OA10552A - Plaque amorphe transparente stabilisée contre les uv en un thermoplastique cristallisable - Google Patents
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Description
i
I t 1 1 010552 L'invention concerne une plaque amorphe,transparente, stabilisée contre les UV, en unthermoplastique cristallisable, dont l'épaisseur setrouve dans, l'intervalle de 1 à 20 mm. La plaque 5 contient au moins un stabilisant UV commephotoprotecteur et est caractérisée par de très bonnescaractéristiques optiques et mécaniques. L'inventionconcerne de plus un procédé de préparation de cetteplaque et son utilisation. 10 On connaît bien des plaques amorphes, transparentes, ayant une épaisseur comprise entre 1 et20 mm. Ces produits bidimensionnels sont constitués dethermoplastiques amorphes, non cristallisables. Desexemples typiques de tels thermoplastiques que 1'on peut 15 transformer en plaques, sont par exemple lepoly(chlorure de vinyle) (PVC), le polycarbonate (PC) etle poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). On prépare cesdemi-produits sur des installations appelées ensemblesd'extrusion (cf. Polymer Werkstoffe, Vol. II, 20 Technologie 1, page 136, Georg Thieme Verlag, Stuttgart,1984) . La fusion de la matière première pulvérulente ougranulée est réalisée dans une extrudeuse. On peutaisément transformer les thermoplastiques amorphes aprèsl'extrusion, à cause de la viscosité qui augmente en 25 permanence en fonction de la diminution de latempérature, en utilisant des calandres-finisseuses ouautres outils de parachèvement. Des thermoplastiquesamorphes possèdent alors après la transformation unestabilité suffisante, c'est-à-diré, une viscosité 30 élevée, pour "se tenir debout tout seuls" dans l'outilde calibrage. Mais ils sont assez souples encore pourpouvoir être profilés par l'outil. La viscosité defusion et la raideur propre des thermoplastiquesamorphes sont tellement élevées dans l'outil de 35 calibrage, que le demi-produit ne s'affaisse pas avantrefroidissement dans l'outil de calibrage. Dans le casde matériaux qui se décomposent facilement, comme par 2 010552 exemple le PVC, on a besoin dans l'étape d'extrusiond'adjuvants de mise en œuvre particuliers, comme parexemple des stabilisants de mise en œuvre contre ladécomposition et des lubrifiants contre frottementintérieur trop fort et de ce fait, contre un réchauffageincontrôlable. Des lubrifiants externes sont nécessairespour empêcher l'accrochage aux parois et aux cylindres.
Dans la mise en œuvre du PMMA, on utilise parexemple pour éliminer l'humidité, une extrudeuse dedégazage.
Dans la préparation de plaques transparentes enthermoplastiques amorphes, transparentes, on a besoind'additifs dont certains sont coûteux, qui peuventmigrer en partie et provoquer des problèmes deproduction à cause de l'évaporation et des dépôtssuperficiels sur le demi-produit. On ne peut recyclerles plaques de PVC qu'avec difficultés ou seulement àl'aide de procédés spéciaux de neutralisation,respectivement d'électrolyse. De même, on ne peutrecycler les plaques de PC et de PMMA qu'avecdifficultés et seulement au prix de perte ou dedégradation extrême des caractéristiques mécaniques. A côté de ces inconvénients, les plaques en PMMApossèdent également une mauvaise ténacité extrême auchoc et elles éclatent lors de la rupture ou souscontraintes mécaniques. En outre, les plaques en PMMAsont facilement inflammables, de sorte que l'on ne peutpas les utiliser par exemple pour le revêtement deparois intérieures et dans la construction de hallesd'exposition.
En outre, on ne peut pas profiler à froid lesplaques de PMMA et de PC. Dans le profilage à froid, lesplaques de PMMA se cassent en formant des éclatsdangereux. Dans le profilage à froid, il se forme dansles plaques de PC des fissures filiformes et la ruptureblanche. 3 010552
Le fascicule de brevet DE-A-3 531 878 décrit desfeuilles synthétiques en polyester thermoplastique, quicontiennent un stabilisant UV et présentent uneépaisseur de-0,5 à 0,03 mm.
On obtient ces feuilles par extrusion parsoufflage et elles sont donc partiellement cristallines.A l'aide du procédé décrit par cette publication, on nepeut donc plus obtenir des feuilles amorphes ayant uneépaisseur de 1 mm ou plus.
Le fascicule de brevet JP-A-5 320 528 décrit unecomposition de résines thermoplastiques qui contient unpolyester époxydé. Selon un mode de réalisation préféré,cette composition contient du PVC comme constituantprincipal. Les plaques obtenues à partir de celle-ci parmalaxage sont transparentes et ont une épaisseur de 1mm.
Le fascicule de brevet EP-A-0 471 528, décrit unprocédé pour le profilage d'un objet pour obtenir uneplaque de poly(téréphtalate d'éthylène) (PET). On soumetles deux faces de la plaque de PET à un traitementthermique dans un outil d'emboutage, dans un intervallede températures compris entre la température detransition vitreuse et la température de fusion. Onextrait la plaque de PET profilée de la forme lorsque ledegré de cristallisation de la plaque de PET profilée setrouve dans un domaine de 25% à 50%. Les plaques dePET divulguées par le fascicule de brevet EP-A-0 471 528ont une épaisseur de 1 à 10 mm. Etant donné que leprofilé embouti, préparé à partir de cette plaque estpartiellement cristallin, donc il n'est plus transparentet les caractéristiques de surface du profilé sontdéterminées par le procédé d'emboutissage, lestempératures et les formes données dans ce procédé, lespropriétés optiques (par exemple la brillance, laturbidité et la transmission de la lumière) des plaquesde PET employées ne sont pas essentielles. En règle 4 010552 d'une épaisseur decristallisation doit générale, les propriétés optiques de ces plaques sontmauvaises et nécessitent une optimisation.
En outre, ces plaques ne contiennent pas destabilisant .UV en tant qu'agent photoprotecteur, desorte que ni les plaques ni les profilés préparés àpartir de celles-ci ne conviennent pour les applicationsà l'extérieur. Dans les application extérieures, cesplaques, respectivement les profilés montrent, déjàaprès une courte durée, un jaunissement et unedégradation des caractéristiques mécaniques suite à ladégradation par photooxydation induite par la lumière desoleil.
