FR2917417A1 - Utilisation d'une composition comprenant une matrice polymere pour le refroidissement radiatif naturel et la condensation de vapeur d'eau. - Google Patents

Abstract

Utilisation d'une composition à forte émissivité sur une bande spectrale allant de 4 à 50 µm, comprenant une matrice polymère et au moins une charge à base de kaolin pour le refroidissement radiatif d'une surface revêtue de ladite composition, et éventuellement la condensation de vapeur d'eau atmosphérique.

Description

DEMANDE DE BREVET B07-0121 FR - JT/PG Etablissement public à caractère

industriel et commercial dit : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE Utilisation d'une composition comprenant une matrice polymère pour le refroidissement radiatif naturel et la condensation de vapeur d'eau.

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Utilisation d'une composition comprenant une matrice polymère pour le refroidissement radiatif naturel et la condensation de vapeur d'eau.

La présente invention concerne le domaine général des matériaux utilisés pour favoriser le refroidissement radiatif naturel infrarouge, notamment employés dans la construction de bâtiments, ou encore dans l'industrie automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne des matériaux utilisés pour obtenir une évacuation de calories par refroidissement radiatif, voire de permettre une condensation de vapeur d'eau atmosphérique sous forme d'eau liquide propre à la consommation. On connaît l'importance qu'il y a lieu d'attacher à la maîtrise de l'énergie pour développer des moyens capables de diminuer la facture énergétique et d'augmenter les ressources en eau, notamment en eau potable, dans certaines régions. Dans ce but, il est possible d'utiliser le refroidissement radiatif naturel infrarouge de certains matériaux pour évacuer en journée des calories contenues à l'intérieur d'un espace fermé, et pour condenser la nuit l'humidité atmosphérique sous forme d'eau liquide. Ceci est particulièrement avantageux dans des régions relativement arides. Un tel refroidissement radiatif naturel est particulièrement efficace dans une fenêtre spectrale de longueur d'onde comprise entre 8 et 14 m, communément appelée en langue anglaise sky window , à l'intérieur de laquelle l'atmosphère n'émet qu'un faible rayonnement. La puissance radiative globale reçue au niveau du sol en journée se décompose en rayonnements ultraviolet (entre 0 et 0,3 m), visible (entre 0,3 m et 0,7 m), infrarouge proche (entre 0,7 m et 3 m),

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infrarouge moyen (entre 3 et 25 m) et infrarouge lointain (au-delà de 25 m). De jour, le rayonnement atmosphérique aux grandes longueurs d'ondes (infrarouge moyen et infrarouge lointain) représente 22,9 % de la puissance radiative globale reçue. De nuit, ce rayonnement représente 100 % de l'énergie reçue. Le rayonnement atmosphérique aux grandes longueurs d'ondes est le résultat de l'absorption par l'atmosphère, et notamment par la vapeur d'eau H2O, le gaz carbonique CO2 et l'ozone 03, du rayonnement infrarouge extraterrestre ou émis par le sol et les océans. Les gaz réémettent alors chacun un spectre infrarouge en fonction de leur constitution chimique. L'ozone, qui émet principalement dans la fenêtre spectrale allant de 8 à 14 m, n'émet qu'un faible rayonnement infrarouge. L'essentiel du déficit d'émissivité du ciel s'observe donc dans cette fenêtre. Or, à température ambiante, le spectre d'émission d'un corps noir possède un maximum dans cette même fenêtre ou plage spectrale. On conçoit donc qu'un matériau présentant une importante émissivité sur la fenêtre spectrale allant de 8 à 14 m peut dissiper d'importantes quantités d'énergie par transfert radiatif vers le ciel qui présente une température inférieure en raison de sa faible émissivité sur cette plage. De jour, un matériau peut limiter son échauffement s'il présente une grande émissivité sur le rayonnement infrarouge moyen, et notamment sur la fenêtre spectrale allant de 8 à 14 m, combinée à une réflectance de l'énergie solaire relativement importante, pour le rayonnement ultraviolet, visible et infrarouge proche. La dissipation radiative est d'autant plus importante qu'elle est proportionnelle à la température de la surface considérée. Le refroidissement radiatif naturel participe donc à une économie d'énergie de climatisation.

