COMPOSITION ROTOMOULEE A BASE DE POLYETHYLENE ROTOMOLDED COMPOSITION BASED ON POLYETHYLENE
La présente invention concerne une composition rotomoulée à base de polyethylene. En particulier, la présente invention concerne une composition rotomoulée à base de polyethylene comprenant un mélange de deux polyéthylènes différents. La présente invention concerne également un procédé de préparation de moulage par rotation d'une composition de polyethylene selon la présente invention.The present invention relates to a rotational molded composition based on polyethylene. In particular, the present invention relates to a rotomolded composition based on polyethylene comprising a mixture of two different polyethylenes. The present invention also relates to a method for preparing rotational molding of a polyethylene composition according to the present invention.
L'art antérieur décrit des compositions rotomoulées en polyethylene. Par exemple, le brevet US5530055 décrit une composition rotomoulée comprenant un mélange de résine de polyethylene comprenant (a) une faible proportion de LLDPE de densité de 0.915-0.925 g/cc et d'indice de fluidité de 12 g/10 min. ou moins ; (b) une forte proportion de polyethylene ayant une densité de 0.93-0.945 g/cc et un indice de fluidité de 3-8 g/10 min.; et (c) une faible proportion d'un polyethylene de densité relativement élevée (0.950-0.965 g/cc) et d'indice de fluidité de 15 g/10 min. ou plus; et une quantité efficace d'agent de nucléation pour améliorer la résistance à l'impact.The prior art describes rotomolded polyethylene compositions. For example, patent US5530055 describes a rotational molded composition comprising a mixture of polyethylene resin comprising (a) a small proportion of LLDPE with a density of 0.915-0.925 g / cc and a melt flow index of 12 g / 10 min. or less ; (b) a high proportion of polyethylene having a density of 0.93-0.945 g / cc and a melt index of 3-8 g / 10 min .; and (c) a small proportion of polyethylene of relatively high density (0.950-0.965 g / cc) and of melt index of 15 g / 10 min. or more; and an effective amount of nucleating agent to improve impact resistance.
La présente invention résulte de la mise au point inattendue d'une composition rotomoulée permettant, entre autres, de répondre à des applications particulières. Parmi ces applications, on citera en particulier les articles creux rotomoulés dont les caractéristiques d'insonorisation et/ou d'accrochage aux mousses plastiques expansibles, telles par exemple le polyuréthanne ou le polystyrène, sont améliorées.The present invention results from the unexpected development of a rotational molded composition allowing, among other things, to respond to particular applications. Among these applications, mention will be made in particular of rotomolded hollow articles whose soundproofing and / or attachment characteristics to expandable plastic foams, such as for example polyurethane or polystyrene, are improved.
La présente invention concerne donc une composition rotomoulée à base de polyethylene comprenant un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents caractérisée en ce que le premier polyethylene consiste en une poudre de polyethylene de taille
granulométrique moyenne inférieure à 1 mm, en ce que le deuxième polyethylene consiste en des particules de polyethylene de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyethylene entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20. De préférence, la présente invention concerne une composition rotomoulée à base de polyethylene comprenant un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents caractérisée en ce que le premier polyethylene consiste en une poudre de polyethylene de taille granulométrique moyenne inférieure à 1 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991: condition 4) compris entre 1,5 et 15, en ce que le deuxième polyethylene consiste en des particules de polyethylene de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2, 16 kg / norme ISO 1133 - 1991 condition 4) inférieur à 1,5 , en ce que le rapport des viscosités pour un taux de cisaillement de 10 s"1 (mesurée selon la norme ASTM-D3835-96, sur un rhéomètre capillaire ROSAND pour une température de 190°C, un diamètre de filière de 1,0 mm, un rapport longueur/diamètre de 16 et un angle de 180°) du deuxième au premier polyethylene soit compris entre 1,5 et 8, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyethylene entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20, de préférence entre 1 et 5.The present invention therefore relates to a rotomolded polyethylene composition comprising a mixture of at least two different polyethylenes characterized in that the first polyethylene consists of a polyethylene powder of size average particle size less than 1 mm, in that the second polyethylene consists of polyethylene particles of average particle size greater than 1.5 mm, and in that the weight ratio between the first and second polyethylene entering said composition is preferably between 0.5 and 20. Preferably, the present invention relates to a rotomolded composition based on polyethylene comprising a mixture of at least two different polyethylenes characterized in that the first polyethylene consists of a polyethylene powder of smaller average particle size at 1 mm and with a hot melt index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 - 1991: condition 4) between 1.5 and 15, in that the second polyethylene consists of polyethylene particles of size average particle size greater than 1.5 mm and hot melt index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 - 1991 condition 4) less than 1.5, in what the ratio of viscosities for a shear rate of 10 s "1 (measured according to standard ASTM-D3835-96, on a ROSAND capillary rheometer for a temperature of 190 ° C., a die diameter of 1.0 mm, a length / diameter ratio of 16 and an angle of 180 °) from the second to the first polyethylene is between 1.5 and 8, and in that the weight ratio between the first and the second polyethylene entering said composition is between 0.5 and 20, preferably between 1 and 5.