Le fascicule de brevet US-A-3,496,143 décritl'emboutissage profond sous vide d'une plaque de PET3 mm, dont le domaine deêtre de 5 % à 25 %. La cristallinité du profilé embouti est supérieure à 25 %.Ces plaques de PET non plus ne remplissent aucuneexigence concernant les propriétés optiques. Etant donnéque la cristallinité des plaques employées est déjàcomprise entre 5 % et 25 %, ces plaques sont troubles etopaques. Ces plaques non plus ne contiennent pas d'agentphotoprotecteur et par conséquent, ne conviennent pasaux applications extérieures. A l'aide des procédés connues jusqu'à ce jour, ona pu préparer des plaques amorphes contenant unthermoplastique cristallisable comme constituantprincipal, ayant une épaisseur dé 1 mm ou plus, dont laqualité n'est pas satisfaisante.
Le but de la présente invention est de préparerune plaque amorphe transparente, ayant une épaisseur de1 à 20 mm, qui présente à côté des bonnes propriétéstant mécaniques qu'optiques, avant tout une stabilitéaux UV élevée.
Une stabilité aux UV élevée signifie que les plaques ne sont pas ou seulement extrêmement peu endommagées par la lumière de soleil ou autre 5 010552 rayonnement UV, de sorte que les plaques conviennent auxutilisations extérieures et/ou aux utilisations commerevêtement intérieur critique. En particulier, lesplaques ne doivent pas présenter un jaunissement, unefragilisation ou une fissuration de la surface, ni unedégradation des caractéristiques mécaniques.
Parmi les bonnes propriétés optiques, on comptépar exemple une transmission de la lumière élevée ainsiqu'une brillance de surface élevée, une turbiditéextrêmement faible, ainsi qu'une netteté d'image(clarity) élevée.
Parmi les bonnes propriétés mécaniques, on compte,entre autres, une résilience élevée ainsi qu'unerésistance à la rupture élevée.
De surcroît, la plaque conforme à l'invention doitêtre recyclable, plus particulièrement sans perte descaractéristiques mécaniques, ainsi que difficilementinflammable, afin qu'elle puisse être utilisée parexemple pour le revêtement de parois intérieures et dansla construction de halles d'exposition.
Ce problème est résolu à l'aide d'une plaqueamorphe transparente, ayant une épaisseur dans ledomaine de 1 à 20 mm, comportant un thermoplastiquecristallisable comme composant principal, caractériséeen ce que la plaque contient au moins un stabilisant UVcomme agent photoprotecteur.
La plaque amorphe, transparente, contient uncristallisable comme constituantthermoplastiques "cristallisables, respectivement partiellement cristallins, sont parexemple le poly(téréphtalate d'éthylène), lepoly(téréphtalate de butylène), des polymèrescyclooléfiniques et des copolymères cyclooléfiniques, enpréférant le poly(téréphtalate d'éthylène).
Par thermoplastique cristallisable, on entend conformément à 1'invention homopolymères cristallisables, thermoplastiqueprincipal. Des 6 010552 copolymères cristallisables, compounds cristallisables, produits recyclés cristallisables et autres variantes de thermoplastiques cristallisables.
Par plaque amorphe, on entend dans le sens de laprésente invention de telles plaques qui,' bien que lethermoplastique cristallisable utilisé présente unecristallinité comprise entre 5 % et 65 %, de manièreparticulièrement préférée entre 25 % et 65 %, ne sontpas cristallines. Non cristallin, c'est-à-dire amorphe,signifie que le degré de cristallinité est en généralinférieur à 5 %, de préférence inférieur à 2 % et il estplus particulièrement de 0 %. La plaque amorphe conformeà l'invention se trouve dans un état essentiellement nonorientée.
La plaque amorphe, transparente, contient en plusau moins un stabilisant UV comme agent photoprotecteur,la concentration en stabilisant UV est de préférencecomprise entre 0,01 % en poids et 5 % en poids, parrapport au poids du thermoplastique cristallisable.
La lumière, en particulier le composantultraviolet des rayons de soleil, c'est-à-dire dans ledomaine de longueurs d'onde de 280 à 400 nm, induit dansles thermoplastiques des processus de dégradation, quinon seulement provoquent des changements d'aspect visuelsuite aux changements de la couleur, respectivementsuite au jaunissement, mais également influencentnégativement les propriétés physiques et mécaniques. L'inhibition de ces processus de dégradation parphotooxydation a une importance technique et économiqueconsidérable, car autrement les possibilitésd'applications de nombreux thermoplastiques seraientextrêmement limitées.
Les poly(téréphtalates d'éthylène) commencent à absorber la lumière UV par exemple déjà au-dessous de 360 nm, leur absorption augmente considérablement au- 7 010552 dessous de 320 nm et elle est déjà très prononcée au-dessous de 300 nm. L'absorption maximale est compriseentre 280 et 300 nm.
En présence de l'oxygène, on observeprincipalement des dissociations de chaîne, mais pas deréticulation. Le monoxyde de carbone, le dioxyde decarbone et les acides carboxyliques représentent desproduits de photooxydation dont la quantité estprépondérante. Au côté de la photolyse directe desgroupes ester, on doit encore tenir compte des réactionsd'oxydation qui provoquent également la formation dedioxyde de carbone par 1'intermédiaire des radicauxperoxyde.
La photooxydation des poly(téréphtalatesd'éthylène) peut conduire aux hydroperoxydes et à leursproduits de dégradation également par dissociationd'hydrogène en position a des groupes ester, ainsiqu'aux dissociations de chaîne associées à ce processus(H. Day, D. M. Wiles : J. Appl. Polym. Sci. 16, 1972,page 203).
Les stabilisants UV, respectivement les absorbeursUV en tant que photoprotecteurs, sont des composéschimiques qui peuvent intervenir dans les processusphysiques et chimiques de la dégradation induite par lalumière. Le noir de carbone et autres pigments peuventagir partiellement comme photoprotecteurs. Toutefois,ces substances ne conviennent pas aux plaques, car ellesentraînent une décoloration ou changement de la couleur.Pour des plaques amorphes, transparences, ne conviennentque des composés organiques et organométalliques qui neprovoquent pas de changement de la couleur ou seulementdans une mesure extrêmement faible, dans lethermoplastique à stabiliser.