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De nuit, seul le rayonnement atmosphérique aux grandes longueurs d'ondes (infrarouge moyen et infrarouge lointain) est présent. I1 est donc possible de refroidir les matériaux de plusieurs degrés en dessous de la température ambiante par dissipation d'énergie radiative.

Un tel refroidissement peut provoquer une condensation de vapeur d'eau atmosphérique sous forme d'eau liquide pouvant être récupérée. Dans ce domaine des matériaux prévus pour le refroidissement radiatif et la condensation de vapeur d'eau atmosphérique, on connaît par l'article scientifique Light scattering coatings : Theory and solar application de W. E. Vargas et al. de la revue Solar Energy Materials & Solar Cells, 54, (1998) 343-350, un film thermoplastique blanc opaque à forte émissivité sur une bande spectrale allant de 8 à 13 m qui est obtenu à partir d'un polyéthylène basse densité (LDPE) chargé respectivement de 5 % et de 2 % en volume de dioxyde de titane (TiO2) et en volume de sulfate de Baryum (BaSO4) par rapport au volume total du polyéthylène. Un tel film thermoplastique a notamment pour inconvénients majeurs de comprendre une charge principale à base de dioxyde de titane qui est relativement coûteuse, et de nécessiter une épaisseur relativement importante pour obtenir son caractère opaque et sa haute émissivité infrarouge. Ceci est particulièrement néfaste pour le prix de revient d'un tel film, et peut être incompatible avec une production en série. Par ailleurs, les charges du film thermoplastique ne permettent pas d'obtenir une résistance au rayonnement ultraviolet satisfaisante, ce qui est particulièrement problématique pour un film destiné à être utilisé à l'extérieur. Dans un autre domaine technique, on connaît par le brevet américain US 4,075,784, un film thermoplastique obtenu à partir d'un polyéthylène haute densité (HDPE) chargé de 1 à 15 % en poids de kaolinite calcinée (Al2O3.2SiO2) par rapport au poids total du polyéthylène, la kaolinite calcinée comprenant entre 51 et 57% en poids de silice, entre 40 et 46% en poids d'alumine, et moins de 3% en poids d'impuretés. 5 La composition de ce film thermoplastique destiné à un usage agricole permet une augmentation de l'émissivité du rayonnement infrarouge des matériaux utilisés dans la fabrication des serres tout en conservant une transmittance importante du rayonnement visible dans le but d'accroître le rendement de cultures par rétention de la chaleur et diminution de la quantité de chaleur à apporter pour chauffer les serres. Dans le domaine des serres agricoles, on connaît également par le document US 6,441,059, un film thermoplastique comprenant une matrice polyéthylène haute densité (HDPE) et une pluralité de charges minérales adaptées pour augmenter la réflectance au rayonnement infrarouge proche tout en conservant une transmittance importante du rayonnement visible afin d'éviter d'obtenir de jour des températures trop élevées à l'intérieur de la serre, et de limiter également les pertes de chaleur durant la nuit. Dans les deux applications agricoles précitées, les films thermoplastiques préconisés visent seulement à limiter les écarts de température néfastes pour les cultures imputables aux transferts thermiques radiatifs sol/ciel, tout en garantissant, aux longueurs d'onde visibles, l'apport d'énergie extérieure nécessaire pour leur développement.

Afin de réduire l'énergie nécessaire à apporter pour la climatisation d'une habitation, on connaît par le document US 6,521,038, un mélange de pigments pour peinture apte à permettre l'augmentation de la réflectance de la surface enduite par la peinture pour le rayonnement infrarouge proche.

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Un tel mélange présente toutefois l'inconvénient d'être relativement onéreux dans la mesure où il nécessite une formulation spécifique pour l'obtention de certains pigments du mélange. En outre, l'efficacité de cette solution est faible dans la mesure où on limite seulement l'introduction du rayonnement lumineux, et ce, sur une plage spectrale peu étendue. La présente invention a donc pour but de remédier aux inconvénients précités en permettant un refroidissement significatif d'une surface de manière particulièrement économique.