Le premier polyethylene consiste donc en une poudre de polyethylene de taille granulométrique moyenne inférieure à 1 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991 : condition 4) compris entre 1,5 et 15, de préférence entre 4 et 6. De préférence, la poudre de polyethylene possède une distribution de taille granulométrique telle que plus de 75% en poids de la poudre ait une taille granulométrique comprise entre 0,3 et 2 fois la taille granulométrique moyenne de la poudre de polyethylene. De préférence, la poudre de polyethylene possède une distribution de taille granulométrique telle que plus de 30 % en poids, de préférence plus de 60 % en poids, idéalement plus de 80 % en poids de la poudre ait une taille comprise entre 0,2 et 0,4 mm (norme ASTM D 1921-89).The first polyethylene therefore consists of a polyethylene powder of average particle size less than 1 mm and of hot melt index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 - 1991: condition 4) between 1.5 and 15 , preferably between 4 and 6. Preferably, the polyethylene powder has a particle size distribution such that more than 75% by weight of the powder has a particle size between 0.3 and 2 times the average particle size of the polyethylene powder. Preferably, the polyethylene powder has a particle size distribution such that more than 30% by weight, preferably more than 60% by weight, ideally more than 80% by weight of the powder has a size between 0.2 and 0.4 mm (ASTM D 1921-89 standard).
Le second polyethylene consiste donc en des particules de polyethylene de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991: condition 4) inférieur à 1,5 , de préférence compris entre 0,1 et 1. De préférence, les particules de polyethylene possèdent une distribution de taille
granulométrique telle que plus de 90% en poids des particules ait une taille granulométrique comprise entre 0,5 et 1,5 fois la taille granulométrique moyenne des particules de polyethylene. De préférence, les particules de polyethylene possèdent une distribution de taille granulométrique telle que plus de 60 % en poids, de préférence plus de 85 % en poids, idéalement plus de 95 % en poids des particules ait une taille comprise entre 2 et 4 mm(norme ASTM D 1921-89).The second polyethylene therefore consists of polyethylene particles of average particle size greater than 1.5 mm and of melt flow index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 - 1991: condition 4) less than 1.5 , preferably between 0.1 and 1. Preferably, the polyethylene particles have a size distribution particle size such that more than 90% by weight of the particles has a particle size between 0.5 and 1.5 times the average particle size of the polyethylene particles. Preferably, the polyethylene particles have a particle size distribution such that more than 60% by weight, preferably more than 85% by weight, ideally more than 95% by weight of the particles have a size of between 2 and 4 mm ( ASTM D 1921-89).
Ces particules de polyethylene peuvent, par exemple, provenir de polyethylene rebroyé ou, de préférence, de granulés de polyethylene.These polyethylene particles can, for example, come from regrind polyethylene or, preferably, from polyethylene granules.
La Demanderesse a trouvé de manière inattendue que les compositions rotomoulées conformes à la présente invention possèdent des propriétés d'insonorisation et/ou d'accrochage aux mousses plastiques expansibles, telles par exemple le polyuréthanne ou le polystyrène, particulièrement améliorées, tout en conservant par ailleurs leurs autres caractéristiques physiques telles la résistance au choc ou à la traction.The Applicant has unexpectedly found that the rotational molded compositions in accordance with the present invention have soundproofing and / or bonding properties with expandable plastic foams, such as for example polyurethane or polystyrene, which are particularly improved, while also preserving their other physical characteristics such as impact or tensile strength.