Des stabilisants UV appropriés comme agents photoprotecteurs sont par exemples les 2-hydroxy- benzophénones, les 2-hydrobenzotriazoles, des composés organiques de nickel, des esters d'acide salicylique, 8 010552 des dérivés de cinnamates, des monobenzoates derésorcinol, des oxanilides, des hydroxybenzoates, desamines à encombrement stérique et des triazines, les 2-hydroxybenzotriazoles et les triazines étant préférées.
Dans un mode de réalisation particulièrementpréféré, la plaque amorphe, transparente, conforme àl'invention contient un poly(téréphtalate d'éthylène)cristallisable comme composant principal et de 0,01 % enpoids à 5,0 % en poids de 2-(4,6-diphényl-l,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxyphénol (structure à la Figure la) oude 0,01 % en poids à 5,0 % en poids de 2,2 '-méthylène-bis (6- (2H-benzotriazol-2-yl) -4- (1,1,3., 3-tétraméthyl-butyl)phénol (structure à la Figure lb). Dans un mode deréalisation préféré, on peut aussi utiliser des mélangesde ces deux stabilisants UV ou des mélanges d'au moinsun de ces deux stabilisants UV avec d'autresstabilisants UV, la concentration totale en agentphotoprotecteur étant comprise de préférence entre0,01 % en poids et 5,0 % en poids par rapport au poidsde poly(téréphtalate d'éthylène) cristallisable.
La brillance de surface mesurée selon la norme DIN67530 (angle d'incidence 20°) est supérieure à 120, depréférence supérieure à 140, la transmission de lumière,mesurée selon ASTM D 1003 est supérieure à 84 %, depréférence supérieure à 86 % et la turbidité de laplaque, mesurée selon ASTM D 1003, est inférieure à15 %, de préférence inférieure à 11 %.
La netteté d'image, que l'on appelle également"Clarity" et que l'on détermine sous un angle inférieurà 2,5° (ASTM D 1003), est de préférence de 96 % et demanière particulièrement préférée, supérieure à 97 %.
Dans le cas du poly(téréphtalate d'éthylène),lorsqu'on mesure la résilience an Charpy (mesurée selonDIN 179/1D) , il ne se produit pas de rupture de laplaque. Par ailleurs, la résilience avec entaille akIzod (mesurée selon ISO 180/lA) est de préférence dans 9 010552 l'intervalle de 2,0 à 8,0 kJ/m2, particulièrement depréférence dans l'intervalle de 4,0 à 6,0 kJ/m2.
Des poly(téréphtalates d'éthylène) avec un pointde fusion -de cristallites Tm, mesuré par la DSC(Differential Scanning Calorimetry) avec une vitesse deréchauffage de 10 °C/min, de 220 °C à 280 °C, depréférence de 250 °C à 270 °C, avec un domaine detempératures de cristallisation Tc compris entre 75 °Cet 280 °C, de préférence entre 75 °C et 260 °C, unetempérature de transition vitreuse Tg comprise entre65 °C et 90 °C et une masse volumique mesurée selon lanorme DIN 53479 de 1,30 à 1,45 g/cm3 et unecristallinité comprise entre 5 % et 65 %, de préférencede 25 % à 65 %, représentent des polymères préférés entant que matières de départ pour la préparation de laplaque.
La viscosité standard VS (ADA) dupoly(téréphtalate d'éthylène), mesurée dans l'acidedichloracétique (ADA) selon la norme DIN 53728, estcomprise entre 800 et 1800, de préférence entre 950 et1250 et de manière particulièrement préférée, entre 1000et 1200.
La viscosité intrinsèque VI (ADA) est calculée àpartir de la viscosité standard comme suit : VI (ADA) = 6,67.10-4 VS (ADA) + 0,118
La densité en vrac, mesurée selon la norme DIN53466, est de préférence comprise entre 0,75 kg/dm3 et1,0 kg/dm3 et de manière particulièrement préférée entre0,80 kg/dm3 et 0,90 kg/dm3.
La polydispersivité Mw/Mn du poly(téréphtalated'éthylène) mesurée par chromatographie en phase gazeuseest de préférence comprise entre 1,5 et 6,0 et demanière particulièrement préférée entre 2,0 et 3,5.
Les essais aux intempéries ont montré qu'après une utilisation de 5 à 7 ans à l'extérieur, les plaques 10 010552 stabilisées contre les UV ne présentent pas dejaunissement, de fragilisation, de perte de brillancesuperficielle, de fissuration superficielle et dedégradation des propriétés mécaniques.
Outre l'excellente stabilité aux UV, on a puconstater une bonne aptitude au profilage à froidentièrement inattendue, sans ruptures, sans fissuresfiliformes et/ou sans rupture blanche, de sorte que l'onpeut profiler et plier les plaques conformes àl'invention sans effet de la chaleur.
En outre, les mesures ont démontré que la plaquede PET conforme à l'invention ne s'enflamme quedifficilement et qu'elle est peu combustible, de sortequ'elle convient par exemple aux revêtements de paroisintérieures et dans la construction de hallesd'exposition.
En plus, on peut recycler sans problème la plaqueconforme à l'invention sans polluer l'environnement etsans perte des propriétés mécaniques, ce qui la rendparticulièrement appropriée aux utilisations de courtedurée comme panneaux publicitaires ou autres articlespublicitaires.
On peut préparer la plaque amorphe, transparente,stabilisée contre les UV, conforme à l'invention, parexemple par un procédé d'extrusion dans un ensembled'extrusion.
Un tel ensemble d'extrusion est représentéschématiquement à la Figure 2. Il comprendessentiellement une extrudeuse (1) plastificatrice,une filière plate (2) comme outil de profilage,une finisseuse/calandre (3) comme outil decalibrage, un lit de refroidissement (4) et/ou transporteur àrouleaux (5) pour refroidissement,un tirage de cylindres (6),une scie à tronçonner (7), 11 010552 un dispositif de coupe diagonale (9), etéventuel1ement un dispositif d'empilage (8).