Plus particulièrement, la présente invention vise notamment à obtenir un important refroidissement d'une surface par dissipation radiative naturelle, et plus particulièrement la nuit. La présente invention peut également avoir pour but d'assurer une récupération d'eau, et notamment d'eau potable, par condensation de la vapeur d'eau atmosphérique lors du refroidissement de la surface considérée. La présente invention a encore pour but de réaliser un tel refroidissement radiatif d'une surface, et éventuellement une condensation de vapeur d'eau atmosphérique, de manière stable au cours du temps. Selon un premier aspect, l'invention concerne une utilisation d'une composition à forte émissivité sur une bande spectrale allant de 4 à 50 m, comprenant une matrice polymère et au moins une charge à base de kaolin pour le refroidissement radiatif d'une surface revêtue de ladite composition, et éventuellement la condensation de vapeur d'eau atmosphérique. Selon un second aspect, l'invention concerne également une peinture comprenant cette composition. Enfin, l'invention concerne encore un film plastique comprenant cette composition.

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D'autres buts, caractéristiques, aspects et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des divers exemples qui suivent. Le kaolin présente l'avantage de posséder une très forte émissivité sur le rayonnement infrarouge, et notamment sur la plage allant de 7,5 à 25 m. Ainsi, avec une surface revêtue de cette composition pourvue d'une telle charge à faible densité optique donnant un aspect transparent à la composition, on peut obtenir un important refroidissement de jour comme de nuit par transfert radiatif, ce qui limite l'apport d'énergie extérieure nécessaire pour refroidir un espace clos. On conçoit aisément que cette composition est destinée à être utilisée principalement dans des milieux où les températures sont relativement élevées. La composition est obtenue à partir de composants disponibles dans le commerce à faible coût. En outre, le kaolin a été reconnu sans danger pour un usage à contact alimentaire si la matrice polymère est à contact alimentaire. I1 est donc possible de recueillir de l'eau potable sur la surface. Ainsi, la récupération d'eau potable sur une surface enduite avec la composition selon l'invention ne génère aucune toxicité. Le kaolin est une argile blanche, friable et réfractaire, de structure lamellaire composée principalement de silicate d'alumine hydraté. Le silicate d'alumine pourra provenir de minerai sous les formes kaolinite, dickite et nacrite de formule brute Al2Si2O5(OH)4 ou A14Si4O10(OH)8, sous la forme halloysite hydratée de formule Al2O3.2SiO2.4H2O ou encore sous sa forme anauxite de même composition mais contenant une proportion de silice légèrement supérieure à la kaolinite. Sous sa forme commercialisée naturelle hydratée, sa teneur en eau est généralement inférieure à 7 % de la masse totale et exceptionnellement jusqu'à 12 %.

La forme naturelle est particulièrement adaptée pour des applications en

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peintures à base eau. Après un traitement par calcination, sa teneur en eau est généralement inférieure à 1 %. Cette forme est adaptée pour être incorporée dans des matières plastiques et des peintures en base solvantée.

De préférence, la composition comprend de 1 à 15 %, et de préférence de 3,82 à 7,83 % en volume de kaolin par rapport au volume total de polymère initial. Les formulations particulièrement intéressantes comprennent de 5,7 % à 7,83 % en volume de kaolin par rapport au volume total de polymère initial.

De préférence, la composition comprend une concentration pigmentaire volumique de 1 à 30 %, et de préférence de 5,90 à 12,1 %, en volume de kaolin par rapport au volume total des autres produits non volatils (charges minérales, polymères et additifs non volatils). La concentration pigmentaire volumique (CPV) est le rapport entre le volume de pigment (ou charge minérale) et le volume total de matière non volatile (i.e. pigments, charges minérales et liant) présents dans une peinture. Ce chiffre est généralement exprimé en pourcentage. Le volume de liant correspond à l'extrait sec volumique de la peinture servant de base au mélange.

Le diamètre moyen de particules de kaolin peut être compris préférentiellement entre 0,2 et 2,3 m. Toutefois, un diamètre moyen de particules de kaolin inférieur à 0.2 m ou supérieur à 3 m ne sera pas dommageable aux propriétés radiatives aux longueurs d'onde infrarouge thermiques.

