FR3022607A1 - Tube en pvc rigide a au moins trois couches intumescent et retardateur de flammes avec melamine - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tube en PVC rigide à au moins trois couches dont l'une d'entre elles est formée à partir d'une composition de PVC rigide comprenant de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine. Le tube présente des propriétés de résistance au feu améliorées par rapport à un tube en PVC rigide équivalent mais dépourvu de mélamine et de dérivé de mélamine. L'invention concerne aussi de nouvelles compositions de PVC rigide comprenant une sélection de dérivés de mélamine.

Description

1 La présente invention concerne des tubes en PVC rigide comprenant au moins trois couches dont au moins une des couches est formée à partir d'une composition intumescente retardatrice de flamme. Il existe différents catégories de PVC, parmi lesquelles figure le PVC rigide (aussi connu sous les dénominations de « PVC non plastifié » et de « PVC-U ») qui est un PVC dans lequel on n'a pas ajouté de plastifiant pour l'assouplir et qui présente ainsi une rigidité caractérisée par un module de Young compris entre environ 2,14 GPa et environ 4,14 GPa, ladite rigidité du PVC rigide étant parfaitement connue de l'homme du métier dans le domaine technique des polymères.

Les compositions intumescentes sont des compositions qui, sous l'effet de la chaleur, s'expansent, puis produisent une matière carbonée (connue aussi sous la dénomination anglophone «char »). Les compositions intumescentes et retardatrices de flamme sont couramment utilisées dans des domaines techniques variés tels que ceux de la formulation des peintures, des revêtements, ainsi qu'en plasturgie dans la formulation de mélanges maître à base de résines de polymères qui sont mis en forme par des techniques de formage telles que l'extrusion. Plus précisément, en ce qui concerne la plasturgie, il est connu de fabriquer par extrusion des tubes pour l'évacuation des eaux-vannes et des eaux usées à partir de PVC rigide. En effet, le PVC rigide exhibe des propriétés mécaniques et physiques particulièrement intéressantes et appropriées pour son utilisation dans la fabrication de canalisations d'évacuation à l'intérieur des bâtiments. La fabrication de tubes en PVC rigide est soumise à différentes réglementations qui détaillent les exigences à remplir en ce qui concerne : - leurs propriétés mécaniques et physiques ; - leur comportement et leur résistance au feu. En ce qui concerne les propriétés mécaniques et physiques des tubes en PVC rigide, différents documents tels que des normes produits, des marques de qualité NF E et NF Me, ainsi que des documents techniques unifiés (connu sous l'acronyme « DTU ») précisent les exigences à satisfaire. Parmi ces documents, on peut citer : 1) Le document NF DTU 60.33 P12 (2007-10) : Travaux de bâtiment Canalisations en PVC-U - Evacuation d'eaux usées et d'eaux-vannes - Partie 1-1 et 1-2 : Cahier des clauses techniques et critères généraux de choix des matériaux. Ce document définit les conditions à respecter dans le choix, la 3022607 2 mise en oeuvre et le dimensionnement des installations d'évacuation des eaux usées et des eaux-vannes en PVC. Le respect de ce DTU implique l'usage de tube PVC conforme aux normes produits NF EN1329-1 et NF EN1453-1 (la marque NF E qui couvre ces produits, intègre des 5 caractéristiques complémentaires propres à améliorer le comportement et la durabilité des produits). 2) La norme produit NF EN 1453-1 concernant les systèmes de canalisations en plastiques avec des tubes en PVC rigide à paroi structurée pour l'évacuation des eaux-vannes et des eaux usées (à basse et à haute température) à 10 l'intérieur des bâtiments, détaille dans sa Partie 1 les exigences relatives : ^ à la matière (taux de PVC dans les différentes couches, utilisation de charges, règles d'utilisation de recyclés internes ou externes), ^ aux caractéristiques mécaniques (résistance au choc et 15 module de rigidité), ^ aux caractéristiques physiques (point Vicat, retrait, résistance au dichlorométhane), ^ à l'aptitude à l'emploi (étanchéité eau, air). Pour satisfaire la norme produit NF EN 1453-1, la teneur en PVC des 20 tubes doit être d'au moins 80% en masse. De plus, cette norme produit autorise l'usage de PVC recyclé pour la fabrication de tubes en PVC rigide. 3) La marque de qualité NF055 concernant des tubes et raccords en PVC non plastifié rigide - DT2 : Groupe Evacuation (NF E) : Les produits visés par ces règles de certification sont les tubes et raccords en PVC pour l'application 25 évacuation (DTU 60.33) conformes aux normes produits NF EN1329-1 et NF EN1453-1. Cette marque de qualité certifie les mêmes exigences que celles données pour la norme produit en ajoutant un module de rigidité minimal de 2kN/m2 (résistance à l'écrasement). Les tubes peuvent avoir un diamètre compris entre 32 et 315 mm avec une épaisseur minimale de 3 mm.