Le procédé de préparation de la plaque conforme àl'invention est décrit en détail sur l'exemple dupoly(téréphtalate d'éthylène) en tant quethermoplastique.
Le procédé est caractérisé en ce que l'on sècheéventuellement le thermoplastique cristallisahle (parexemple, le poly(téréphtalate d’éthylène), puis on lefond dans 1'extrudeuse, de préférence conjointement avecle stabilisant UV, on profile la matière fondue dans unefilière et ensuite, on la calibre dans une calandre-finisseuse, on la lisse et refroidit avant dedimensionner la plaque.
Il est essentiel pour le procédé conforme àl'invention que le premier cylindre de la calandre-finisseuse présente une température dans l'intervalle de50 °C à 80 °C, car autrement il est difficile d'obtenirune plaque amorphe transparente avec une épaisseur de 1mm ou plus en utilisant un thermoplastiquecristallisable.
Conformément à l'invention, on peut doser l'agentphotoprotecteur déjà chez le producteur des matièrespremières thermoplastiques ou au cours de la préparationde la plaque dans 1'extrudeuse.
On préfère particulièrement l'addition de l'agentphotoprotecteur au moyen de la technologie du mélange-maître. L'agent photoprotecteur est entièrement dispersédans une matière de support solide. Comme matière desupport, on envisage certaines résines, lethermoplastique lui-même, par exemple le polymère depoly(téréphtalate d’éthylène) ou aussi autres polymèresqui sont suffisamment compatibles avec lethermoplastique.
Il est important que la granulométrie et ladensité en vrac de la préparation pigmentaire solide ou 12 010552 du mélange-maître soient analogues à la granulométrie età la densité en vrac du thermoplastique, de sorte qu'onpuisse obtenir une distribution homogène et de ce fait,une stabilisation homogène contre les UV.
Le séchage du poly(téréphtalate d'éthylène) avantl'extrusion est réalisé de préférence pendant 4 à 6heures à une température de 160 à 180 °C.
Ensuite, on fond le poly(téréphtalate d'éthylène)dans 1'extrudeuse. De préférence, la température du PETfondu est dans le domaine de 250 à 320 °C, latempérature de la matière fondue pouvant être établieessentiellement tant au moyen de la température de1'extrudeuse qu'au moyen de la durée de séjour de lamatière fondue dans 11extrudeuse.
La matière fondue quitte 1'extrudeuse par unefilière. Cette filière est de préférence une filièreplate.
Le PET fondu dans 1'extrudeuse et profilé dans lafilière plate, est calibré par les cylindres de lacalandre-finisseuse, c'est-à-dire, refroidi intensémentet lissé. Les cylindres de la calandre peuvent êtredisposés par exemple en forme de I, de F, de L ou de S(Fig. 3) .
Ensuite, on peut refroidir la matière, le PET, surun transporteur à rouleaux, la couper sur les côtés auxdimensions, couper en longueur et finalement empiler. L'épaisseur de la plaque de PET dépendessentiellement du dispositif de tirage installé àl'extrémité de la zone de refroidissement, des cylindresrefroidisseurs (lisseurs) couplés à ce dispositif selonla vitesse et de la vitesse de transport de 1'extrudeused'une part et de l'écart des cylindres d'autre part.
Comme extrudeuse, on peut utiliser des extrudeuses monovis ou double vis.
La filière plate est constituée de préférence du corps de l'outil décomposable, des lèvres et du dispositif pour la régulation de l'écoulement sur la 13 010552 largeur. Pour ce faire, le dispositif pour la régulationde l'écoulement sur la largeur peut être gauchi à l'aidede vis de serrage et de pression. Le réglage del'épaisseur est effectué par réglage des lèvres. Il estimportant de veiller à ce que la température du PET etde la lèvre soit uniforme, car autrement la matièrefondue de PET s'écoule à l'extérieur avec une épaisseurdifférente par les différentes voies d'écoulement. L'outil de calibrage, c'est-à-dire, la calandre-finisseuse, donne la forme et les dimensions au PETfondu. Cela est effectué par congélation au-dessous dela température de transition vitreuse parrefroidissement et lissage. On ne devrait plus profilerdans cet état car il se formerait des défautssuperficiels dans cet état refroidi. Pour cette raison,de préférence on entraîne les cylindres de la calandreconjointement. La température des cylindres de lacalandre doit être inférieure à la température descristallites afin d'éviter l'adhérence du PET fondu. LePET fondu quitte la filière plate avec une températurede 240 à 300 °C. La température du premier cylindrerefroidisseur de la calandre, à chaque fois selon laproduction et l'épaisseur de la plaque, est compriseentre 50 et 80 °C. Le deuxième cylindre, un peu plusfroid, refroidit la deuxième ou une autre surface.
Pendant que l'outil de calibrage congèle le plusdirectement possible les surfaces de PET et refroidit leprofilé dans une mesure telle qu'il devientindéformable, l'installation de refroidissement réduitla température de la plaque de PET pratiquement à latempérature ambiante. Le refroidissement peut êtreeffectué sur un transporteur à rouleaux. La vitesse detirage doit être réglée exactement par rapport à lavitesse des cylindres de la calandre, afin d'éviter desdéfauts et des variations de l'épaisseur.
Comme équipement auxiliaire, l'ensemble d'extrusion peut comprendre une scie à tronçonner pour 14 010552 préparer les plaques par coupe en longueur, le découpagelatéral, l'installation d'empilage et un poste decontrôle. Le découpage latéral ou des bords estavantageux, -car l'épaisseur dans la partie des bordspeut être parfois irrégulière. Le poste de contrôlemesure l'épaisseur et l'optique de la plaque.
Grâce au grand nombre surprenant d'excellentespropriétés, la plaque amorphe et transparente, conformeà l'invention, convient parfaitement à un grand nombrede différentes applications, par exemple pour lerevêtement des parois intérieures, dans la constructionde halles d'exposition et pour des articlesd'exposition, pour des panneaux d'affichage, commeécrans, comme écrans de protection de machines et devéhicules, dans le secteur d'éclairage, dansl'installation de magasins et de rayonnages, commearticles publicitaires, comme panneaux de paniers debasket-ball, comme cloisons, pour des aquariums, commepanneaux d'affichage et comme supports pour prospectuset j ournaux.
