure ou égale à 80°C, de préférence variant de 80°C à 250°C, plus préférentiellement variant de 80°C à 200°C, et en particulier variant de 80°C à 180°C.
En effet, dans le cas d’un polymère semi-cristallin, on peut observer une température de fusion supérieure à la température de transition vitreuse. Dans ce cas, on prend en compte pour la définition ci-dessus la température de fusion et non pas la température de transition vitreuse.
Il est clair qu’un polymère thermoplastique au sens de la présente invention est différent d’un élastomère thermoplastique.
Par polymère thermoplastique halogéné, on entend au sens de la présente invention un polymère thermoplastique tel que défini ci-avant, comprenant des unités issues d’un ou plusieurs monomères, dont l’un au moins comprend au moins un atome d’halogène, tel que le fluor, le chlore, le brome, l’iode, de préférence le fluor et le chlore, plus préférentiellement le chlore.
Par masse moléculaire moyenne d’un polymère thermoplastique halogéné, on entend préférentiellement la masse moléculaire moyenne en poids (Mw).
De préférence, le ou les polymères thermoplastiques halogénés sont constitués de plus de 75% en poids, de préférence de plus de 85% en poids, de préférence encore de plus de 95% en poids, mieux de 100% en poids, d’unités issues d’un ou plusieurs monomères comprenant au moins un atome d’halogène.
De manière préférée, le ou les monomères comprenant au moins un atome d’halogène sont choisis parmi le tétrafluorure de vinyle, le fluorure de vinyle, le fluorure de vinylidène, le chlorotrifluorure d’éthylène, le chlorure de vinyle, le chlorure de vinyle surchloré, le chlorure de vinylidène, et les mélanges de ces monomères, et plus préférentiellement le monomère comprenant au moins un atome d’halogène est le chlorure de vinyle.
Avantageusement, le ou lesdits polymères thermoplastiques halogénés sont présents en un taux massique d’au moins 50% en masse, de préférence d’au moins 60% en masse, plus préférentiellement de 60 à 90% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
La composition utilisée selon l’invention peut éventuellement comprendre un ou plusieurs polymères thermoplastiques autres que les polymères thermoplastiques halogénés décrits précédemment.
Des exemples de tels polymères peuvent être notamment les copolymères d'acrylonitrile, de butadiène et de styrène (copolymères ABS), les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle (EVA), et leurs mélanges.
Lorsqu’ils sont présents dans la composition, les polymères thermoplastiques non halogénés représentent de préférence un taux massique inférieur ou égal à 30% en masse, plus préférentiellement de 0 à 15% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Plus préférentiellement, la composition utilisée selon l’invention ne comprend en tant que polymère thermoplastique qu’un ou plusieurs polymères thermoplastiques halogénés selon l’invention tels que décrits ci-dessus.
Avantageusement, ledit polymère thermoplastique halogéné présente une masse moléculaire moyenne en poids (Mw) allant de 50 000 à 250 000 g/mol, de préférence de 70 000 à 200 000 g/mol. Poudrette de caoutchouc
La composition utilisée selon l’invention peut comprendre en outre au moins une poudrette de caoutchouc.
Dans la suite, les expressions « poudrette de caoutchouc », « poudrette », « composition de poudrette de caoutchouc » et composition de poudrette » sont équivalentes.
Les poudrettes se présentent sous la forme de granulés, éventuellement mis sous forme d'une plaque de caoutchouc. Le plus souvent, les poudrettes de caoutchouc sont issues d'un broyage ou d'une micronisation de compositions de caoutchouc cuites déjà utilisées pour une première application, par exemple en pneumatique, elles sont un produit de recyclage des matériaux. De préférence les poudrettes se présentent sous la forme de microparticules.
Par « microparticules » on entend au sens de la présente invention des particules qui présentent une taille, à savoir leur diamètre dans le cas de particules sphériques ou leur plus grande dimension dans le cas de particules anisométriques, de quelques dizaines ou centaines de microns.