Un tel diamètre moyen de particules de kaolin compris entre 0,2 et 2,3 m permet d'obtenir une augmentation de la réflectance pour le rayonnement infrarouge proche. En effet, les particules de charges minérales diffractent le rayonnement incident de longueur d'onde voisine à leur diamètre lorsqu'elles sont dispersées dans un milieu de densité optique inférieure à la densité optique des minéraux les

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composant. Ainsi, le kaolin est réfléchissant pour la longueur d'onde comprise entre 0,2 et 2 3 m. Par ailleurs, la distribution non homogène des diamètres de particules accroît encore la réflectance de la composition pour le rayonnement infrarouge proche. Pour une utilisation de la composition sous forme de film thermoplastique, on peut citer à titre d'exemple le kaolin commercialisé sous la dénomination GlomaxLL par la société Imerys d'un diamètre moyen de 1,5 m.

Pour une utilisation de la composition sous forme de peinture, on peut notamment citer le kaolin calciné commercialisé sous la dénomination Blankalite 78 par la société Soka, de diamètre médian de 2,0 m pour une peinture à base de solvant, et le kaolin naturel atomisé Blankalite 90C ou 90P commercialisés par la société Soka, respectivement de diamètres médians de 0,8 m et 0,2 m pour des teneurs en eau respectivement inférieures à 5 et 6 %. Avantageusement, la composition comprend une matrice polymère choisie parmi les polyoléfines, les polyvinyliques, les polyvinylidèniques, les polystyrèniques, les acryliques et méthacryliques, les polyamides, les polyesters, les polyéthers, les polyfluorés ; les résines polyuréthanes, les résines alkydes, les résines epoxydes, et les résines phénoplastes. A titre d'exemple, la matrice polymère de la composition peut être choisie parmi le polyéthylène basse ou haute densité, du polypropylène, polychlorure de vinyle, polystyrène, poly(éthylène/acétate de vinyle), des résines acryliques, des résines glycérophtaliques, et des résines polyuréthanes. De préférence, on utilise un polyéthylène. On peut citer à titre indicatif les polyéthylènes utilisés en application soufflage vendu sous

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la marque Lacqtene 1020 FN 24 de la société Atofina, ou Lacqtene FE 8000 d'une densité moyenne de 0,924. Dans le cas du polyéthylène basse densité Lacqtene FE 8000 d'une densité moyenne de 0,924 auquel sont ajoutés 7 % d'additif de la marque Atmer 7340 de densité 0,925, les pourcentages massiques en polymère dans les formulations finales sont respectivement de 62,1 % (blanc opaque), 69,9 % (blanc) et 72,4 % (incolore). Dans un autre mode de mise en oeuvre, la composition peut comprendre de la calcite.

La calcite de formulation chimique CaCO3 présentant également une faible densité optique et donnant un aspect transparent à la composition, permet d'accroître l'émissivité de celle-ci sur la plage allant de 6,5 à 9,5 m. Le refroidissement radiatif est donc accru pour ces longueurs d'onde.

Cette charge minérale présente également un faible coût et a été reconnue sans danger pour un usage à contact alimentaire. La composition comprend de 0 à 5 %, et de préférence de 1,52 à 1,9%, en volume de calcite par rapport au volume de polymère initial. Cette composition est particulièrement adaptée pour la fabrication de films. Pour la fabrication de peintures, la composition peut comprendre de 0 à 15%, et de préférence de 2,2 à 3,2 %, de concentration pigmentaire volumique en calcite. De préférence, le diamètre moyen de particules de calcite est compris entre 0,2 et 3 m. Une telle plage pour le diamètre moyen des charges minérales de calcite permet d'accroître la réflectance de la composition pour le rayonnement visible et le rayonnement infrarouge proche, et plus précisément sur la longueur d'onde comprise entre 0,2 et 3 m.