30 En outre, en ce qui concerne le comportement et la résistance au feu de tels tubes en PVC rigide, en particulier destinés à être mis en place dans des établissements recevant du public, la marque de qualité NF513 - Sécurité feu - Tubes et raccords PVC - Films PVC - Supports textiles revêtus (NF Me) précise que les produits visés par ces règles de certification sont les tubes et raccords en PVC pour 35 l'application évacuation (DTU 60.33) d'épaisseur supérieure ou égale à 3 mm minimum dont le classement européen de réaction au feu est B-s3-d0 ou supérieur, 3022607 3 ledit classement au feu correspondant au « Single Burning Item » (Objet Isolé au Feu), aussi connu sous l'acronyme « SBI » et se traduisant par « Objet Isolé au Feu », est décrit dans la norme EN 13823. Le classement SBI repose sur des niveaux de performance relatifs à la chaleur dégagée en fonction du temps, au volume de fumées 5 dégagées en fonction du temps et à la capacité à propager la flamme. Les tubes en PVC rigide doivent également avoir pour caractéristique une expansion de leur épaisseur après passage au four conique de plus de 800%. Il s'agit de l'intumescence. A cet égard, l'Arrêté du 25 juin 1980 portant approbation des dispositions 10 générales du règlement de sécurité contre les risques d'incendie et de panique dans les établissements recevant du public a été mis à jour par l'Arrêté du 26 juin 2008, notamment en ce qui concerne l'article CO 31 concernant les conduits et gaines. La modification de l'article CO 31 implique que les tubes en PVC, notamment en PVC rigide, traversant une paroi, dans certaines conditions soient pare- 15 flamme 30 minutes (fonction des locaux traversés, du niveau de risque, du diamètre, etc...). Cette exigence est réputée satisfaite pour un tube en PVC s'il est classé B-s3-d0 et admis à la marque de qualité NF513 (NF Me). Le maintien du classement pare-flamme 30 minutes de la paroi traversée est obtenu par l'expansion d'au minimum 800% du tube qui permet de limiter le passage des flammes et des fumées, mais 20 également par la faible combustibilité du PVC (anciennement M1 et désormais B). En effet, la réglementation incendie via le marquage CE a incité à définir des méthodes communes d'évaluation du comportement au feu. Il a donc fallu adopter des méthodes identiques en Europe pour déterminer les classements de réaction au feu et de résistance au feu des produits de construction. L'arrêté du 21 25 novembre 2002, relatif à la réaction au feu des produits de construction et d'aménagement, met en application le système d'euro-classification de réaction au feu, appelé SBI et qui a été mentionné ci-dessus. En particulier, un tube en PVC rigide comprenant trois couches (connu aussi sous la dénomination de « tube PVC rigide structuré ») : 30 - s'expanse naturellement entre 500% et 1200% en fonction de son diamètre et de la quantité de matière (à savoir la densité), - est classé dans la catégorie B-s3-d0, et - satisfait les exigences de la modification de l'article CO 31 précitée.

35 Lorsque le diamètre du tube augmente, son épaisseur augmente également, ce qui contribue à augmenter l'expansion naturelle du tube en PVC rigide.

3022607 4 Plus précisément, un tel tube en PVC rigide à trois couches est fabriqué par extrusion à partir de deux formulations différentes : - Une première formulation, dite « formulation de peau », pour la réalisation des couches interne et externe du tube en PVC rigide.

5 Cette première formulation est conçue pour que les couches interne et externe du produit fini, à savoir le tube en PVC rigide, présentent une densité supérieure à 1,37. Cette première formulation comprend du PVC rigide. - Une deuxième formulation, dite « formulation du coeur », pour la 10 réalisation de la couche intermédiaire du tube en PVC rigide. Cette deuxième formulation est conçue pour que la couche intermédiaire du produit fini, à savoir le tube en PVC rigide, présente une densité inférieure à 1,37. Cette deuxième formulation comprend un mélange de PVC rigide et un agent 15 gonflant (par exemple l'azodicarbonamide, connu sous l'abréviation « ADCA »). Au cours de l'extrusion, la couche intermédiaire va s'expanser du fait de la présence de l'agent gonflant que comprend la deuxième formulation. En effet, au cours de l'extrusion, l'agent gonflant réagit de telle sorte que des bulles de gaz se 20 forment dans la couche intermédiaire du tube en PVC rigide. Ces bulles permettent de baisser la densité du produit fini (à savoir le tube en PVC rigide) ; ce qui réduit la consommation de matières premières et améliore ainsi l'impact environnemental de ce produit. C'est pourquoi, il est particulièrement avantageux de fabriquer un tube 25 en PVC rigide à trois couches présentant une faible densité en maîtrisant le gonflement de la couche intermédiaire grâce à une sélection et à une concentration appropriée de l'agent gonflant. Cependant, cette deuxième formulation de la couche intermédiaire d'un tube en PVC rigide à trois couches qui présente les avantages détaillés ci-dessus peut 30 porter préjudice à la caractéristique d'intumescence recherchée pour satisfaire aux réglementations en matière d'incendie, à savoir une intumescence d'au moins 800%. En effet, il s'avère particulièrement difficile de faire expanser cette couche intermédiaire qui, rappelons-le, contient peu de matière susceptible de s'expanser naturellement sous les flammes, à savoir le PVC rigide, car des bulles d'air 35 se sont formées pendant le procédé de fabrication d'extrusion au sein de cette couche intermédiaire. En outre, dans le produit fini qu'est le tube en PVC rigide, la couche 3022607 5 intermédiaire, donc déjà expansée au cours de l'extrusion, a généralement une épaisseur représentant 60% à 80% de l'épaisseur totale des trois couches du tube de PVC rigide selon le diamètre considéré. En d'autres termes, les propriétés intumescentes d'un tube en PVC rigide à trois couches sont fortement limitées du fait 5 qu'il comporte une couche intermédiaire d'épaisseur relativement importante et dont l'expansion est déjà à un stade avancé. Ainsi, on comprend aisément la difficulté de mettre au point un tube en PVC rigide à trois couches qui puisse parfaitement concilier des paramètres qui, au vu de ce qui a été détaillé ci-dessus, sont antagonistes, à savoir : 10 - des propriétés d'intumescentes conformes aux règlementations en matière d'incendie, à savoir une intumescence d'au moins 800% et une classification dans la catégorie B-s3-d0, voire une catégorie supérieure ; - un coût de production du tube en PVC rigide le moins élevé 15 possible impliquant des quantités de matières utilisées pour sa fabrication les plus faibles, ainsi qu'une densité de la couche intermédiaire, de préférence aussi faible que possible. C'est pourquoi, au vu de ces difficultés de mise au point de tubes en PVC rigide à trois couches qui soient en outre intumescents et dans ce contexte 20 d'évolution permanente des aspects règlementaires en matière d'incendie des tubes en PVC rigide, on cherche à optimiser la formulation des mélanges maître de résines de PVC (à savoir les mélanges de base pour la fabrication par extrusion de tels tubes), et ce d'afin d'améliorer leurs propriétés intumescentes et retardatrices de flamme et ainsi satisfaire les exigences réglementaires de sécurité de ces produits.