Grâce à la bonne stabilité contre les UV, laplaque amorphe, transparente conforme à l'invention,convient également pour des applications extérieures,comme par exemple, des serres, des couvertures de toit,des vitrages, de verres de sécurité, l'habillageextérieur, des revêtements, des applications dans lesecteur du bâtiment, des profils publicitaires lumineux,l'habillage de balcons, des montées de toit et fenêtresde caravanes. L'invention est expliquée ci-après à l'aided'exemples de réalisation sans qu'elle soit limitée àces exemples.
La mesure des différentes propriétés est effectuéeselon les normes, respectivement procédés suivants. 15 010552 Méthodes de mesure
Brillance
On détermine la brillance de la surface sous unangle d'incidence de 20° selon la norme DIN 67530.
Transmission de la lumière :
Par transmission de la lumière on doit entendre lerapport de la totalité de la lumière transmise à laquantité de la lumière incidente.
On mesure la transmission de la lumière avec unappareil de mesure "Hazegrad plus" selon ASTM 1003.
Turbidité et netteté d'image
La turbidité est le taux en pourcentage de lalumière transmise, qui s'écarte de plus de 2,5° aumilieu du faisceau lumineux incident. On détermine lanetteté d'image sous un angle plus petit que 2,5°.
On mesure la turbidité et la netteté d'image enutilisant l'appareil de masure "Hazegard plus" selon lanorme ASTM 1003. Défauts superficiels :
On évalue visuellement les défauts superficiels. Résilience an Charpy :
On détermine cette grandeur selon la norme ISO179/1 D. Résilience ak Izod :
On mesure la résilience avec entaille,respectivement la résistance avec entaille ak Izod selonla norme ISO 180/1A.
Masse volumique :
On détermine la masse volumique selon la norme DIN 53479. 16 010552 VS (ADA) , VI (ADA) :
On mesure la viscosité standard SV (ADA) sur la base de la norme DIN 53728 dans l'acide dichloracétique (ADA).
On calcule la viscosité intrinsèque à partir de laviscosité standard comme suit VI (ADA) = 6,67»10_4VS (ADA) + 0,118
Propriétés thermiques :
On mesure les propriétés thermiques, telles que lepoint de fusion de cristallites Tm, le domaine detempératures de cristallisation Tc, la température depost-cristallisation (de cristallisation à froid) TCN etla température de transition vitreuse Tg parcalorimétrie différentielle à balayage ("DifferentialScanning Calorimetry - DSC") avec une vitesse deréchauffage de 10 °C/min.
Masse molaire, polydispersivité :
On mesure les masses molaires Mw et Mn et lapolydispersivité résultante Mw/Mn par chromatographie parperméation de gel.
Exposition aux intempéries (les deux faces), stabilité aux UV : On contrôle la stabilité aux UV selon la spécification d'essai ISO 4892 comme suit : Appareil d'essai : Atlas CiOmeter 65 Weather Conditions d'essai : ISO 4892, cintempéries .a.d. artificielles Durée d'irradiation : 1000 heures (par face) Irradiation : 0,5 W/m2, 340 nm Température : 63 °C 17 010552
Humidité de l'airrelative : 50 %
Lampe a xénon
Cycles d'irradiation filtre intérieur etextérieur en borosilicate : 102 minutes rayons UV,puis 18 minutes rayonsUV, échantillons dans unbrouillard d'eau puis ànouveau 10 minutes derayons UV, etc.
Changement de couleur :
Le changement de la couleur des échantillons aprèsexposition aux intempéries artificielles est mesuré parun spectrophotomètre selon DIN 5033.
Il s'applique : AL : Différence dans la luminosité +Al : l'échantillon est plus clair que l'étalon -AL : l'échantillon est plus foncé que l'étalon ΔΑ : Différence dans le domaine du rouge-vert
Aa : l'échantillon est plus rouge que l'étalonAa : l'échantillon est moins rouge que l'étalon AB : Différence dans le domaine du bleu-jaune +ΔΒ : l'échantillon est plus jaune que l'étalon-Ab : l'échantillon est plus bleu que l'étalon ΔΕ : Changement total de couleur : Δε = V Al2 + Aa2 + Ab2
Plus l'écart numérique de l'étalon est grand, plusla différence dans la couleur est grande.
On peut négliger les valeurs numériques de <0,3,car elles ne représentent pas des changements de couleursignificatifs. 18 010552
Indice de jaune : L'indice de jaune G est l'écart de l'absence decouleur vers le "jaune" et on le mesure selon la normeDIN 6167. Des valeurs <5 de l'indice de jaune G ne sontpas visibles.
Dans les exemples et les exemples comparatifs ci-après, il s'agit à chaque fois de plaques monocouches,transparentes, d'une épaisseur différente que l'on apréparées dans l'ensemble d'extrusion décrit.
On expose aux intempéries selon les spécificationsd'essai ISO 4892 les deux faces de toutes les plaquesstabilisées .contre les UV à chaque fois 1000 heures parface, dans l'appareil Atlas Ci 65 Weather Ometer de lasociété Atlas et ensuite, on contrôle les propriétésmécaniques, la décoloration, les défauts superficiels,la turbidité et la brillance.
Exemple 1 :
On prépare une plaque amorphe transparente d'uneépaisseur de 3 mm, qui contient comme composantprincipal du poly(téréphtalate d'éthylène) et 1,0 % enpoids du stabilisant UV, le 2-(4,6-diphényl-l,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)oxyphénol (®Tinuvin 1577 de laSociété Ciba-Geigy) .
Tinuvin 1577 a un point de fusion de 149 °C et ilest résistant à la chaleur jusqu'à environ 330 °C.
Pour une répartition homogène, on incorpore 1,0 %en poids du stabilisant UV au poly(téréphtalated'éthylène) directement chez le producteur des matièrespremières. Le poly(téréphtalate d'éthylène), dont onprépare la plaque transparente, présente une viscositéstandard VS (ADA) de 1010, ce qui correspond à uneviscosité intrinsèque VI (ADA) de 0,79 dl/g. La teneuren humidité est <0,2 % et la masse volumique (DIN 53479)de 1,41 g/cm3. La cristallinité est de 59 %, le point defusion des cristallites étant de 258 °C mesurée par laDSC. Le domaine des températures de cristallisation Tc 19 010552 est compris entre 83 °C et 258 °C, la température depost-cristallisation (également la température decristallisation à froid) TCN est de 144 °C. Lapolydispersivité Mw/Mn du polymère de poly(téréphtalated'éthylène) est de 2,14. La température de transitionvitreuse est de 83 °C.