La présente invention consiste également en une pièce rotomoulée dont la composition est à base de polyethylene et comprend un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents et est caractérisée en ce que le premier polyethylene consiste en une poudre de polyethylene de taille granulométrique moyenne inférieure à 1 mm, en ce que le deuxième polyethylene consiste en des particules de polyethylene de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyethylene entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20, de préférence entre 1 et 5.The present invention also consists of a rotomolded part, the composition of which is based on polyethylene and comprises a mixture of at least two different polyethylenes and is characterized in that the first polyethylene consists of a polyethylene powder of average particle size less than 1 mm, in that the second polyethylene consists of polyethylene particles of average particle size greater than 1.5 mm, and in that the weight ratio between the first and the second polyethylene entering said composition is between 0.5 and 20, preferably between 1 and 5.
De préférence, la présente invention consiste également en une pièce rotomoulée dont la composition est à base de polyethylene et comprend un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents et est caractérisée en ce que le premier polyethylene consiste en une poudre de polyethylene de taille granulométrique moyenne inférieure à 1 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991: condition 4) compris entre 1,5 et 15, en ce que le deuxième polyethylene consiste en des particules de polyethylene de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991 condition 4) inférieur à 1,5 , en ce que le rapport des viscosités pour un taux de cisaillement de 10 s"1 (mesurée selon la norme ASTM-D3835-96, sur un rhéomètre capillaire ROSAND pour une température de 190°C, un diamètre de filière
de 1,0 mm, un rapport longueur/diamètre de 16 et un angle de 180°) du deuxième au premier polyethylene soit compris entre 1,5 et 8, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyethylene entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20, de préférence entre 1 et 5. De préférence, la face interne de la pièce rotomoulée possède une surface spécifique au moins 50%, de préférence au moins 80% supérieure à celle qu'aurait une pièce rotomoulée constituée uniquement du premier polyethylene tel que décrit ci-dessus.Preferably, the present invention also consists of a rotomolded part, the composition of which is based on polyethylene and comprises a mixture of at least two different polyethylenes and is characterized in that the first polyethylene consists of a polyethylene powder of medium particle size size less than 1 mm and of melt flow index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 - 1991: condition 4) between 1.5 and 15, in that the second polyethylene consists of polyethylene particles of average particle size greater than 1.5 mm and hot melt index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 - 1991 condition 4) less than 1.5, in that the ratio of viscosities for a rate of shear of 10 s "1 (measured according to standard ASTM-D3835-96, on a ROSAND capillary rheometer for a temperature of 190 ° C., a die diameter 1.0 mm, a length / diameter ratio of 16 and an angle of 180 °) from the second to the first polyethylene is between 1.5 and 8, and in that the weight ratio between the first and the second incoming polyethylene in said composition is between 0.5 and 20, preferably between 1 and 5. Preferably, the internal face of the rotomolded part has a specific surface at least 50%, preferably at least 80% greater than that which would have a rotomolded part made up only of the first polyethylene as described above.
En fait, la surface de la paroi interne de la pièce obtenue par rotomoulage présente de préférence des aspérités de plusieurs millimètres dont l'aspect fait penser à des copeaux dont l'implantation et l'orientation se réalisent de façon tout à fait aléatoire.In fact, the surface of the internal wall of the part obtained by rotational molding preferably has roughness of several millimeters whose appearance is reminiscent of chips whose implantation and orientation are carried out in a completely random manner.
Des photographies de produits obtenus conformément à la présente invention sont reproduites aux figures 1 à 3 ci-jointes.Photographs of products obtained in accordance with the present invention are reproduced in Figures 1 to 3 attached.
Cette augmentation de surface spécifique de la paroi interne de la pièce rotomoulée est très utile pour de nombreuses applications dont, entre autres, l'atténuation du bruit et l'accrochage de produits expansés parfois utilisés pour obtenir une insubmersibilité ou une isolation thermique.This increase in specific surface area of the internal wall of the rotomolded part is very useful for many applications including, among other things, noise reduction and the attachment of expanded products sometimes used to obtain insubmersibility or thermal insulation.
