RECIPIENT COMPRENANT UNE ENVELOPPE EXTERNE RIGIDE ET UNE POCHE INTERNE SOUPLE
La présente invention a pour objet un nouveau récipient comprenant une enveloppe externe rigide et une poche interne souple. Plus particulièrement, le récipient selor l'invention est destiné à recevoir un gaz butane sous pression. Un tel récipient est bien connu. Il se compose d'une enveloppe externe rigide, par exemple en métal (acier ou aluminium) et d'une poche souple interne, ladite poche étant fixée à l'enveloppe externe et communiquant avec l'extéπeui par l'intermédiaire d'une vanne. Du gaz, notamment du gaz butane, est introduit dans l'espace entre la poche interne et l'enveloppe rigide, et exerce une pression sur la poche interne. L'utilisateur, par une action mécanique sur la vanne, peut vider le contenu de la poche sous l'action du gaz. Un tel récipient évite de contaminer le contenu de la poche avec le gaz propulseur et évite de répandre ce gaz dans l'atmosphère. Ces récipients sont couramment utilises de nos jours, par exemple pour la fabrication de bombes de mousse à raser et autres.
Afin de remplir au mieux sa fonction, la poche interne 0 doit être souple tout en restant résistante, afin d'être susceptible d'être introduite dans l'enveloppe rigide immédiatement après la fabrication de ladite poche souple Par ailleurs, cette poche souple doit présenter une perméabilité au butane très faible, afin d'éviter toute 5 contamination du contenu de la poche et/ou toute perte de pression du gaz propulseur. On recherche donc de telles poches .
US-A-3 873 667 décrit de telles poches souples constituées d'un mélange de polyamide et de polyoléfme, avec éventuellement une résine îonomère. Ce mélange est ensuite soumis à un traitement thermique. Ainsi, selon cet art antérieur, il est nécessaire de prévoir une étape de traitement supplémentaire avant introduction de la poche souple dans l'enveloppe, ce qui augmente la complexité du procédé et son coût .
On connaît déjà les polyamides, notamment le PA6 , qui sont très résistants et présentent de bonnes qualités de perméabilité au butane. Cependant, ces polyamides ne sont pas assez souples pour que la poche résultante puisse être introduite, dans l'enveloppe rigide, immédiatement après sa fabrication. On a donc proposé d'incorporer des plastifiants aux compositions de polyamide; les quantités de plastifiant requises pour abaisser le module de flexion jusqu'à une valeur acceptable sont cependant très élevées, plus de 10% en poids. Or, des quantités élevées d'additifs, tels que des plastifiants, dans des compositions de polyamide entraînent souvent l'émission de produits nocifs, en particulier des fumées, aux températures élevées utilisées pour la transformation des compositions de polyamide.
Les polyoléfines ne seraient pas non plus adaptées pour la préparation de telles poches souples, puisqu'elles ne présentent pas une résistance suffisante, ni une perméabilité au butane faible. Afin de remédier a ce problème, on pourrait penser à augmenter l'épaisseur de la poche souple. Cependant, une épaisseur importante de la poche soulève des problèmes lors de l'insertion dans l'enveloppe rigide et augmente les coûts de production
On recherche donc des compositions pour de telles poches souples, destinées à être introduites dans une enveloppe rigide de récipient, lesdites compositions devant : (a) présenter une faible perméabilité au butane; (b) être transformables sans problème d'émission;
(c) ne nécessiter aucun traitement supplémentaire; et
(d) présenter une souplesse suffisante pour que les poches puissent être introduites dans l'enveloppe rigide immédiatement après avoir été fabriquées.
On a maintenant trouvé que certains matériaux à base de polyamide et de copolymere de l'éthylène conviennent pour une telle application finale.
Ainsi, la présente invention a pour objet un nouveau récipient comprenant une enveloppe externe rigide et une poche interne souple, sous pression de gaz butane, dans lequel la poche interne souple présente un module de flexion à sec compris entre 1000 et 2000 MPa, et est en un matériau comprenant un mélange de (a) au moins un polyamide formant matrice;
(b) au moins un polymère d'éthylène fonctionnalisé qui est un homo- ou copolymere d'éthylène greffé avec un monomère acide carboxylique, un anhydride d'un tel acide, un sel d'un tel acide, un époxyde insaturé; et éventuellement (c) un polyéthylène non fonctionnalisé.