De préférence, la poudrette de caoutchouc est une composition comprenant au moins un élastomère et au moins une charge.
Elles peuvent également comprendre tous les ingrédients utilisés dans les compositions de caoutchouc tels que les plastifiants, les antioxydants, les additifs de vulcanisations etc.
Les poudrettes peuvent être disponibles dans le commerce. Selon un mode de réalisation particulier, on peut utiliser le recyclage de pneumatiques. La poudrette elle- même, si elle n'est pas directement achetée dans le commerce, peut être obtenue selon les techniques connues de l'homme de l'art de broyage ou micronisation.
L’élastomère peut être choisi parmi les élastomères diéniques, seuls ou en mélange.
Par charge on entend tout type de charge, bien connue de l’homme du métier. Préférentiellement, la charge est tout type de charge renforçante connue pour ses capacités à renforcer une composition de caoutchouc, par exemple une charge organique telle que du noir de carbone, une charge inorganique renforçante telle que de la silice ou l'alumine éventuellement en présence d’un agent de couplage, ou leurs mélanges, par exemple un coupage de ces deux types de charge. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la poudrette comprend à titre de charge une charge renforçante, de préférence la charge renforçante est choisie parmi les noirs de carbone.
Selon un mode de réalisation davantage préférentiel, la charge renforçante est constituée d'un noir de carbone ou d'un mélange de noirs de carbone.
Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs du type HAF, ISAF, SAF, FF, FEF, GPF et SRF conventionnellement utilisés dans les compositions de caoutchouc pour pneumatiques (noirs dits de grade pneumatique).
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la poudrette contient entre 5 et 80% en masse de charge, plus préférentiellement entre 10% et 75% en masse, très préférentiellement entre 15% et 70% en masse, mieux de 20 à 60% en masse, et mieux encore de 20 à 50% en masse par rapport à la masse totale de la poudrette.
La poudrette peut contenir tous les autres additifs usuels qui entrent dans une composition de caoutchouc. Parmi ces additifs usuels, on peut citer les additifs de vulcanisation, les charges non renforçantes telles que la craie, le kaolin, les agents de protection. Ces additifs peuvent se trouver dans la poudrette aussi sous la forme de résidu ou de dérivé, puisqu'ils ont pu réagir au cours des étapes de fabrication de la composition ou de réticulation de la composition à partir de laquelle est issue la poudrette, ou ils ont pu évoluer au cours de l’usage dans le cas de poudrette issue de produit en fin de vie.
Les poudrettes peuvent être de simples broyats / micronisats de caoutchouc, sans autre traitement. Il est également connu que ces poudrettes peuvent subir un traitement afin de les modifier. Ce traitement peut consister à une modification chimique de fonctionnalisation ou de dévulcanisation. Il peut aussi s'agir d'un traitement thermomécanique, thermochimique, biologique...
Selon un premier mode de réalisation, préféré, de l'invention, il est possible d'utiliser une poudrette qui n'a pas subi de modification par traitement thermique et/ou mécanique, et/ou biologique et/ou chimique.
De préférence également selon ce premier mode de réalisation, la poudrette présente une taille moyenne de particules (D50) comprise entre 50 et 800 pm, préférentiellement entre 200 et 600 pm.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, il est possible d'utiliser une poudrette qui présente une morphologie modifiée par traitement thermique et/ou mécanique, et/ou biologique et/ou chimique. Le broyage peut être réalisé par différentes technologies, notamment les technologies de micronisation cryogénique à impact qui permettent l'obtention de particules de faible taille sur des matériaux caoutchouc. Des équipements commerciaux tels que les broyeurs CUM150 de la société Netzsch ou CW250 de la société Alpine peuvent être utilisés.