Cependant, un diamètre moyen de particules inférieur ou supérieur ne

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sera pas dommageable aux propriétés radiatives aux longueurs d'onde infrarouge thermiques. Pour une utilisation de la composition sous forme de film ou de peinture, on peut citer à titre indicatif la calcite commercialisée sous la dénomination Polcarb SB par la société Imerys avec un diamètre médian de 0,8 m. Dans un mode de mise en oeuvre, la composition comprend en outre du dioxyde de titane. Le dioxyde de titane de formulation chimique TiO2 peut être incorporé à la matrice polymère lorsqu'on désire utiliser la matrice pour limiter de jour l'échauffement de la surface revêtue de la composition. En effet, l'introduction de dioxyde de titane permet de rendre blanche opaque la composition, ce qui permet d'obtenir sur le rayonnement visible une réflectance de l'énergie solaire relativement importante qui combinée avec la grande émissivité sur le rayonnement infrarouge permet de limiter l'échauffement diurne de la surface. L'utilisation de dioxyde de titane est également admissible pour des usages à contact alimentaire, s'il est noyé dans la matière. Le dioxyde de titane présente toutefois un prix sensiblement supérieur à celui du kaolin et de la calcite, ce qui augmente le coût de revient de la composition. La composition peut comprendre de 1 à 20 %, et de préférence de 2,4 à 5,4 % en volume de dioxyde de titane par rapport au volume total de polymère initial dans la fabrication de films thermoplastiques.

Pour la fabrication de peintures, la composition peut comprendre de 0 à 30 %, et de préférence 13,9 %, de concentration pigmentaire volumique en dioxyde de titane. Toutes les gammes de dioxyde de titane sous forme micronisée conviennent pour ces formulations, le diamètre moyen étant généralement compris entre 0,1 et 0,5 m. Avantageusement, le diamètre

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moyen de particules de dioxyde de titane est compris entre 0,20 et 0,31 m. Avec un tel diamètre moyen de particules de titane, la réflectance de la composition est principalement accrue pour les rayonnements ultraviolet et visible. Pour une utilisation de la composition sous forme de film thermoplastique, on peut citer à titre d'exemple le dioxyde de titane commercialisé sous la dénomination TR28 par la société Huntsman de diamètre moyen 0,21 m. Ces particules sont enrobées de Al2O3 pour présenter une stabilité au rayonnement ultraviolet. Un traitement organique facilite leur mouillage par le polymère pour une meilleure dispersion et une plus grande résistance mécanique du matériau final. Pour une utilisation de la composition sous forme de peinture à base de solvant, on peut citer à titre indicatif le dioxyde de titane vendu sous la marque Ti-Pure R-105 de la société du Pont de Nemours, d'un diamètre moyen de 0.31 m. Dans un mode de mise en oeuvre, la composition comprend au moins un additif anti-ultraviolet (UV). Ces additifs permettent de prévenir le vieillissement par photo-dégradation de la composition mise en oeuvre sous forme de film ou sous forme de peinture. Les additifs stabilisants anti-UV peuvent être choisis parmi les plus répandus dans l'industrie des polymères, qu'ils soient de type benzophenones, benzotiazoles, triazines, benzoxazinones, benzoates à empêchement stérique, amines à empêchement stérique, à base de nickel, etc. Parmi ces classes de stabilisants seront préférentiellement sélectionnés ceux qui sont agréés au contact temporaire avec des produits alimentaires. Une liste non exhaustive de produits pouvant convenir est : de la gamme Great lakes polymer additives, les produits du type Lowilite 94, 62, 22, 26, 27, 28, Q84 et du type Lowilite Q21 à base de nickel, des

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produits de la société Ciba Specialty Chemicals, les stabilisants Tinuvin NOR 371 ; Smartlight RL 1000 ; Tinuvin 494 ; Tinuvin 783. De la gamme de Cytec, les produits Cyasorb UV ; Cyasorb THT 4611. Ou encore les produits Clariant H Ostavin N 391 Gran et Hostavin ARO 8 Gran et les produits des gammes de la marque Rhodia (peintures) Rhodocoat ou Tolonate. Les additifs anti-UV sont généralement choisis en fonction de la base polymère mise en oeuvre dans ladite composition. Par exemple, lorsque la composition est mise en oeuvre sous forme de films et comprend du polyéthylène basse densité, un additif anti-UV est choisi de type photostabilisant à base d'amines à empêchement stérique ou en langue anglaise Hindered Amine Light Stabilizers (HALS) . Pour une application de la composition sous forme de film thermoplastique, on peut citer à titre d'exemple l'additif anti-UV vendu sous la dénomination Tinuvin 783 par la société Ciba Specialty Chemicals, qui est adapté pour un usage alimentaire. Avantageusement, la composition comprend de 0,5 à 0,7 %, et de préférence 0,6 % en poids, dudit additif anti-UV par rapport au poids total de la composition. Cet aspect de la composition doit tenir compte du produit utilisé et de la teneur massique recommandée par le fabricant. Pour une application de la composition sous forme de peinture, une matrice polymère commerciale appropriée pour un usage extérieur contenant déjà un tel additif est suffisante. Avantageusement, il est possible de conférer à la surface enduite par ladite composition des propriétés de surface hydrophile pour favoriser la formation de films d'eau. Ainsi, dans le cas des films, la composition peut comprendre au moins un additif conférant à la surface des propriétés hydrophiles.