Selon un mode de réalisation, le polymère d'éthylène fonctionnalisé (b) est un homo- ou copolymere d'éthylène greffé anhydride maléique. fonctionnalisé (b) est un mélange d'un polyéthylène et d'un EPR, fonctionnalisé avec un anhydride.
Selon un mode de réalisation, dans le matériau de ladite poche, le polyéthylène non fonctionnalisé, lorsqu'il est présent, est un LDPE, un LLDPE, de préférence un VLDPE, ou un PE métallocène. Selon un autre mode de réalisation, dans le matériau de ladite poche, le polyamide est du PA6.
Selon encore un autre mode de réalisation, le matériau de ladite poche comprend de plus (d) au moins un plastifiant . Un matériau avantageux pour la poche souple selon l'invention comprend, en % poids par rapport au poids du matériau :
(a) 30 à 70% de polyamide;
(b) 70 à 30% de polymère d'éthylène fonctionnalisé; et éventuellement
(d) 0 à 10% de plastifiant.
Un autre matériau avantageux pour la poche souple selon l'invention comprend, en % poids par rapport au poids du matériau :
(a) 50 à 70% de polyamide; (b) 5 à 20% de polymère d'éthylène fonctionnalisé;
(c) 15 à 40% de polyéthylène non fonctionnalisé; et éventuellement
(d) 0 à 10% de plastifiant.
Un autre matériau avantageux pour la poche souple selon l'invention comprend, en % poids par rapport au poids du matériau :
(a) 50 à 70% de polyamide;
(b) 5 à 15%, de préférence 5 à 10%, de polymère d'éthylène fonctionnalisé élastomère; (c) 15 à 40% de polyéthylène non fonctionnalisé; et éventuellement (d) 0 à 10% de plastifiant.
Selon encore un autre mode de réalisation, la perméabilité au butane de ladite poche, pour une épaisseur de 200 μm et une surface de 210 cm2 , et à 35°C, est inférieure à 3 g/an, de préférence inférieure à 1 g/an.
L'invention est maintenant décrite plus en détail dans la description qui suit .
Le récipient selon l'invention est de conception classique, la poche ayant par exemple une contenance de 0,1 à 1 litre. Dans un premier temps, on fabrique l'enveloppe rigide externe, en acier ou en aluminium par exemple, avec formation d'un col au niveau supérieur de ladite enveloppe. Ensuite on insère la poche dans ladite enveloppe et on scelle celle-ci au niveau du col, le futur contenu et le gaz propulseur étant introduits de façon classique, avant, pendant ou après le scellement. Une vanne vient ensuite coiffer le col. La poche est fabriquée de façon classique, par exemple par extrusion-souf f lage ou injection-soufflage de granulés de matériau polymère.
Le gaz utilisé est le gaz butane, ce terme désignant notamment le n-butane, 1 ' iso-butane et leurs mélanges. Cependant, tout autre gaz approprié pourrait être utilisé.
L'invention réside principalement dans le matériau utilisé pour la fabrication des poches souples internes, à base de polyamide, de polymères d'éthylène fonctionnalisé et éventuellement de polyéthylène non fonctionnalisé et de plastifiant.
Dans la présente demande, le terme "polyamide" désigne de façon classique les produits de condensation :
- d'un ou plusieurs alpha-omega-ammo-acides , tels que ceux contenant par exemple de 6 à 12 atomes de carbone; des exemples de tels ammo-acides sont les acides ammocaproique, ammo-7-heptanoιque, ammo-11-undécénoιque et ammo-12-dodécanoιque ; ou
- d'un ou plusieurs lactames correspondants aux ammo-acides ci-dessus ; des exemples de tels lactames sont les caprolactame, oenanlactame et lauryllactame; ou
- d'une ou plusieurs combinaisons sensiblement stoechiométriques d'une ou plusieurs diammes aliphatiques et/ou cycloaliphatiques et /ou aromatique-aliphatiques , ou de leurs sels, avec un ou plusieurs diacides carboxyliques aliphatiques ou aromatiques, ou leurs sels; des exemples de telles diammes sont 1 ' hexaméthylènediamine, la dodéca- méthylènediamme, la métaxylylènediamme, le BACM, le BMACM, et la triméthylhexaméthylène-diamme, tandis que des exemples de tels diacides sont les acides tére- et îso- phtalique, adipique, azélaïque, sébacique et dodécane- dicarboxylique; ou
- des mélanges des monomères précités; et
- des mélanges des produits de condensation résultant, éventuellement avec d'autres polymères compatibles avec les polyamides.