Avant l'extrusion, on sèche le poly(téréphtalated'éthylène) ayant une cristallinité de 59 % pendant 5heures à 17 0 °C dans un sécheur et ensuite on extrudedans une extrudeuse monovis à une températured'extrusion de 286 °C dans une filière plate sur unecalandre-finisseuse, dont les cylindres sont disposés enforme de S et on lisse pour obtenir une plaque d'uneépaisseur de 3 mm. La température du premier cylindre dela calandre est de 73 °C et celle de chacun des autrescylindres de 67 °C. La vitesse de tirage et descylindres de la calandre est de 6,5 m/min.
Après le refroidissement, on scie les bords de laplaque de PET transparente d'une épaisseur de 3 mm avecla scie tronçonneuse, on la coupe en longueur et on1'empile.
La plaque de PET amorphe, transparente, préparéeprésente le profil de caractéristiques suivant :
Epaisseur : 3 mm
Brillance de surface, face 1 : 198 (angle d'incidence 20°), face 2 : 196
Transmission de la lumière : 91 %
Netteté d'image (clarity) : 100 %
Turbidité : 1,5 % Défauts superficiels par m2 : aucun (mouchetures, peau d'orange,bulles, etc.) Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod pas de rupture 4,2 kJ/m2 20 010552 Déformabilité à froid : bonne, pas de défauts
Cristallinité : 0 %
Masse volumique : 1,33 g/cm3
Après à chaque fois 1000 heures d'exposition auxintempéries par face dans un Atlas Ci 65 Weather Ometer,la plaque de PET présente les caractéristiques 5 suivantes :
Epaisseur : 3 mm Brillance de surface, face 1 : 196 (angle d'incidence 20°), face 2 : 195 Transmission de la lumière : 91,1 % Netteté d'image (clarity) : 100 % Turbidité : 1,6 % Changement de couleur total ΔΕ : 0,22 Changement de couleur foncée AL : -0,18 Changement de couleur rouge- : -0,08 vert ΔΑ Changement de couleur bleu- : 0,10 3 aune ΔΒ Défauts superficiels : aucun (fissures, fragilisation) Indice de jaune G : 4 Résilience an Charpy : pas de rupture Résilience avec entaille ak : 4,1 kJ/m2 Izod Déformabilité à froid : ^bonne
Exemple 2
De façon analogue à l'Exemple 1, on prépare une10 plaque amorphe transparente, en ajoutant le stabilisantUV, le 2-(4,6-diphényl-l,3,5-triazin-2-yl)-5-(hexyl)-oxyphénol (®Tinuvin 1577) sous forme d'un mélange-maître. Le mélange-maître est composé de 5 % en poids de®Tinuvin 1577 comme composant actif et de 95 % en poids 21 010552 en utilisant du poly(téréphtalate d'éthylène) del'Exemple 1.
Avant l'extrusion, on sèche 80 % en poids dupoly(téréphtalate d'éthylène) de l'Exemple 1 avec 20 %en poids du mélange-maître, pendant 5 heures, à 17 0 °C.L'extrusion et la préparation des plaques sont réaliséesde façon analogue à l'Exemple 1.
La plaque préparée de PET amorphe, transparente,présente le profil de caractéristiques suivant : 10
Epaisseur
Brillance de surface, face 1(angle d'incidence 20°), face 2Transmission de la lumièreNetteté d'image (clarity)Turbidité Défauts superficiels par m2(mouchetures, peau d'orange,bulles, etc.) Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod Déformabilité à froidCristallinitéMasse volumique 3 mm 194. 193 91,3 %100 %1,4 %aucun pas de rupture4,0 k J /m2 bonne0 % 1,33 g/cm3
Après à chaque fois 1000 heures d'exposition auxintempéries par face dans un Atlas Ci 65 Weather Ometer,la plaque de PET présente les caractéristiques 15 suivantes :
Epaisseur : 3 mm
Brillance de surface, face 1 : 192 (angle d'incidence 20°), face 2 : 190
Transmission de la lumière : 91,1 %
Netteté d'image (clarity) : 100 %
Turbidité : 1,5 % 22 010552
Changement de couleur total ΔΕ : 0,24 Changement de couleur foncée AL : -0,19 Changement de couleur rouge-vert Δα . : -0,08 Changement de couleur bleu-j aune ΔΒ : 0,12 Défauts superficiels (fissures,fragilisation) : aucun Indice de jaune G : 5 Résilience an Charpy : pas de rupture Résilience avec entaille a^ Izod : 4,0 kJ/m2 Déformabilité à froid : bonne Exemple 3 : De façon analogue à l'Exemple 1, on prépare une plaque amorphe, transparente, en utilisant un poly(téréphtalate d'éthylène) caractéristiques suivantes : qui présente les VS (ADA) : 1100 VI (ADA) : 0,85 dl/g Masse volumique : 1,38 g/cm3 Cristallinité : 44 % Point de fusion des : 245 °C cristallites Tm Domaine de températures de : de 82 °C à cristallisation Tc 242 °C Température de post- : ,152 °C cristallisation (cristallisation à froid) TCN Polydispersivité Mw/Mn : 2,02 Température de transition : 82 °C vitreuse Tg On prépare une plaque amorphe, transparente, d'une épaisseur de 6 mm, contenant comme composant principal 10 le poly(téréphtalate d'éthylène) décrit et 0,6 % en 23 010552 poids du stabilisant UV, le 2,2'-méthylène-bis-(6-2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tétraméthylbutyl )-phénol(®Tinuvin 360 de la Société Ciba-Geigy), par rapport aupoids du polymère.