Un rotomoulage réussi se caractérise par une parfaite distribution de ces copeaux sur toute la surface interne de la pièce rotomoulée. Quant à la surface externe de la pièce rotomoulée, elle présente un aspect similaire à celui qu'aurait une pièce rotomoulée constituée du premier polyethylene uniquement.Successful rotational molding is characterized by a perfect distribution of these chips over the entire internal surface of the rotational molded part. As for the external surface of the rotomolded part, it has an appearance similar to that which a rotomolded part made up of the first polyethylene would have.
La composition rotomoulée conforme à la présente invention peut également comprendre les additifs habituels utilisés en rotomoulage tels les agents de réticulation, les agents gonflants, les agents de nucléation et/ou les aides à la fabrication tels les antioxydants, les stabilisants UN, les agents neutralisants, les agents de démoulage et les agents antistatiques.The rotational molding composition in accordance with the present invention may also include the usual additives used in rotational molding such as crosslinking agents, swelling agents, nucleating agents and / or manufacturing aids such as antioxidants, UN stabilizers, neutralizing agents , mold release agents and anti-static agents.
La composition rotomoulée conforme à la présente invention peut également comprendre les additifs habituels utilisés en rotomoulage tels les agents de réticulation, les agents gonflants, les agents de nucléation et/ou les aides à la fabrication tels les antioxydants, les stabilisants UV, les agents neutralisants, les agents de démoulage, les pigments et les agents antistatiques. De préférence, la composition rotomoulée selon la présente invention sera exempte de tout agent gonflant.
Un exemple de réalisation des objets rotomoulés selon la présente invention consiste à charger le mélange de polyethylene de l'invention à l'intérieur d'un moule. Deux bras supportant le moule ainsi chargé permettent d'animer le moule d'un double mouvement de rotation. En même temps, l'ensemble est introduit dans un four qui chauffe le mélange de polyethylene à une température supérieure à la température de fusion des deux polyethylene telle que mesurée selon la norme ASTM D2117 afin de fondre le mélange de polyethylene. Le mélange de polyethylene se répartit de façon homogène sur les parois du moule principalement par gravité et/ou ruissellement. Au bout du temps nécessaire à cette opération, le moule est, par exemple, envoyé, toujours en rotation, dans une enceinte de refroidissement où il est soumis à :The rotational molding composition in accordance with the present invention may also comprise the usual additives used in rotational molding such as crosslinking agents, swelling agents, nucleating agents and / or manufacturing aids such as antioxidants, UV stabilizers, neutralizing agents , mold release agents, pigments and antistatic agents. Preferably, the rotomolded composition according to the present invention will be free from any swelling agent. An exemplary embodiment of the rotomolded objects according to the present invention consists in loading the polyethylene mixture of the invention inside a mold. Two arms supporting the mold thus loaded allow the mold to be animated with a double rotational movement. At the same time, the assembly is introduced into an oven which heats the polyethylene mixture to a temperature higher than the melting temperature of the two polyethylene as measured according to standard ASTM D2117 in order to melt the polyethylene mixture. The polyethylene mixture is distributed homogeneously on the walls of the mold mainly by gravity and / or runoff. At the end of the time necessary for this operation, the mold is, for example, sent, still in rotation, to a cooling enclosure where it is subjected to:
1. une soufflerie d'air1. an air blower
2. une aspersion d'eau2. a sprinkling of water
3. une soufflerie d'air à nouveau3. an air blower again
Le moule sort enfin de la machine et la pièce est démoulée manuellement. Les conditions de temps et de température utilisées dépendent évidemment de l'épaisseur du produit rotomoulé et des sensibilités thermiques de chacun des polyéthylènes.The mold finally leaves the machine and the part is removed from the mold manually. The time and temperature conditions used obviously depend on the thickness of the rotomolded product and the thermal sensitivities of each of the polyethylenes.
De préférence, selon la présente invention, la température de rotomoulage est comprise entre 250 et 300°C et le temps de rotomoulage est compris entre 2 et 4 minutes par mm d'épaisseur du produit à rotomouler. Les exemples suivant illustrent la présente invention.Preferably, according to the present invention, the rotational molding temperature is between 250 and 300 ° C and the rotational molding time is between 2 and 4 minutes per mm of thickness of the product to be rotomoulded. The following examples illustrate the present invention.