Avantageusement, la poudrette de caoutchouc est présente à un taux massique allant de 10 à 40% en masse, de préférence de 10 à 35% en masse, plus préférentiellement de 15 à 35% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Avantageusement, l’élément de toiture présente une épaisseur variant de 1 à 10 mm, de préférence de 2 à 7 mm, plus préférentiellement de 3 à 5 mm, encore plus préférentiellement de 3 à 4,5 mm.
Autres additifs possibles
Les compositions utilisées selon l'invention comportent optionnellement également divers additifs, comme par exemple des charges minérales ou organiques, tels que de la craie, du kaolin, de la poudre de bois, etc., des pigments, tels que du noir de carbone, du dioxyde de titane, des pigments minéraux tels que des oxides métalliques ou des pigments organiques, des retardateurs de flammes, minéraux ou organiques, des stabilisants, des agents de protection tels que des anti-oxydants, des agents photoprotecteurs, tels que des agents anti-UV, des additifs rhéologiques tels que des agents plastifiants, des lubrifiants, de la poudre minérale, etc.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition comprend en outre au moins un additif, de préférence choisi parmi les pigments, tels que du noir de carbone, les poudres minérales et leurs mélanges.
Avantageusement, l’additif est présent à un taux massique allant de 0,2 à 20% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
Préparation des compositions
Les compositions utilisées selon l’invention sont fabriquées dans des mélangeurs appropriés usuellement utilisés pour la réalisation des compositions comprenant un polymère thermoplastique halogéné. On distingue deux étapes, la première, appelée « mélangeage en cuve sèche » (appelée également « dry blend »), consiste à mélanger les poudres de polymère et les additifs dans une première cuve chaude (à une température comprise entre 80 et 120°C) puis à poursuivre le mélange et assurer le refroidissement dans une cuve froide (température ambiante). Le mélange obtenu est ensuite introduit dans une extrudeuse chauffée entre 130 et 200°C permettant l’obtention d’un jonc en sortie de filière qui est ensuite refroidi et granulé pour fournir des granulés de la composition.
L’introduction de l’éventuelle poudrette peut être réalisée soit dans l’étape de « mélangeage en cuve sèche », avec l’ensemble des produits dans la cuve chaude, soit introduite dans la trémie d’alimentation de l’extrudeuse.
Lors de l’utilisation de polymère thermoplastique halogéné recyclé, celui-ci peut être introduit soit dans l’étape de « mélangeage en cuve sèche », soit lors de l’extrusion.
Un autre moyen de réalisation consiste à introduire l’ensemble des constituants dans une unique étape d’extrusion. Lors de l’utilisation de polymère halogéné exclusivement issu du recyclage, l’unique étape d’extrusion sera privilégiée avec introduction dans la trémie du PVC recyclé, de la poudrette, des différents additifs. Dans ce mode de réalisation, les additifs peuvent être introduit sous forme de masterbatch supporté dans une base polymère thermoplastique halogéné, tel qu’une base PVC.
Un dernier moyen de réalisation consiste à utiliser un mélange interne de type haake ou une calandre chauffé entre 130°C et 190°C. Les différents constituants sont introduits dans le mélangeur simultanément ou successivement. Le mélangeage est réalisé pendant une durée de 1 min à 5 min.
Les exemples qui suivent illustrent l’invention sans toutefois la limiter.
Exemples
Dans les exemples, les poudrettes de caoutchouc sont caractérisées comme indiqué ci-après.
Mesure de la taille des particules
La taille des particules (notamment le D50) peut être mesurée par granulométrie laser de type mastersizer 3000 de la société Malverne. La mesure est réalisée en voie liquide, avec dilution dans l'alcool après un traitement préalable de 1 min 10 sec d'ultra-sons afin de garantir la dispersion des particules. La mesure est réalisée conformément à la norme ISO- 13320-1.