Comme à l'Exemple 1,poly(téréphtalate d'éthylène)stabilisant UV directement chtmatières premières. m/min. fusion de 195 °C et n 250 °C. on incorpore au 0,6% en poids du : le producteur des est de 2 80 °C. la .e .la calandre est de : de 60 °C. La vitesse calandre est de 2,9 : 6 mm
Epaisseur
Brillance de surface, face 1(angle d'incidence 20°), face 2Transmission de la lumièreNetteté d'image (clarity)Turbidité Défauts superficiels par m2(mouchetures, peau d'orange,bulles, etc.) Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod Déformabilité à froid
Cristallinité
Masse volumique 175 173 88,6 % 99,6 % 2,5 %aucun pas de rupture4,8 kJ/m2 bonne, pas'défauts 0 % 1,33 g/cm3 de
Après à chaque fois 1000 heures d'exposition aux intempéries par face dans un Atlas Ci 65 Weather Ometer, la plaque de PET présente les caractéristiques suivantes : 24 010552 - Epaisseur : 6 mm - Brillance de surface, face 1 : 171 - (angle d'incidence 20°), face 2 : 169 - Transmission de la lumière : 88,3 % - Netteté d'image (clarity) : 99,5 % - Turbidité : 2,7 - Changement de couleur total ΔΕ : 0,56 - Changement de couleur foncée AL : -0,21 Changement de couleur rouge-vert ΔΑ : -0,11 - Changement de couleur bleu-jaune ΔΒ : +0,51 - Défauts superficiels (fissures, : aucun fragilisation)
Indice de jaune G Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod 6 pas de rupture4,6 kJ/m2 Déformabilité à froid bonne, pas dedéfauts
Exemple 4 :
De façon analogue à 1'Exemple 3, on prépare uneplaque amorphe, transparente. La température d'extrusion 5 est de 27 5 °C. La température du premier cylindre de lacalandre est de 57 °C et celle des autres cylindres de50 C. La vitesse de tirage et celle des cylindresde la calandre est de 1,7 m/min. La plaque eststabilisée comme à l'Exemple 3. , 10 La plaque de PET préparée présente le profil des caractéristiques suivant : - Epaisseur : 10 mm - Brillance de surface, face 1 : 163 - (angle d'incidence 20°), face 2 : 161 - Transmission de la lumière : 86,5 % - Netteté d'image (clarity) : 99,2 % 25 010552
Turbidité Défauts superficiels par m2(mouchetures, peau d'orange,bulles, etc.) Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod Déformabilité à froid
Cristallinité
Masse volumique : 4,95 % : aucun : pas de rupture: 5,1 kJ/m2 : bonne, pas dedéfauts : 0,1 % : 1,33 g/cm3
Après à chaque fois 1000 heures d'exposition auxintempéries par face dans un Atlas Ci 65 Weather Ometer,la plaque de PET présente les caractéristiques 5 suivantes :
Epaisseur
Brillance de surface, face 1(angle d'incidence 20°), face 2Transmission de la lumièreNetteté d'image (clarity) - Turbidité - Changement de couleur total ΔΕ - Changement de couleur foncée AL - Changement de couleur rouge- vert ΔΑ
Changement de couleur bleu-jaune Δβ Défauts superficiels (fissures,fragilisation)
Indice de jaune G Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod Déformabilité à froid 10 mm 160 159 86,2 %99,1 %5,00,47-0,18 -0,09 + 0,42 aucun 5 pas de rupture4,5 kJ/m2 bonne, pas dedéfauts 26 010552
Exemple comparatif 1
De façon analogue à l'Exemple 1, on prépare uneplaque amorphe, transparente. Contrairement à l'Exemple1, la plaque ne contient pas de stabilisant UV. Le 5 poly(téréphtalate d'éthylène) utilisé, les paramètresd'extrusion, les paramètres de procédé et lestempératures sont choisis comme à l'Exemple 1.
La plaque de PET préparée, transparente, présentele profil de caractéristiques suivant : 10
Epaisseur
Brillance de surface, face 1(angle d'incidence 20°), face 2Transmission de la lumièreNetteté d'image (clarity)
Turbidité Défauts superficiels par m2(mouchetures, peau d'orange,bulles, etc.) Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod Déformabilité à froid
CristallinitéMasse volumique : 3 mm: 200: 198: 91,4 % : 100 % : 1,3 % : aucun : pas de rupture: 4,3 kJ/m2 : bonne, pas dedéfauts : 0 % 1,33 g/cm3
Après à chaque fois 1000 heures d'exposition auxintempéries par face dans un Atlas Ci 65 Weather Ometer,la plaque de PET présente les caractéristiques 15 suivantes :
Epaisseur
Brillance de surface, face 1(angle d'incidence 20°), face 2Transmission de la lumièreNetteté d'image (clarity) 3 mm 98 95 79,5 % 81,2 % 27 010552
TurbiditéChangement deChangement deChangement devert ΔΑ
Changement dejaune ΔΒ Défauts superficiels par m2(fissures, fragilisation)
Indice de jaune G Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod Déformabilité à froid couleur couleur couleur total ΔΕfoncée ALrouge- couleur bleu- : 7,8 % : 3,41 : -0,29 : -0,87 : +3,29 : fragilisation : 17 : rupture complèteà 34,8 kJ/m2 : 1,3 kJ/m2 : fissuration A l'observation visuelle, la plaque présente unedécoloration "jaune" nettement visible. Les surfacessont émoussées et fragilisées. 10
Exemple comparatif 2
De façon analogue à 1'Exemple 3, on prépare uneplaque amorphe, transparente. Contrairement à l'Exemple3, la plaque préparée ne contient pas de stabilisant UV.Le poly(téréphtalate d'éthylène) utilisé, les paramètresd'extrusion, les paramètres de' procédé et lestempératures sont choisis comme à l'Exemple 3.