A titre d'exemple, le polyamide est le PA6 , PA6 , 6 , PA6,10, PAU, PA12, PA6,12 et PA12,12. Le polyamide préféré est le PA6. Le poids moléculaire des polyamides peut varier dans un large mesure, ce que l'homme de l'art appréciera. Ce polyamide forme la matrice du matériau polymère, les polymères d'éthylène étant dispersés dans cette phase sous forme de nodules, dont le diamètre peut être de 0,1 à 5μm.
Le ratio polyamide/polymères éthylèniques (composants (b) et (c) ) dans le matériau selon l'invention peut varier dans un large intervalle, ce qu'appréciera l'homme de l'art. Le polyamide est présent en une quantité suffisante pour constituer la phase matrice; par exemple, le polyamide représente de 30 à 80%, avantageusement de 50 à 70% en poids, par rapport au poids du matériau.
Dans la présente demande, le terme "polymère d'éthylène fonctionnalisé", le composant (b) , désigne les produits polymères dont l'éthylene constitue une partie substantielle et qui portent de plus des groupes réactionnels ou fonctionnels sur ou le long de la chaîne.
À titre de composant (b) , l'invention fournit les homo- ou copolymères d'éthylène greffés avec un monomère acide carboxylique, un anhydride d'un tel acide, un sel d'un tel acide (tel qu'un sel métallique, par exemple avec Zn) , un époxyde insaturé (tel que (méth) acrylate de glycidyle) .
À titre d'exemple, on peut citer les homopolymères d'éthylène ou les copolymères de l'éthylene copolymérisé avec butène, hexène, octène, mélangés éventuellement avec des copolymères éthylène-propylène, lesdits copolymères éthylène/alpha-oléf ine contenant par exemple de 35 à 80% en poids d'éthylène; ces polymères sont greffés par exemple avec un anhydride, par exemple maléique, le taux de greffage par l'anhydride pouvant être compris entre 0,01 et 1% en poids, par exemple entre 0,05 et 0,5%, par rapport au poids total de polymère. Au lieu d'anhydride maléique qui est l'anhydride préféré, on pourrait aussi utiliser un autre anhydride d'acide di carboxylique tel que l'anhydride d'acide citraconique, l'anhydride itaconique, l'anhydride tétra- hydrophtalique, l'anhydride méthyl-2-maléique, l 'anhydride diméthyl-2 , 3-maléique.
Un polyéthylène fonctionnalisé qui est un polyéthylène (homopolymère ou copolymere éthylène/alpha-oléf ine ) en mélange avec un copolymere éthylène-propylène (EPR) , ensuite fonctionnalisé par exemple par greffage, est un polyéthylène fonctionnalisé élastomère. La proportion d'EPR est en général inférieure à 20%, de préférence entre 5 et 15% en poids .
Ce polyéthylène élastomère est un polyéthylène fonctionnalisé préféré.
De tels composants (b) sont disponibles chez Elf Atochem sous la dénomination générale OREVAC®. Dans la présente demande, le terme "polyéthylène non fonctionnalisé" désigne les homopolymeres ou copolymères d'éthylène qui ne sont pas fonctionnalisés. A titre d'exemple, on peut citer :
- le polyéthylène PE, les copolymères de l'éthylene avec des alpha-oléf ines, l'éthylene représentant par exemple 35 à 80% en poids, les PE métallocène et Ziegler;
- les copolymères de l'éthylene avec un ou plusieurs produit (s) choisi(s) parmi : (i) les esters d'acides carboxyliques; (ii) les esters vinyliques d'acides carboxyliques saturés tel que l'acétate de vinyle; et (m) les esters d'acides carboxyliques insaturés, tel que le (méth) acrylate d' alkyle, l'éthylene représentant par exemple de 35 à 80% en poids;
- les mélanges des polyéthylènes ci-dessus avec d'autres polymères, en proportions minoritaires, tels que des élastomères, comme l'EPR.