25 Cette optimisation de la formulation réside notamment dans la mise au point d'additifs dont l'incorporation dans le mélange maître de résines de PVC rigide va avoir pour effet d'amplifier les propriétés de résistance au feu de la composition de PVC rigide, et ce sans compromettre les propriétés mécaniques du tube en PVC rigide à trois couches.

30 On connaît différents additifs qui ont été incorporés dans des mélanges maître de résines de PVC destinés à la fabrication de compositions de PVC rigide. Le brevet US 4 965 309 décrit des additifs suppresseurs de fumées qui sont incorporés dans un matériau plastique destiné à être extrudé, en particulier un PVC rigide, de manière à réduire le développement des flammes et des fumées, et ce 35 sans affecter significativement l'apparence et les propriétés de ce polymère. Les additifs suppresseurs de fumées décrits dans ce brevet américain comprennent 3022607 6 notamment des composés inorganiques à base de zinc, de magnésium et de molybdène. La demande EP 0 587 104 A2 décrit une composition de PVC rigide qui comprend un composé de molybdène, de préférence un molybdate de mélamine, qui 5 est utilisé comme agent retardateur de fumées. Or, l'ajout de cet agent retardateur de fumées a un impact négatif, car il modifie la viscosité de la composition et engendre de ce fait, une mise en forme industrielle moins aisée. Afin de compenser cet impact négatif, la composition décrite dans la 10 demande EP 0 587 104 A2 comprend en outre : - un lubrifiant qui peut cependant altérer certaines propriétés physiques du PVC et provoquer une augmentation des fumées. En effet, les lubrifiants sont généralement des cires de paraffine ou de polyéthylène très inflammables et génératrices de fumées. 15 - un agent de stabilisation et de résistance au choc du PVC visant à contrer les effets négatifs précités du lubrifiant sur la composition. Autrement dit, le choix d'un agent utilisé comme retardateur de fumées dans une composition de PVC rigide peut avoir des conséquences non négligeables au 20 niveau des propriétés mécaniques de ladite composition qu'il convient absolument de prendre en considération lors de l'élaboration d'une formulation de PVC rigide. Comme en témoigne la demande EP 0 587 104 A2, l'incorporation d'un agent retardateur de fumées peut nécessiter l'ajout d'autres composés dans la formulation de PVC rigide qui seront destinés à contrer les effets négatifs de cet 25 agent. Cela présente le désavantage de complexifier les formulations de PVC rigide et d'augmenter leur coût, et ce sans la garantie du maintien des propriétés mécaniques et physiques originelles du PVC rigide. La mise au point d'additifs intumescents et retardateurs de flamme s'avère souvent délicate pour les raisons détaillées ci-dessous.

30 Tout d'abord, les propriétés d'intumescence et retardatrice de flamme d'un même additif peuvent varier selon la nature et la quantité des polymères de la formulation de résines de polymères dans laquelle l'additif est incorporé. En effet, la formation d'une couche carbonée va dépendre de facteurs tels que la température de combustion des polymères de la formulation, la viscosité du fondu formé durant la 35 combustion de la formulation de résines de polymères.

3022607 7 De plus, la quantité d'additif intumescent et retardateur de flamme nécessaire à l'obtention d'une résistance au feu satisfaisante pourra varier d'une formulation de résines de polymères à une autre formulation. Ainsi, la difficulté de la mise au point de la formulation de résines de 5 polymères comprenant un ou plusieurs additifs intumescents et retardateurs de flamme réside dans la variété des propriétés et des comportements au feu non seulement des différents matériaux dont sont formés ces additifs, mais aussi des polymères de la formulation de résines de polymères dans laquelle ils sont incorporés. En outre, des problèmes peuvent aussi se poser du fait d'interactions possibles, et 10 voire néfastes, entre les multiples et variés additifs que comprennent ces formulations de résines de polymères. Autrement dit, il existe le risque que certains additifs couramment utilisés dans les formulations de résines de polymères aient, par association, un impact négatif tendant à diminuer les propriétés intumescentes de l'additif intumescent ajouté à la formulation de résine de polymère.

15 Par ailleurs, comme cela a été expliqué ci-dessus, selon la formulation de résines de polymères, la nature et la quantité de l'additif intumescent et retardateur de flammes incorporé dans la formulation peut avoir un impact sur les propriétés mécaniques et physiques des polymères de la formulation. Or, les articles extrudés à partir de résines de polymères, en particulier les tubes de canalisation, sont soumis à 20 des normes détaillant des exigences de propriétés mécaniques et physiques auxquelles on ne peut déroger pour assurer leur aptitude à l'emploi et la durabilité des installations les intégrant. C'est pourquoi, lors de la mise au point de mélanges maître de résines de polymères incorporant des additifs pour que le mélange maître présente des 25 propriétés intumescentes et retardatrices de flamme améliorées, il est aussi indispensable que ces additifs n'aient pas d'impact sur les propriétés mécaniques et physiques des polymères. Les effets d'additifs intumescents et retardateurs de flamme sur les polymères d'un mélange maître de résines de polymères demeurent difficilement 30 prévisibles et transposables d'une formulation de résines de polymères à une autre formulation. Autrement dit, le choix et la quantité des additifs intumescents et retardateurs de flamme sont hautement spécifiques de la formulation de résines de polymères dans laquelle ils sont incorporés pour obtenir une résistance au feu optimale des articles fabriqués (par exemple par extrusion) à partir de ladite 35 formulation.