ExemplesExamples
On fabrique une pièce rotomoulée qui comprend 77,8% en poids d'une poudre broyée de copolymère de polyethylene linéaire moyenne densité et 22,2% en poids de particules de polyethylene à poids moléculaire moyen. La poudre broyée de copolymère de polyethylene linéaire moyenne densité présente une taille granulométrique moyenne de 0,3 mm ; plus de 80% en poids de la poudre possède une taille granulométrique comprise entre 0,12 et 0,5 mm ; ce polyethylene est également caractérisé par un indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 -A rotomoulded part is produced which comprises 77.8% by weight of a ground powder of medium density linear polyethylene copolymer and 22.2% by weight of average molecular weight polyethylene particles. The ground powder of linear medium density polyethylene copolymer has an average particle size of 0.3 mm; more than 80% by weight of the powder has a particle size between 0.12 and 0.5 mm; this polyethylene is also characterized by a hot melt index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 -
1991 : condition 4) de 4. Les particules de polyethylene à poids moléculaire moyen présentent une taille granulométrique moyenne de 3,25 mm ; plus de 95% en poids des particules possèdent une
taille granulométrique comprise entre 2,5 et 4 mm ; ce polyethylene est également caractérisé par un indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991 :condition 4) de 0,2.1991: condition 4) of 4. The average molecular weight polyethylene particles have an average particle size of 3.25 mm; more than 95% by weight of the particles have a particle size between 2.5 and 4 mm; this polyethylene is also characterized by a hot melt index (load of 2.16 kg / standard ISO 1133 - 1991: condition 4) of 0.2.
Le rotomoulage est effectué conformément à la description faite ci-dessus avec les conditions suivantes :Rotational molding is carried out in accordance with the description given above with the following conditions:
- température de cuisson : 270°C.- cooking temperature: 270 ° C.
- durée de la cuisson : 15 minutes.- cooking time: 15 minutes.
- durée du refroidissement : 4 minutes (air) + 3 minutes (eau) + 8 minutes (air).- cooling time: 4 minutes (air) + 3 minutes (water) + 8 minutes (air).
- 1400 g de poudre ; 400 g de particules. L'épaisseur de la cuve rotomoulée obtenue est d'environ 4,3 mm lorsqu'on ne tient pas compte des aspérités représentées par les granulés.- 1400 g of powder; 400 g of particles. The thickness of the rotomolded tank obtained is approximately 4.3 mm when the roughness represented by the granules is not taken into account.
Afin de mesurer la qualité d'insonorisation de la cuve rotomoulée ainsi obtenue, on utilise la méthode interne décrite comme suit : On utilise un sonomètre (exemple : le type 2225 de la marque Bruel Kajer) en position "mesure du pic" qui donne l'intensité sonore en dB "au sommet du pic de bruit".In order to measure the soundproofing quality of the rotomolded tank thus obtained, we use the internal method described as follows: We use a sound level meter (example: type 2225 from the brand Bruel Kajer) in position "peak measurement" which gives the sound intensity in dB "at the top of the noise peak".
On découpe une plaque circulaire de 15 cm de diamètre dans la partie supérieure (couvercle) de la cuve. La cuve est posée sur une plaque de laine de verre. Une minuterie est posée sous la cuve. La mesure du bruit de la sonnerie de cette minuterie est faite avec le sonomètre placé à environ 50 cm, au niveau de la cuve (voir schéma à la figure 4). La mesure du bruit effectuée sur la pièce rotomoulée conforme à la présente invention indique une valeur de 82 dB.A circular plate 15 cm in diameter is cut in the upper part (cover) of the tank. The tank is placed on a glass wool plate. A timer is placed under the tank. The measurement of the ringing noise of this timer is made with the sound level meter placed at approximately 50 cm, at the level of the tank (see diagram in Figure 4). The noise measurement carried out on the rotomoulded part according to the present invention indicates a value of 82 dB.
A titre de comparaison, la mesure du bruit effectuée sur une cuve rotomoulée de référence, constituée uniquement de la poudre de polyethylene décrite ci-dessus et obtenue de manière identique à la méthode décrite dans l'exemple ci-dessus, indique une valeur de 86 dB, soit une perte de près de 4 dB.
By way of comparison, the noise measurement carried out on a reference rotational molded tank, consisting solely of the polyethylene powder described above and obtained in an identical manner to the method described in the example above, indicates a value of 86 dB, a loss of almost 4 dB.