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Cet additif va favoriser la condensation d'eau à la surface du film augmentant ainsi la quantité d'eau récupérée. Généralement, cet additif est un tensioactif. Par ailleurs, dans le cas d'un film thermoplastique obtenu par extrusion, ce type d'additif permet une meilleure distribution des charges minérales à l'intérieur de la matrice polymère. Durant une phase de refroidissement, ce type d'additif migre en surface et confère à la composition des propriétés hydrophiles afin de provoquer une condensation sous forme de film, ce qui favorise l'écoulement et la récupération de l'eau condensée. Pour une application de la composition sous forme de film thermoplastique, on peut notamment citer l'additif surfactant vendu sous la marque Atmer 7340 par la société Ciba Specialty Chemicals, qui est adapté pour un usage alimentaire.

De préférence, la composition comprend de 6 à 8 %, et de préférence 7%, en poids dudit additif anti-formation de gouttes d'eau par rapport au poids total de la composition. Bien entendu, il est également envisageable de prévoir tout autre procédé industriel susceptible de lui conférer des propriétés hydrophiles, par exemple un traitement corona par décharges à barrière diélectrique, ou également des traitements chimiques tels que l'halogénation, l'oxydation ou la chlorophosphorylation qui pourront convenir à condition que la législation les autorise pour le contact non permanent aux produits alimentaires.

Pour une application de la composition sous forme de peinture, cette propriété de surface hydrophile peut aussi être apportée par une étape particulière lors de la fabrication de ladite peinture. Ainsi, les charges minérales ajoutées, et notamment la charge à base de kaolin, sont naturellement mises à nue par photolyse du liant en surface après une période d'exposition au rayonnement ultraviolet supérieure à 30

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jours. La peinture acquiert alors un caractère fortement hydrophile conservé au cours du temps et efficace pour favoriser la condensation de vapeur d'eau atmosphérique. Ce caractère fortement hydrophile favorise également l'écoulement gravitaire de l'eau condensée sur la surface.

Selon un second aspect, l'invention concerne également une peinture comprenant une composition telle que définie précédemment. Avantageusement, la peinture est à base d'eau ou d'un solvant organique. Enfin, selon un troisième aspect, l'invention concerne encore un film plastique comprenant une composition telle que définie précédemment. De préférence, le film présente une épaisseur comprise entre 150 et 250 m. Un tel film peut être obtenu par exemple par moulage, par soufflage, ou encore par extrusion. Les exemples suivants illustrent la présente invention et ne doivent être considérés en aucune manière comme limitant celle-ci. Exemple 1 : La demanderesse a réalisé des compositions mises en oeuvre sous forme de films et comprenant les formulations suivantes : Fil Blanc Incolore Film plastique polyéthylène basse densité (LDPE) Opaque Diffusant Epaisseur ( m) 230 200 150 Dioxyde de titane (TiO2) 5,4 2,4 Volume (%) Kaolin calciné 3,82 5,7 7,83 (Al203.2SiO2) Volume (%) Calcite (CaCO3) 1,52 1,54 1,9 Volume (%) Charge totale 37,9 30,1 27,60 Massique (%) 20

16 Tableau n 1 Les pourcentages volumiques sont exprimés en fonction du volume initial de polymère introduit.

La première formulation de film blanc opaque comprenant une proportion volumique de kaolin de 3,82 % correspond à un pourcentage massique de 9,0 % de la masse de polymère initialement introduite. Cette formulation est recommandée pour des applications nécessitant une opacité maximale du film.