Mesure de la fraction massique de noir de carbone et des cendres
La mesure de la fraction massique de noir de carbone est faite par une analyse thermogravimétrique (ATG) selon la norme NF T-46-07, sur un appareil de la société Mettler Toledo modèle « TGA/DSC1 ». Environ 20 g d'échantillon sont introduits dans l'analyseur thermique, puis soumis à un programme thermique de 25 à 400°C sous atmosphère inerte (phase pyrolysable) puis de 400 à 750°C sous atmosphère oxydante (phase oxydable). La masse de l'échantillon est mesurée en continu tout au long du programme thermique. Le taux de noir correspond à la perte de masse mesurée lors de la phase oxydable rapportée à la masse d'échantillon initiale. Le taux de cendre correspond à la masse résiduelle en fin de test rapportée à la masse d'échantillon initiale.
Test feu
Le test consiste à placer un échantillon du produit dans une chambre fermée à un angle de 45° par rapport à l'horizontale et à l’exposer à un rayonnement thermique (30kW/m2) sur leur surface la plus basse. La durée du test est de 20 minutes. Les dimensions de l’échantillon sont les suivantes : longueur 40 cm, largeur 25 cm, épaisseur 4 mm. Le test est réalisé selon la norme NF P 92-501. Les temps d’inflammation et d’extinction des faces sont renseignés ainsi que les évolutions des hauteurs de flamme au cours du test. Le paramètre q est calculé selon l’équation de la norme du test : q = (100 x Somme des hauteurs de flamme (cm)) / (temps de la première inflammation (s)) * racine carrée (somme des durées de combustion effective (s)). Le classement M est déterminé selon la valeur de q conformément à la norme NF P 92- 507 :
MO : incombustible ;
Ml : combustible non inflammable q < 2,5 ;
M2 : combustible difficilement inflammable 2.5 < q < 15 ;
M3 : combustible moyennement inflammable 15 < q < 50 ;
M4 : combustible facilement inflammable q > 50 ;
NC : non classé, arrêt du test avant les 20 min lié à l’embrasement de la chambre.
Mesure de la brillance
La mesure est effectuée à l’aide d’un brillancemètre Erichsen Picogloss 560MC à un angle de 60°. La surface d’une éprouvette de 25 cm par 40 cm est divisée en 40 carrés de 5 cm de côté. Une mesure de brillance est effectuée au centre de chaque carré dans la direction parallèle à la largeur et dans le sens parallèle à la longueur de l’échantillon. Au total, 80 mesures par composition sont réalisées afin d’obtenir une précision statistique de la brillance.
Mesure de la densité La densité est mesurée à l’aide d’un pycnomètre à Hélium selon la norme DIN 66137. Elle consiste à mesurer le volume occupé par un échantillon de masse donnée dans une chambre grâce à l’utilisation d’un gaz. La masse volume (ou densité) est calculée à partir du volume mesuré et de la masse de l’échantillon.
Exemple 1
1, Préparation des compositions
Les compositions sont fabriquées avec une introduction de l'ensemble des constituants sur un mélangeur interne de type Banbury de 250 cm3. Le mélange est réalisé avec des vitesses de rotations des palettes de 50 tours/min, avec une température de la cuve de 165 °C. Le mélangeage est stoppé lorsque la température de la matière atteint 190°C. Celle-ci est alors sortie du mélangeur et refroidie, puis réintégrée dans le mélangeur pour une nouvelle étape de mélangeage identique jusqu’à la température de 190°C. Une troisième étape de mélangeage similaire est effectuée.
Les compositions Cl et C2 utilisées selon l’invention ont été préparées sur la base des ingrédients tels que décrits dans les tableaux 1 et 2 ci-dessous. Dans le tableau 1, les teneurs sont exprimées en % en masse. Dans le tableau 2, les teneurs sont exprimées en pcpth.