3022607 8 Eu égard à l'évolution de la réglementation en matière de sécurité incendie des tubes de canalisation en PVC rigide, on comprend aisément l'intérêt et l'enjeu permanents que représente la mise au point de tels tubes satisfaisant pleinement les exigences règlementaires précitées et qui soient en outre toujours plus 5 performants tant au niveau de leurs propriétés de résistance au feu qu'au niveau de leurs propriétés mécaniques. Par ailleurs, aucun des documents de l'état de l'art mentionné ci-dessus ne décrit un tube en PVC rigide à trois couches et qui, en outre, présente des propriétés de résistance au feu améliorées par rapport à un tube en PVC rigide à trois 10 couches habituellement utilisé dans les bâtiments, à savoir un tube en PVC rigide à trois couches connu de l'état de l'art. Les inventeurs de la présente invention ont conçu un nouveau tube en PVC rigide comprenant au moins trois couches remplissant parfaitement ces objectifs de résistance au feu, et ce tout en exhibant des propriétés mécaniques parfaitement 15 conformes aux normes produit précitées. La présente invention a pour premier objet un tube en PVC rigide comprenant au moins trois couches qui se caractérise en ce qu'au moins une des couches est formée à partir d'une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine.

20 Les inventeurs de la présente invention ont constaté qu'un tel tube en PVC rigide, donc à au moins trois couches, présente des propriétés de résistance au feu améliorées par rapport à un tube en PVC rigide à trois couches équivalent mais qui est dépourvu de mélamine et de dérivé de mélamine. En particulier, les inventeurs de la présente invention ont relevé une très 25 nette amélioration des paramètres fumée SMOGRA et TSP600 (tels que définis dans la NF EN 13823 mentionnée ci-dessus) des tubes en PVC rigide selon l'invention par rapport aux tubes en PVC rigide connus de l'état de l'art qui comprennent trois couches. En d'autres termes, les inventeurs ont constaté l'impact positif de la mélamine et/ou du dérivé de mélamine sur les fumées générées dans la composition 30 des tubes en PVC rigide selon l'invention. Les inventeurs de la présente invention ont ainsi découvert, de manière tout à fait surprenante, qu'un tube en PVC rigide selon l'invention présente non seulement des caractéristiques mécaniques et physiques conformes aux normes produit des tubes en PVC rigide, mais qu'en outre ce tube en PVC rigide est 35 particulièrement résistant au feu, car : 3022607 9 - il se classe dans la catégorie européenne de réaction au feu suivante : B-s2-d0, et - il présente une intumescence supérieure à 800%, de préférence supérieure à 850%, plus préférentiellement supérieure à 900%, 5 encore plus préférentiellement supérieure à 950%, de manière plus avantageuse supérieure à 1000%, de manière encore plus avantageuse supérieure à 1050%, et de manière tout à fait avantageuse supérieure à 1100%, et ce pour tous les diamètres envisageables qui sont définis dans les normes relatives 10 aux tubes en PVC rigide. Aussi, le tube en PVC rigide selon l'invention peut parfaitement être utilisé dans les applications mentionnées dans ces normes concernant les tubes en PVC rigide. De préférence, le dérivé de mélamine est choisi parmi le cyanurate de 15 mélamine, le phosphate de mélamine, le borate de mélamine, le polyphosphate de mélamine et le molybdate de mélamine. De manière très avantageuse, le dérivé de mélamine est le cyanurate de mélamine. Dans ce mode de réalisation de l'invention, la mélamine issue de la dégradation du cyanurate de mélamine contribue à la formation d'une couche 20 carbonée (appelée « char ») dans un processus d'intumescence. Cette couche carbonée constitue une barrière entre l'oxygène et les gaz de décomposition. Ces derniers jouent alors un rôle d'agent d'expansion de la couche carbonée formée. La mélamine et/ou le dérivé de mélamine est donc présent dans au moins une des couches du tube en PVC rigide selon l'invention.

25 Dans un mode de réalisation de l'invention, la mélamine et/ou le dérivé de mélamine est présent dans toutes les couches du tube en PVC rigide selon l'invention. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la mélamine et/ou le dérivé de mélamine présente une granulométrie comprise entre 2 um et 100 um, de 30 préférence entre 2µm et 25 um. Une granulométrie supérieure à 100 um pourrait engendrer les inconvénients suivants sur le tube en PVC rigide : - un aspect de surface granuleux du tube (les grains de mélamine et/ou du dérivé de mélamine pourraient être visibles), et surtout 35 - des amorces de rupture, du fait de la création d'une hétérogénéité dans la structure du tube, ainsi que 3022607 10 - le risque d'une intumescence non homogène du tube, du fait d'une répartition volumique hétérogène de la mélamine et/ou du dérivé de mélamine dans les résines de PVC au moment de la préparation du mélange maître.

5 De manière avantageuse, la composition de PVC rigide selon l'invention comprend au moins une résine de PVC avec un KWert compris entre 56 et 68, de préférence entre 57 et 67. La composition de PVC rigide peut comprendre des matières recyclées de PVC provenant du tri des biens de consommation tels que les menuiseries en PVC 10 (fenêtre, volet, porte) et les tuyaux en PVC rigide, ou encore autres produits équivalents à ceux-ci. Cet aspect de recyclage des matières constitue un des avantages de la présente invention. Comme expliqué ci-dessus, les compositions de PVC sont obtenues à partir de mélange de résines de PVC. C'est pourquoi, les formulations de PVC rigide 15 sont détaillées ci-après pour 100,00 parties de résine de PVC. Dans un mode de réalisation de l'invention, le tube en PVC rigide comprend, pour 100,00 parties de résine de PVC, au moins 0,25 parties de mélamine et/ou de dérivé de mélamine. Préférentiellement, le tube en PVC rigide comprend, pour 100,00 parties 20 de résine de PVC, de 0,25 parties à 5,00 parties, de préférence de 0,40 parties à 2,00 parties de mélamine et/ou de dérivé de mélamine. Dans un mode de réalisation de l'invention, le tube en PVC rigide comprend : - une couche interne (aussi appelée « peau interne ») et une 25 couche externe (aussi appelée « peau externe ») ; - une couche intermédiaire (aussi appelée « coeur »), de préférence une couche intermédiaire expansée (et alors aussi appelé « coeur expansé »), disposée entre la couche interne et la couche externe, au moins une des trois couches dudit tube en PVC rigide est formée à partir d'une 30 composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine. De manière préférée, il s'agit de la couche intermédiaire qui est formée à partir d'une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine.