Les formulations de film comprenant une proportion volumique de kaolin égales à 5,7 % et 7,83 % correspondent à des pourcentages massiques respectifs de 16,1 % et 21,9 % par rapport à la masse de polymère initialement introduite. Les pourcentages massiques sont exprimés à titre indicatif par rapport à la masse initiale de polymère pour une composition initiale de polyéthylène Lacqtene FE 8000 d'une densité moyenne de 0,924 et 7% en masse d'additif Atmer 7340 de densité 0,925).

Les propriétés mécaniques obtenues pour les films du tableau n l sont les suivantes : Film plastique Blanc Incolore polyéthylène basse densité (LDPE) Opaque Diffusant Contrainte à la limite 8,1 8,7 10,0 élastique (MPa) Déformation à la limite 29 74 24 '61 2,75 élastique (%) Module d'élasticité (MPa) 240 340 560 Contrainte à la rupture 8,0 10,0 10,2 (MPa) Déformation à la rupture 53,0 71 7 30,9 (%) 17 Tableau n 2 Les tests mécaniques ont été réalisés suivant la norme ISO 527-3, ou ASTM D 882. Les résultats exprimés en MPa sont adimensionnels car 5 ramenés à la section des éprouvettes de test.

Les propriétés optiques obtenues pour des films comprenant des formulations identiques à celles du tableau n 1 et présentant des épaisseurs de mesure de 200, 215 et 155 m sont les suivantes: Film plastique Blanc Incolore polyéthylène basse densité (LDPE) Opaque Diffusant Epaisseur ( m) 200 215 155 Réflectance sur 0,90 0,86 0,62 rayonnement visible (0,38 ù 0,78 m) Tableau n 3 Exemple 2 :

La demanderesse a réalisé des compositions mises en oeuvre sous forme de peintures et comprenant les formulations suivantes. Du fait de 20 l'élimination du solvant lors de la formation du film de peinture, la charge pigmentaire est exprimée en concentration pigmentaire volumique (CPV), qui est le rapport du volume de la charge considérée sur le volume total de l'extrait sec de la formulation finale comprenant le liant, les pigments et les charges, mais excluant le volume du solvant. 10 15 25 Type de base commerciale Base Incolore Base Teintée opaque Peinture finale radiative Opaque Incolore Teintée (y compris blanche blanche) CPV du TiO2 13,9 CPV du kaolin (%) 5,9 12,1 6,8 CPV du CaCO3 (%) 2,2 3,0 3,2 Concentration Pigmentaire 22,0 15,1 10,0 volumique totale ajoutée (%)Tableau n 4 A titre indicatif, si une base incolore est utilisée, la proportion volumique en liant dans l'extrait sec de la formulation finale est respectivement de 78,0 % (peinture blanche opaque) et 84,9 % (peinture incolore). Si une base teintée est utilisée, la concentration pigmentaire volumique déjà incorporée peut être variable tandis que la concentration pigmentaire volumique ajoutée est de 10 %. Dans ce dernier cas, la proportion finale de liant sera déterminée avec la connaissance de la concentration pigmentaire volumique totale dans le mélange. La concentration pigmentaire volumique de chaque mélange sera identique s'il s'agit d'une peinture solvantée ou en base aqueuse.

Les propriétés optiques obtenues pour des peintures comprenant des formulations identiques à celles du tableau n 4 et présentant des épaisseurs de 90 et 94 m sont les suivantes:20 Type de base commerciale Base brillante Incolore Peinture finale radiative Opaque Incolore blanche Epaisseur ( m) 90 94 Réflectance sur rayonnement visible (0,38 >0,80 0,62 ù 0,78 m) ù Tableau n 5 Les formulations indiquées dans les tableaux 1 et 4 permettent d'obtenir des compositions présentant une grande émissivité sur le rayonnement infrarouge moyen et une réflectance de l'énergie solaire relativement importante pour le rayonnement visible et infrarouge proche. Toutefois, une proportion relative supérieure en kaolin n'est en aucun cas dommageable à l'émissivité en infrarouge thermique (4 ù 100 m) qui est la propriété essentielle de ces formulations. Il n'y a donc pas de limite supérieure théorique à l'incorporation de kaolin dans les formulations. Les matériaux formulés avec une proportion volumique de kaolin incorporée inférieure aux valeurs données dans les tableaux 1 et 4 seront particulièrement adaptés aux applications de refroidissement radiatif passif et de condensation de vapeur d'eau atmosphérique. Cependant, leur émissivité en moyen et lointain infrarouge sera moindre, diminuant leur efficacité pour les applications précitées. La composition selon l'invention est particulièrement adaptée pour être utilisée dans la construction de bâtiments, ou encore dans l'industrie automobile. Il est par exemple possible d'utiliser cette composition sous forme de peintures pour la carrosserie des véhicules