Les copolymères mentionnés ci-dessus peuvent être copolymérisés de façon statistique ou séquencée et présenter une structure linéaire ou ramifiée. A titre d'exemple, on peut utiliser : le polyéthylène (HDPE, LDPE, LLDPE ou VLDPE) ou PE métallocène ou Ziegler; les copolymères éthylène/acétate de vinyle (EVA) ; les copolymères éthylène/acrylate de méthyle ou de butyle. Le poids moléculaire des polyéthylènes peut varier dans un large mesure, ce que l'homme de l'art appréciera.
Le polyéthylène non fonctionnalisé préféré est le polyéthylène VLDPE.
Des mélanges de plusieurs composants sont aussi envisagés dans le cadre de la présente invention:
- "un polyamide" peut être un mélange de deux ou plusieurs polyamides ,
"un polyéthylène" peut être un mélange de deux ou plusieurs polyéthylènes,
- "un polyéthylène fonctionnalisé" peut être un mélange de deux ou plusieurs polyéthylènes fonctionnalisés, etc.
Dans la présente demande, le terme "plastifiant" a la signification communément admise dans l'art. À titre d'exemple on peut citer le butylbenzene sulfonamide (BBSA) , 1 'hexyl-para-hydroxy-benzoate d'éthyle (EHPB) et 1 'hexyl-para-hydroxy-benzoate de décyle (DHPB) .
La poche selon l'invention présente une épaisseur classique, par exemple entre 50 et 500μm, de préférence entre 150 et 250μm.
On ne sortirait pas du cadre de la présente invention si en plus de la couche utilisée, on utilisait une ou plusieurs autre(s) couche (s) afin d'obtenir un multi-couches.
Le 'exemple suivant illustre l'invention sans la limiter. Sauf indication contraire, les proportions sont exprimées en parties en poids. Dans l'exemple, le MFI représente l'indice d'écoulement à l'état fondu. Exemple 1.
On prépare le matériau suivant : 65 parties de PA6 , présentant un MFI de 17-20 (235°C, 2,16kg) ;
25 parties de polyéthylène présentant MFI de 0,3 (190°C, 2,16kg) et de densité 0,952;
10 parties d'un mélange PE/EPR greffé avec de l'anhydride maléique selon un taux de 0,3% en poids, présentant un MFI de 0,32 (190°C, 2,16kg) .
On introduit dans la trémie d'une extrudeuse double vis Werner de diamètre 40mm, par l'intermédiaire de trois doseurs, les composants du matériau. Le débit total de l'extrudeuse est de 50kg/h et la vitesse de rotation est de 150tpm. Les températures matière au niveau des fourreaux et en tête sont respectivement de 260°C, 230°C, 235°C et 255°C.
Les granulés obtenus sont moulés par injection pour obtenir des barreaux de 80x10x4 mm sur lesquels sont mesurés le module de flexion à sec et le module de flexion à l'état conditionné. Ces granulés sont aussi transformés par extrusion-soufflage en des poches ayant une épaisseur moyenne de 200μm, sur lesquelles est mesurée la perméabilité au butane.
Le module de flexion à sec est mesuré conformément à la norme ISO 178, et est exprimé en MPa.
Le module de flexion à l'état conditionné (14 jours à 23°C et 50% d'humidité relative) est mesuré conformément à la norme ISO 178, et est exprimé en MPa.
La perméabilité au butane est mesurée par gravimétrie dans les conditions suivantes: surface: 210cm2 ; épaisseur: 200μm; température : 35°C; la perméation au butane est exprimée en g/an. Le matériau de L'exemple ci-dessus est testé pour déterminer le module de flexion à sec, la perméabilité au butane, ainsi que le module de flexion à l'état conditionné.
On obtient les résulats suivants : Module de Flexion à sec (MPa) : 1700 Perméabilité (g/an) : 0,80
Module de Flexion conditionné (MPa) : 1400.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation donnés en exemple mais est susceptible de nombreuses variations aisément accessibles à 1 'homme de 1 'art.