3022607 11 Dans un mode de réalisation de l'invention, la couche interne, la couche intermédiaire et la couche externe sont toutes formées à partir d'une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine. Avantageusement, lorsque la couche intermédiaire est expansée, ladite 5 couche intermédiaire comprend au moins un agent gonflant (par exemple l'azodicarbonamide). Optionnellement, ladite couche intermédiaire comprend en outre du PVC recyclé. Les inventeurs de la présente invention ont constaté qu'un tel tube en 10 PVC rigide à trois couches présente des propriétés de résistance au feu améliorées par rapport à un tube en PVC rigide à trois couches équivalent mais qui est dépourvu de mélamine et de dérivé de mélamine. De manière préférée, lorsque la couche intermédiaire est une couche expansée, la masse de la couche intermédiaire représente entre environ 50% et 15 environ 80% de la masse du tube en PVC rigide. Préférentiellement, le tube a un diamètre compris entre 30,0 mm et 320,0 mm, de préférence entre 32,0 mm et 315,0 mm. L'épaisseur globale minimale du tube selon l'invention peut être comprise entre 3,0 mm et 6,5 mm, de préférence entre 3,0 mm et 6,2 mm. L'épaisseur de la couche interne est d'au minimum 0,2 mm.

20 Un tube en PVC rigide à trois couches présente en outre l'avantage que les couches peuvent avoir des caractéristiques mécaniques différentes entre elles. Pour ce faire, les formulations des compositions constituant les différentes couches sont ajustées en fonction des propriétés mécaniques souhaitées pour chacune de ces couches et pour le produit fini, à savoir le tube, car il existe des interactions entre les 25 couches dudit tube. La couche intermédiaire présente un module de rigidité et une expansion appropriés de manière à permettre notamment d'amortir l'onde de choc lors d'un impact extérieur. La couche interne permet aussi d'assurer la résistance au choc. De plus, 30 cette couche interne présente une surface conçue pour être résistante au passage des fluides circulant dans le tube en PVC rigide. Comme expliqué ci-dessus, les différentes couches du tube en PVC rigide selon l'invention comprennent des matériaux de résine de PVC vierge (ou autrement dit des matériaux utilisés pour la première fois) et/ou de résine de PVC recyclé (ou 35 autrement dit des matériaux recyclés à base de PVC).

3022607 12 Ainsi, les différentes couches du tube en PVC rigide selon l'invention peuvent comprendre du PVC sous forme recyclée. La composition de PVC rigide peut en outre comprendre au moins un composé choisi parmi les listes non exhaustives détaillées ci-dessous : 5 - les charges telles que le carbonate de calcium, le dioxyde de titane, le talc, ainsi que toute autre matière minérale qui est compatible avec l'extrusion de PVC rigide, - les agents stabilisateurs de PVC, par exemple : o des agents stabilisateurs primaires tels que de type 10 organo-étain (par exemple le dioctyl étain, le méthyl étain, l'isooctylthioglycolate d'étain), le calcium zinc, le plomb, o des agents stabilisateurs secondaires, par exemple l'oxyde de zinc, le stéarate de calcium, - les lubrifiants, par exemple des cires de paraffine, des cires de 15 polyéthylène oxydé, des cires d'ester, des cires de polyéthylène, - les colorants tels que le noir de carbone ou bien tout autre colorant selon la teinte souhaitée du tube en PVC rigide qu'on souhaite obtenir, - les agents anti ultra-violets, par exemple du dioxyde de titane.

20 Dans un mode de réalisation de l'invention, le tube en PVC rigide comprend, pour 100,00 parties de résine de PVC : - entre 5 et 21 parties de carbonate de calcium, - entre 2 et 5 d'un mélange d'additifs tels que des lubrifiants, pigment et des agents stabilisateurs de PVC qui ont été détaillés 25 ci-dessus. - entre 0,40 et 2,00 de cyanurate de mélamine. De manière préférée, le tube de PVC rigide comprenant au moins trois couches selon l'invention est conforme à la norme NF EN 1453-1. La présente invention a aussi pour objet l'utilisation du tube en PVC 30 rigide selon l'invention qui a été décrit ci-dessus dans l'évacuation d'eaux usées ou d'eaux-vannes. La présente invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de ce tube en PVC rigide comprenant au moins trois couches qui a été décrit ci-dessus. Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes : 35 a) on prépare des mélanges (dits « mélanges secs » et connu également sous la dénomination anglophone de « dry blend ») de résine de PVC 3022607 13 avec éventuellement des adjuvants et des additifs, au moins un des mélanges étant une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine ; b) on extrude les mélanges obtenus à l'étape a) au travers une filière 5 pour obtenir un tube en PVC rigide comprenant au moins trois couches. Au cours de l'étape a), on prépare un nombre adéquat de mélanges (dits « mélanges secs » ou « dry blend ») de résines de PVC en fonction du nombre de couches que va comporter le tube en PVC rigide selon l'invention.

10 Dans un mode de réalisation avantageux du procédé de fabrication, on ajoute au mélange (dit « mélange sec » ou « dry blend ») de l'étape a) au moins un additif choisi parmi les colorants, les stabilisateurs de PVC, les cires, les agents gonflants, les agents de mise en oeuvre du procédé de fabrication (par exemple des agents anti-choc, des aides process) et les charges.

15 Les additifs et les adjuvants, ainsi que leurs quantités respectives sont choisis de manière appropriée en fonction des propriétés mécaniques et physiques du tube en PVC rigide que l'on souhaite obtenir à l'issue de l'extrusion. Bien entendu, le choix de ces additifs et adjuvants est parfaitement à la portée de l'homme du métier qui saura aussi déterminer les quantités nécessaires en 20 vue de l'obtention d'un tube aux propriétés mécaniques et physiques souhaitées. Au cours de l'étape a) du procédé de fabrication, la mélamine et/ou le dérivé de mélamine est mélangé de manière homogène avec les autres constituants que comprend la composition de PVC rigide et qui est destinée à former au moins l'une des couches du tube en PVC rigide selon l'invention.