[Tableau 1]
(1) : Polymère polychlorure de vinyle (PVC) Lacovyl SHOP commercialisé par la société Kemone ;
(3) : Noir de carbone ASTM N234 ;
(4) : Stabilisant Naftosafe G WX 380 3-D commercialisé par la société Chemson polymer- Additive AG ;
(5) : Poudrette MRP Microdyne 830 TR commercialisée par la société Lehigh Technologies.
[Tableau 2]
2, Préparation des échantillons
Puis, chacune des compositions a été mise en forme pour obtenir une plaque.
3. Résultats
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 3 ci-dessous :
[Tableau 3]
Il apparaît clairement que les compositions utilisées selon l’invention Cl et C2 présentent une densité et une brillance faibles. Il est à noter en outre que la composition utilisée C2 présente une densité et une brillance plus faibles que celles de la composition utilisée Cl . Les propriétés en termes de densité et de brillance sont donc encore plus avantageuses pour la composition utilisée C2 que celles pour la composition C2. En particulier, la brillance est encore plus faible, c’est-à-dire encore plus améliorée. En effet, la réduction de brillance permet d’offrir un bénéfice esthétique pour des applications visant l’obtention de produits mats, comme le sont les éléments de toiture.
De plus, le bénéfice de masse associé à l’usage de telles compositions est significatif pour les éléments de toiture, c’est-à-dire une application nécessitant des volumes importants de matière.
Par ailleurs, les compositions utilisées selon l’invention Cl et C2 présentent un classement Ml et M2, respectivement, c’est-à-dire que les compositions utilisées selon l’invention présentent une résistance au feu tout à fait avantageuse et tout à fait convenable pour des éléments de toiture. Par conséquent, l’utilisation des compositions selon l’invention permet d’obtenir un excellent compromis de performances entre la densité, la brillance et la résistance au feu.
Exemple 2
1, Préparation des compositions
Les compositions sont fabriquées de la même façon que précédemment, tel que décrit à l’exemple 1.
Les compositions C3, C4 et C5 utilisées selon l’invention ont été préparées sur la base des ingrédients tels que décrits dans les tableaux 4 et 5 ci-dessous.
[Tableau 4]
(2) : Polymère polychlorure de vinyle (PVC) Vinika VRIN713001W001 commercialisé par la société MCPP.
[Tableau 5]
2, Préparation des échantillons
Puis, chacune des compositions a été mise en forme pour obtenir une plaque.
3. Résultats Les résultats sont rassemblés dans le tableau 6 ci-dessous :
[Tableau 6]
Les mêmes observations qui ont été faites pour l’exemple 1 sont valables ici également.
H apparaît clairement que les compositions utilisées selon l’invention C3 à C5 présentent une densité et une brillance faibles. Il est à noter en outre que les compositions utilisées C4 et C5 présentent une densité et une brillance plus faibles que celles de la composition utilisée C3. Les propriétés en termes de densité et de brillance sont donc encore plus avantageuses pour les compositions utilisées C4 et C5 que celles pour la composition C3. En particulier, la brillance est encore plus faible, c’est-à-dire encore plus améliorée.
De plus, le bénéfice de masse associé à l’usage de telles compositions est significatif pour les éléments de toiture, c’est-à-dire une application nécessitant des volumes importants de matière.
Par ailleurs, les compositions utilisées selon l’invention C3, C4 et C5 présentent un classement Ml, M2 et M2, respectivement, c’est-à-dire que les compositions utilisées selon l’invention présentent une résistance au feu tout à fait avantageuse et tout à fait convenable pour des éléments de toiture.
Par conséquent, l’utilisation des compositions selon l’invention permet d’obtenir un excellent compromis de performances entre la densité, la brillance et la résistance au feu.
Exemple 3
L Préparation des compositions
Les compositions sont fabriquées de la même façon que précédemment, tel que décrit à l’exemple 1.