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automobiles, ou encore pour les murs et les toits de bâtiments. Bien entendu, il est également possible d'utiliser des films comprenant la composition selon l'invention pour revêtir les toits des bâtiments. Une application particulièrement intéressante de tels films concerne également leur utilisation sur des surfaces planes en appui sur le sol de manière à former des condenseurs et récupérer de l'eau liquide potable. Pour favoriser une telle récupération d'eau, il est possible d'incliner ces surfaces par rapport au sol, par exemple d'un angle d'une valeur de 30 . 10

Claims (21)

REVENDICATIONS

1-Utilisation d'une composition à forte émissivité sur une bande spectrale allant de 4 à 50 m, comprenant une matrice polymère et au moins une charge à base de kaolin pour le refroidissement radiatif d'une surface revêtue de ladite composition, et éventuellement la condensation de vapeur d'eau atmosphérique.

2-Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle la composition comprend de 1 à 15 %, et de préférence de 3,82 à 7,83 %, en volume de kaolin par rapport au volume total de polymère initial.

3-Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle la composition comprend une concentration pigmentaire volumique de 1 à 30 %, et de préférence de 5,90 à 12,1 % en volume de kaolin par rapport au volume total des autres produits non volatiles.

4-Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le diamètre moyen de particules de kaolin est compris entre 0,2 et 2,3 m.

5-Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition comprend une matrice polymère choisie parmi les polyoléfines, les polyvinyliques, les polyvinylidèniques, les polystyrèniques, les acryliques et méthacryliques, les polyamides, les polyesters, les polyéthers, les polyfluorés ; les résines polyuréthanes, les résines alkydes, les résines epoxydes, et les résines phénoplastes.

6-Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle la composition comprend une matrice polymère choisie parmi le polyéthylène basse ou haute densité, du polypropylène, polychlorure de vinyle, polystyrène, poly(éthylène/acétate de vinyle), des résines acryliques, des résines glycérophtaliques, et des résines polyuréthanes. 22

7-Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition comprend de la calcite.

8-Utilisation selon la revendication 7, dans laquelle la composition comprend de 0 à 5 %, et de préférence de 1,52 à 1,9 %, en volume de calcite par rapport au volume de polymère initial.

9-Utilisation selon la revendication 7, dans laquelle la composition comprend de 0 à 15 % et de préférence de 2,2 à 3,2 % de concentration pigmentaire volumique en calcite.

10-Utilisation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle le diamètre moyen de particules de calcite est compris entre 0,2 et 3 m.

11-Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition comprend en outre du dioxyde de titane.

12-Utilisation selon la revendication 11, dans laquelle la composition comprend de 1 à 20 %, et de préférence de 2,4 à 5,4 %, en volume de dioxyde de titane par rapport au volume total de polymère initial.

13-Utilisation selon la revendication 11, dans laquelle la composition comprend de 0 à 30 %, et de préférence 13,9 %, de concentration pigmentaire volumique en dioxyde de titane.

14-Utilisation selon l'une quelconque des revendications 10 ou 12, dans laquelle le diamètre moyen de particules de dioxyde de titane est compris entre 0,1 et 5 m, et de préférence entre 0,20 et 0,31 m.

15-Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition comprend au moins un additif anti-UV.

16-Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition comprend au moins un additif ou un traitement de surface apte à favoriser la formation de films d'eau. 23

17-Utilisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la matrice polymère est à contact alimentaire.

18-Peinture comprenant une composition telle que définie selon l'une quelconque des revendications précédentes.

19-Peinture selon la revendication 18, à base d'eau ou d'un solvant organique.

20-Film plastique comprenant une composition telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 17.

21-Film plastique selon la revendication 20, présentant une épaisseur comprise entre 150 et 250 m.