25 L'étape a) du procédé de fabrication est avantageusement réalisée avec un équipement de mélange qui comprend deux cuves : une cuve chaude et une cuve froide. Plus précisément, en ce qui concerne la préparation du mélange (dit « mélange sec ») destiné à former la composition de PVC rigide comprenant la 30 mélamine et/ou le dérivé de mélamine, on incorpore tout d'abord dans la cuve chaude tous les constituants dudit mélange, à savoir le PVC, la mélamine et/ou le dérivé de mélamine, et le cas échéant les adjuvants et les additifs précités. Dans cette cuve chaude, on soumet ledit mélange à une agitation mécanique (par exemple une agitation mécanique à pales) et, naturellement la 35 température augmente entre 100°C et 140°C. Ainsi, ledit mélange (dit « mélange 3022607 14 sec ») est porté à une température comprise entre 100°C et 140°C dans la cuve chaude. On transfère ensuite ledit mélange de la cuve chaude vers la cuve froide et on poursuit l'agitation mécanique (par exemple une agitation mécanique à pales) 5 du mélange de telle manière que la température du mélange s'abaisse. Autrement dit, dans la cuve froide, on refroidit le mélange (dit « mélange sec »). Avantageusement, la cuve froide est équipée sur ses parois internes d'un circuit de circulation d'eau dans lequel circule de l'eau à une température inférieure à 80°C. Le mélange (dit « mélange sec » ou « dry blend ») ainsi obtenu peut être 10 stocké, par exemple dans une unité de stockage tel qu'un silo avant d'être acheminé vers un dispositif d'extrusion pour la réalisation de l'étape b) d'extrusion du procédé de fabrication. A l'étape b), dans le dispositif d'extrusion, les mélanges (dits « mélanges secs » ou « dry blend ») sont tout d'abord conjointement extrudés chacun au travers 15 d'une filière d'extrusion dont est équipé ledit dispositif d'extrusion. Puis les mélanges ainsi extrudés sont amenés, par exemple au moyen de canaux de diffusion, jusqu'à un élément du dispositif d'extrusion qui est configuré pour : - souder ensemble, par exemple sous l'action de la pression, les mélanges ainsi conjointement extrudés, puis 20 - les figer de manière à obtenir un tube en PVC rigide comprenant au moins trois couches. Enfin, le tube en PVC rigide ainsi obtenu est découpé à la longueur souhaitée, et ce avec un moyen approprié de découpe dont est équipé le dispositif d'extrusion.

25 Le dispositif d'extrusion décrit ci-dessus est parfaitement à la portée de l'homme du métier. Par exemple, il s'agit du dispositif dénommé « Die Heads - Multilayer» qui est notamment commercialisé par la société ROLLEPAAL. En outre, dans le cadre de la présente invention, certaines des compositions de PVC rigide à partir desquelles est formée au moins une des couches 30 du tube en PVC rigide décrit ci-dessus sont nouvelles. Les inventeurs de la présente invention ont en effet élaboré de nouvelles compositions de PVC rigide qui sont intumescentes et retardatrices de flamme. C'est pourquoi, la présente invention a aussi pour objet une composition de PVC rigide se caractérisant en ce qu'elle comprend au moins de la mélamine et/ou 35 un dérivé de mélamine choisi parmi le cyanurate de mélamine, le phosphate de mélamine, le borate de mélamine et le polyphosphate de mélamine.

3022607 15 De manière préférée, le dérivé de mélamine est le cyanurate de mélamine. Les inventeurs de la présente invention ont découvert de manière tout à fait surprenante que ces compositions de PVC rigide parfaitement innovantes 5 pouvaient être utilisées pour fabriquer des tubes en PVC rigide présentant une intumescence d'au moins 800% et conformes au classement au feu B-s2-d0, ainsi qu'aux normes produit de ces tubes, et ce quel que soit le diamètre du tube en PVC rigide. De plus, les inventeurs de la présente invention ont constaté que l'ajout 10 de mélamine ou d'un dérivé de mélamine choisi parmi ceux décrits ci-dessus dans la composition de PVC rigide n'engendrait aucune dégradation de ladite composition lors de sa mise en forme industrielle par extrusion (maintien de la processabilité), ni des caractéristiques physiques et mécaniques du produit fini, à savoir le tube en PVC rigide.

15 Ainsi, la composition de PVC rigide selon l'invention présente l'avantage par rapport aux compositions de PVC rigide de l'état de la technique, en particulier les compositions décrites dans la demande EP 0 587 104 A2, de ne pas nécessiter l'ajout de lubrifiants et/ou d'agents stabilisateurs du PVC pour maintenir les propriétés mécaniques et physiques originelles du PVC rigide.

20 Dans un mode de réalisation de l'invention, la mélamine ou le dérivé de mélamine que comprend la composition de PVC rigide présente une granulométrie moyenne comprise entre 2 um et 100 um, de préférence entre 2 um et 50 um. De manière avantageuse, la composition de PVC rigide selon l'invention comprend au moins une résine de PVC avec un KWert compris entre 56 et 68, de 25 préférence entre 57 et 67. La composition de PVC rigide peut comprendre, pour 100 parties de résine de PVC, au moins 0,25 parties de mélamine et/ou de dérivé de mélamine. Dans un mode de réalisation de l'invention, ladite composition de PVC rigide comprend, pour 100,00 parties de résine de PVC, de 0,25 parties à 5,00 parties, 30 de préférence de 0,40 parties à 2,00 parties, de mélamine et/ou de dérivé de mélamine.