La plaque de PET préparée, transparente, présentele profil de caractéristiques suivant
Epaisseur : 6 mm
Brillance de surface, face 1 : 180 (angle d'incidence 20°), face 2 : 187
Transmission de la lumière : 88,9 %
Netteté d'image (clarity) : 99,6 %
Turbidité : 2,3% 15 28 010552 Défauts superficiels par m2(mouchetures, peau d'orange,bulles, etc.) : aucun - Résilience an Charpy : pas de rupture — Résilience avec entaille a^Izod : 4,8 kJ/m2 - Déformabilité à froid : bonne, pas de défauts - Cristallinité : 0 % - Masse volumique : 1,33 g/cm3 Après à chaque fois 1000 heures d'exposition aux intempéries par face dans un Atlas Ci 65 Weather Ometer, la plaque de PET présente suivantes : les caractéristiques - Epaisseur : 6 mm - Brillance de surface, face 1 : 91 - (angle d'incidence 20°), face 2 : 87 - Transmission de la lumière : 72,5 % - Netteté d'image (clarity) : 78,3 % - Turbidité : 12,9 % - Changement de couleur total ΔΕ : 3,61 - Changement de couleur foncée Al : -0,26 — Changement de couleur rouge-vert Δα : -0,91 - Changement de couleur bleu-jaune ΔΒ : +3,48 - Défauts superficiels(fissures, fragilisation) : fragilisation,"fissures - Indice de jaune G : 18 — Résilience an Charpy : rupture complèteà 46,2 kJ/m2 - Résilience avec entaille a^Izod : 1,6 kJ/m2 Déformabilité à froid fissuration 29 010552 A l'observation visuelle, la plaque présente unedécoloration "jaune" nettement visible. Les surfacessont émoussées et fragilisées. 5 Exemple comparatif 3 :
De façon analogue à 1'Exemple 3, on prépare uneplaque translucide, colorée transparent, stabiliséecontre les UV, en utilisant le poly(téréphtalated'éthylène), le stabilisant UV et le mélange-maître de 10 l'Exemple 3. La température du premier cylindre de lacalandre est de 83 °C et celles de chacun des autrescylindres de 77 °C.
La plaque préparée présente une turbidité extrêmeet elle est pratiquement opaque. La transmission de la 15 lumière, la netteté d'image et la brillance sontnettement réduites. La plaque présente des défauts etdes structures superficiels. L'optique est inacceptablepour une utilisation transparente.
La plaque préparée présente le profil de 20 caractéristiques suivant :
Epaisseur
Brillance de surface, face 1(angle d'incidence 20°), face 2Transmission de la lumièreNetteté d'image (clarity)Turbidité Défauts superficiels par m2(mouchetures, peau d'orange,bulles, etc.) Résilience an Charpy Résilience avec entaille akIzod 6 mm86 888 % non mesurable non mesurable bulles, peau'd'orange : pas de rupture: 5,0 k J / m2 Déformabilité à froidCristallinitéMasse volumique bonne environ 8 % 1,34 g/cm3 30 010552 A cause de l'optique inacceptable, la plaquepas été exposée aux intempéries.
Claims (18)
- 010552 REVENDICATIONS1. Plaque amorphe, transparente, ayant une épaisseurdans l'intervalle de 1 à 20 mm, contenant commecomposant principal un thermoplastique cristallisable,caractérisée en ce qu'elle contient au moins unstabilisant UV comme agent photoprotecteur.
- 2. Plaque selon la revendication 1, caractérisée ence que la concentration en stabilisant UV est dansl'intervalle de 0,01 à 5 % en poids par rapport au poidsdu thermoplastique cristallisable.
- 3. Plaque selon la revendication 1 ou 2, caractériséeen ce que l'on choisit le stabilisant UV parmi les 2-hydroxybenzotriazoles et les triazines.
- 4. Plaque selon la revendication 3, caractérisée ence que l'on utilise comme stabilisant UV au moins uncomposé pris parmi le 2-(4,6-diphényl-l,3,5-triazin-2-yl )-4-(1,1,3,3-tétraméthylbutyl)-phénol et le 2,2'-méthylène-bis(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tétraméthylbutyl)-phénol.
- 5. Plaque selon l'une des revendications précédentes,caractérisée en ce que la brillance de la surface,mesurée selon la norme DIN 67530 (angle d'incidence 20°)est supérieure à 120. *
- 6. Plaque selon l'une des revendications précédentes,caractérisée en ce que la transmission de la lumièremesurée selon la norme ASTM-D 1003 est supérieure à84 %.
- 7. Plaque selon au moins l'une des revendicationsprécédentes, caractérisée en ce que la turbidité, 32 010552 mesurée selon la norme ASTM D 1003, est inférieure à15 %.
- 8. Plaque-selon l'une des revendications précédentes,caractérisée en ce que le thermoplastique cristallisableprésente une cristallinité dans l'intervalle de 5 à65 %.
- 9. Plaque selon l'une des revendications précédentes,caractérisée en ce que le thermoplastique cristallisableest pris parmi le poly(téréphtalate d'éthylène) (PET),le poly(téréphtalate de butylène) (PBT), un polymèrecyclooléfinique et un copolymère cyclooléfinique.
- 10. Plaque selon la revendication 9, caractérisée ence que l'on utilise le poly(téréphtalate d'éthylène)comme thermoplastique cristallisable.
- 11. Plaque selon la revendication 10, caractérisée ence que le poly(téréphtalate d'éthylène) contient dupoly(téréphtalate d'éthylène) recyclé.
- 12. Plaque selon la revendication 10 ou 11,caractérisée en ce que dans les mesures de la résiliencean Charpy, mesurée selon la norme ISO 179/1D, il ne seproduit pas de rupture.
- 13. Plaque selon l'une des revendications 10 à 12,caractérisée en ce que la résilience avec entaille akIzod, mesurée selon la norme ISO 180/1A, est dansl'intervalle de 2,0 à 8,0 kJ/m2.
- 14. Plaque selon l'une des revendications 10 à 13,caractérisée en ce que la netteté d'image, mesurée selonla norme ASTM-D 1003 sous un angle inférieur à 2,5°, estsupérieure à 96 %. 34 010552
- 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé ence que l'on sèche le poly(téréphtalate d'éthylène) avantl'extrusion pendant 4 à 6 heures à une température de160 à 180 °C.· 5
- 22. Procédé selon la revendication 20 ou 21,caractérisé en ce que la température du PET fondu estdans l'intervalle de 250 à 320 °C.
- 23. Procédé selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que l'ajout du stabilisant UV esteffectué par la technologie de mélange-maître.
- 23. Utilisation de la plaque amorphe, transparente, 15 selon au moins l'une des revendications 1 à 17 dans les applications extérieures.
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