Les compositions C6 et C7 utilisées selon l’invention ont été préparées sur la base des ingrédients tels que décrits dans les tableaux 7 et 8 ci-dessous : [Tableau 7]
(6) : Polymère polychlorure de vinyle (PVC) Evervinyl ExtriGOMOôNB commercialisé par la société Paprec ;
[Tableau 8]
2, Préparation des échantillons
Puis, chacune des compositions a été mise en forme pour obtenir une plaque.
3. Résultats
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 9 ci-dessous :
[Tableau 9]
Les mêmes observations qui ont été faites pour les exemples 1 et 2 sont valables ici également. H apparaît clairement que les compositions utilisées selon l’invention C6 et C7 présentent une densité et une brillance faibles. Il est à noter en outre que la composition utilisée C7 présente une densité et une brillance plus faibles que celles de la composition utilisée C6. Les propriétés en termes de densité et de brillance sont donc encore plus avantageuses pour la composition utilisée C7 que celles pour la composition C6. En particulier, la brillance est encore plus faible, c’est-à-dire encore plus améliorée.
De plus, le bénéfice de masse associé à l’usage de telles compositions est significatif pour les éléments de toiture, c’est-à-dire une application nécessitant des volumes importants de matière.
Par ailleurs, les compositions utilisées selon l’invention C6 et C7 présentent un classement Ml et M2, respectivement, c’est-à-dire que les compositions utilisées selon l’invention présentent une résistance au feu tout à fait avantageuse et tout à fait convenable pour des éléments de toiture. Par conséquent, l’utilisation des compositions selon l’invention permet d’obtenir un excellent compromis de performances entre la densité, la brillance et la résistance au feu.

Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation d’ au moins une composition comprenant au moins un polymère thermoplastique halogéné dans un élément de toiture, tel qu’une ardoise, pour améliorer le compromis de performances entre la densité, la brillance et la résistance au feu.
2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ou les polymères thermoplastiques halogénés sont constitués de plus de 75% en masse, de préférence de plus de 85% en masse, de préférence encore de plus de 95% en masse, mieux de 100% en masse, d’unités issues d’un ou plusieurs monomères comprenant au moins un atome d’halogène.
3. Utilisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ou les monomères comprenant au moins un atome d’halogène sont choisis parmi le tétrafluorure de vinyle, le fluorure de vinyle, le fluorure de vinylidène, le chloro trifluorure d’éthylène, le chlorure de vinyle, le chlorure de vinyle surchloré, le chlorure de vinylidène, et les mélanges de ces monomères, et plus préférentiellement le monomère comprenant au moins un atome d’halogène est le chlorure de vinyle.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ou lesdits polymères thermoplastiques halogénés sont présents en un taux massique d’au moins 50% en masse, de préférence d’au moins 60% en masse, plus préférentiellement de 60 à 90% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit polymère thermoplastique halogéné présente une masse moléculaire moyenne en poids Mw allant de 50 000 à 250 000 g/mol, de préférence de 70 000 à 200 000 g/mol.
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition comprend au moins une poudrette de caoutchouc.
7. Utilisation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la poudrette de caoutchouc est une composition comprenant au moins un élastomère et au moins une charge.
8. Utilisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l’élastomère est choisi parmi les élastomères diéniques, seuls ou en mélange.
9. Utilisation selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que la charge est une charge renforçante, de préférence choisie parmi les noirs de carbone.
10. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que le taux massique de charge est entre 5 et 80% en masse de charge, plus préférentiellement entre 10% et 75% en masse, très préférentiellement entre 15% et 70% en masse, mieux de 20 à 60% en masse, et mieux encore de 20 à 50% en masse par rapport à la masse totale de la poudrette.
11. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que la poudrette de caoutchouc présente une taille moyenne de particules (D50) comprise entre 50 et 800 pm, de préférence entre 200 et 600 pm.
12. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que la poudrette de caoutchouc est présente à un taux massique allant de 10 à 40% en masse, de préférence de 10 à 35% en masse, plus préférentiellement de 15 à 35% en masse par rapport à la masse totale de la composition.
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