3022607 16 Avantageusement, la composition de PVC rigide selon l'invention comprend en outre au moins un composé choisi parmi les listes non exhaustives détaillées ci-dessous - - les agents stabilisateurs de PVC, par exemple : 5 o des agents stabilisateurs primaires tels que de type organo-étain (par exemple le dioctyl étain, le méthyl étain, l'isooctylthioglycolate d'étain), le calcium zinc, le plom, o des agents stabilisateurs secondaires, par exemple l'oxyde de zinc, le stéarate de calcium, 10 - les charges telles que le carbonate de calcium, le dioxyde de titane, le talc, ainsi que toute autre matière minérale qui est compatible avec l'extrusion de PVC rigide, - les lubrifiants, par exemple des cires de paraffine, des cires de polyéthylène oxydé, des cires d'ester, des cires de polyéthylène, 15 - les colorants tels que le noir de carbone ou bien tout autre colorant selon la teinte souhaitée du tube en PVC rigide qu'on souhaite obtenir, - les agents anti ultra-violets, par exemple du dioxyde de titane. La présente invention concerne aussi un tube obtenu par extrusion d'au 20 moins une composition de PVC rigide telle que décrite ci-dessus. La mise en oeuvre de l'extrusion de la composition selon l'invention en vue de l'obtention d'un tube en PVC rigide est parfaitement à la portée de l'homme du métier. Le dérivé de mélamine tel que décrit ci-dessus n'a pas d'impact sur les propriétés physico-chimiques de la composition de PVC rigide au cours de l'extrusion.

25 De manière préférée, ce tube est conforme à la norme NF EN 1453-1. De manière avantageuse, le tube selon l'invention a une épaisseur d'au moins 3 mm. La présente invention a aussi pour objet l'utilisation de ce tube dans l'évacuation d'eaux usées ou d'eaux-vannes.

30 3022607 17 PARTIE EXPERIMENTALE : Trois tubes en PVC rigide à trois couches conformes à la norme produit NF EN 1453-1 ont été fabriqués par extrusion à partir d'une résine de PVC rigide.

5 Ces trois tubes en PVC rigide correspondaient aux tubes en PVC rigide vendus par la société SOTRA-SEPEREF sous la désignation commerciale « SOTRABAT », à la différence que pour 100 parties de résine de PVC, - Le lier tube, ci-après désigné « Tube 1 », comprenait en outre 3 parties d'hydroxyde de magnésium ; 10 - Le 2ieme tube, ci-après désigné « Tube 2 », comprenait en outre 1,1 parties de cyanurate de mélamine ; - Le 3ieme tube, ci-après désigné « Tube 3 », comprenait en outre 0,65 parties de cyanurate de mélamine. Le 1ier tube est un exemple comparatif. En effet, l'hydroxyde de 15 magnésium est un des additifs suppresseurs de fumées des compositions de PVC décrites dans le brevet US 4 965 309 précité. Les 2ieme et 3ienle tubes sont des tubes en PVC rigide selon la présente invention. Pour ces trois tubes en PVC rigide, on a effectué les mesures suivantes : 20 1) l'intumescence (ou autrement dit le taux d'expansion) ; 2) SMOGRA (m2/s2): le taux de développement de la fumée 3) TSP600s (m2) : la production totale de fumée pendant 600 secondes Dans le cadre de ces expérimentations, on a mis en oeuvre la méthode d'essai suivante : 25 A partir des trois tubes en PVC précités, on a préparé des éprouvettes se présentant sous la forme de plaques planes de 50 cm de côté. Pour ce faire, les éprouvettes ont été obtenues après ramollissement en étuve (125 +15/-0) °C (1 min/mm d'épaisseur), puis découpe par usinage. L'épaisseur moyenne de l'éprouvette a été mesurée à l'aide d'un 30 micromètre. Cette moyenne a été obtenue à partir de 3 mesures réalisées dans le sens perpendiculaire au sens d'extrusion du tube en PVC rigide. Chaque mesure d'intumescence a été réalisée avec une série de cinq échantillons de chacun des tubes 1 à 3. L'intumescence se caractérise par l'augmentation du volume de 35 l'éprouvette suivant son épaisseur sous l'effet de la chaleur.

3022607 18 Ainsi, le taux d'expansion (%) quantifie l'intumescence de l'éprouvette suivant l'équation suivante (1) : Taux d'expansion = 100 x [(Ef-E,)/(E,-E0)1/2] (1) E0= 3 mm 5 E, : épaisseur initiale Ef: épaisseur finale L'appareil qui a servi à mesurer l'intumescence des tubes 1 à 3 était constitué d'un four conique fixé au-dessus d'une éprouvette à 30 mm de sa surface. Celle-ci était disposée sur un porte-éprouvette.

10 L'ensemble de l'appareil a été disposé dans une sorbonne ventilée pour l'extraction des fumées. La sorbonne devait avoir un débit suffisant pour permettre une extraction convenable des fumées, soit une extraction d'au moins 300 m3/heure avec la fenêtre de la sorbonne baissée (la hauteur de l'ouverture par rapport à la paillasse était d'environ 10 cm).

15 Un fluxmètre de type Schmittbolter étalonné entre 10 et 100 kW/m2 et de 1,27 cm de diamètre a été utilisée pour calibrer le flux thermique de 50 kW/m2 sur la surface de l'éprouvette. Le temps d'exposition de l'éprouvette au flux thermique a été de 2 minutes et 30 secondes au minimum. La durée d'exposition au flux thermique a été 20 adaptée en fonction de l'épaisseur de l'éprouvette de façon à obtenir le taux d'expansion maximale sans dégradation de l'intumescence. (m2/s2) et de TSP600s (m2) Les mesures de SMOGRA ont été réalisées à partir des éprouvettes décrites ci-dessus et d'un équipement tel que décrit au paragraphe 4 (« Appareillage d'essai ») de la norme NF EN 13823 du 2 février 2013, 25 intitulée : « Essais de réaction au feu des produits de construction - Produits de construction à l'exclusion des revêtements de sol exposés à une sollicitation thermique provoquée par un objet isolé en feu ». SMOGRA (m2/s2) : 30 L'indice de développement des fumées, SMOGRA, est la valeur maximale du rapport débit fumigène/temps, pendant la période d'exposition de l'éprouvette. La détermination du SMOGRA est subordonnée à : - Débit fumigène, moyenne sur 30 secondes, supérieur à 0,1 m2/s - Quantité totale de fumée émise (TSP) supérieure à 6 m2.

35 3022607 19 La détermination de cet indice est détaillée à l'Annexe A, paragraphe A.6 (« Production de fumée ») de la norme NF EN 13823 précitée. TSP600 (m2) : 5 Quantité de fumée produite par l'éprouvette pendant les 600 premières secondes d'exposition à la flamme du brûleur. La détermination du TPS600 est détaillée à l'Annexe A, paragraphe A.6 (« Production de fumée ») de la norme NF EN 13823 précitée. Seuils de classement du paramètre fumée(s) : - s1 : SMOGRA 30 m2/s2 et TSP600s 50 m2 - s2 : SMOGRA 180 m2/s2 et TSP600s < 200 m2 - s3: ni s1, ni s2 Le tableau 1 ci-dessous récapitule les valeurs obtenues pour chacun des tubes 1 à 3. Tube 1 (exemple Tube 2 (exemple Tube 3 (exemple comparatif) selon l'invention) selon l'invention) intumescence >800% >800% >800% SMOGRA (m2/s2) 31 18 29 TSP600 (m2) 237 163 150 Classement SBI B-s3-d0 B-s2-d0 B-s2-d0 , 2 2 2/s) et TSP6Dos (m) Tableau 1 : valeurs de l'intumescence, SMOGRA (m2/s2) ainsi que 20 classement SBI des tubes 1 à 3 Par ailleurs, pour chacun des tubes 1 à 3, on n'a pas constaté de propagation en limite d'éprouvette. De plus, il n'y a pas eu de chute de gouttes ou de particules enflammées à un temps inférieur ou égal à 10 secondes, ce qui explique la 25 classification dO dans le tableau ci-dessus. On peut noter l'évolution favorable des paramètres relatifs au classement fumée, diminution du paramètre SMOGRA, donc de la vitesse d'émission de fumée et du paramètre TSP600 soit la quantité de fumée émise pendant les 600 premières secondes. De ces diminutions notables découlent une amélioration du 10 15 3022607 20 classement SBI des tube 2 et 3 testés puisqu'ils passent d'un classement de B-s3-d0 à B-s2-d0. Cette amélioration engendrée par l'ajout du cyanurate de mélamine pour les tubes 2 et 3 (selon l'invention) par rapport au tube 1 (comparatif) met en lumière 5 l'impact du cyanurate de mélamine sur le comportement au feu des tubes en PVC rigide selon l'invention (intumescence et classement SBI) tout en assurant un maintien des performances physiques et mécaniques requises pour les domaines d'emploi usuels de ce type de produit Lorsque la concentration de cyanurate de mélamine est diminuée (eu 10 égard aux tubes 2 et 3), on observe une augmentation de la vitesse de production de fumée (SMOGRA) mais un maintien du gain apporté sur la quantité totale de fumées produites (TSP600 équivalent) ; ces évolutions permettent cependant de maintenir le classement SBI amélioré par rapport au tube 1 puisque le tube 3 conserve son classement SBI B-s2-d0 plus performant. 15

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Tube en PVC rigide comprenant au moins trois couches, caractérisé en ce qu'au moins une des couches est formée à partir d'une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine.
2. 2. Tube en PVC rigide selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dérivé de mélamine est choisi parmi le cyanurate de mélamine, le phosphate de mélamine, le borate de mélamine, le polyphosphate de mélamine et le molybdate de mélamine.
3. 3. Tube en PVC rigide selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dérivé de mélamine est le cyanurate de mélamine.
4. 4. Tube en PVC rigide selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend, pour 100,00 parties de résine de PVC, de 0,25 parties à 5,00 parties, de préférence de 0,40 parties à 2,00 parties, de mélamine et/ou de dérivé de mélamine.
5. 5. Tube en PVC rigide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend : - une couche interne et une couche externe ; - une couche intermédiaire disposée entre la couche interne et la couche externe, au moins une des trois couches dudit tube en PVC rigide étant formée à partir d'une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine.
6. 6. Tube en PVC rigide selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche intermédiaire est formée à partir d'une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine.
7. 7. Procédé de fabrication d'un tube en PVC rigide selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 3022607 22 a) on prépare des mélanges de résine de PVC avec éventuellement des adjuvants et des additifs, au moins un des mélanges étant une composition de PVC rigide comprenant au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine ; 5 b) on extrude les mélanges obtenus à l'étape a) au travers une filière pour obtenir un tube en PVC rigide selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
8. 8. Utilisation du tube en PVC rigide selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 6 dans l'évacuation d'eaux usées ou d'eaux-vannes.
9. 9. Composition de PVC rigide, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins de la mélamine et/ou un dérivé de mélamine choisi parmi le cyanurate de mélamine, le phosphate de mélamine, le borate de mélamine et le polyphosphate de 15 mélamine.
10. 10. Composition de PVC rigide selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dérivé de mélamine est le cyanurate de mélamine. 20
11. 11. Composition de PVC rigide selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comprend, pour 100,00 parties de résine de PVC, de 0,25 parties à 5,00 parties, de préférence de 0,40 parties à 2,00 parties, de mélamine et/ou de dérivé de mélamine. 25
12. 12. Composition de PVC rigide selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un composé choisi parmi les agents stabilisateurs de PVC, les lubrifiants, les charges, les colorants, les agents anti ultra-violets. 30
13. 13. Tube obtenu par extrusion d'au moins une composition de PVC rigide selon l'une quelconque des revendications 9 à 12.
14. 14. Utilisation du tube selon la revendication 13 dans l'évacuation d'eaux usées ou d'eaux-vannes. 35