FABRICATION DESDITS MATERIAUX

La présente invention se rapporte au secteur des matériaux thermoplastiques chlorés contenant une charge minérale. Elle concerne un agent de compatibilité entre la charge et la résine, qui possède la double fonction d'améliorer la stabilité thermique et la résistance aux UV du matériau final.

Les matériaux thermoplastiques chlorés et notamment ceux à base de PVC ont de nombreuses applications comme la fabrication de tubes (adduction d'eau, assainissement, irrigation, gaines pour le passage des câbles) de matériaux de construction extérieurs et / ou intérieurs (profilés de fenêtres, volets, portes, bardages, faux plafonds) ou de pièces industrielles.

Ils contiennent une charge minérale telle que le talc, l'alumine, le dioxyde de titane, l'oxyde de magnésium, le sulfate de baryum, raluminium, la silice, le kaolin ou encore le carbonate de calcium naturel ou synthétique, charges qui sont indiquées dans le document JP 50-028105 décrivant des matériaux rigides obtenus à partir du mélange d'une ou plusieurs de ces charges avec du PVC.

Le carbonate de calcium est une charge privilégiée pour les matériaux thermoplastiques chlorés, puisqu'il permet d'améliorer certaines de leurs propriétés physiques, comme leur rigidité, le temps de refroidissement au cours de l'extrusion, ou encore le dépôt en sortie de filière ("die build-up"). Ceci est rapporté dans le document "The use of calcium carbonate to enhance the physical properties of rigid vinyl products" (Society of Plastic Engineering, Conf., 12-14 octobre 1999).

Selon les connaissances de base de l'homme du métier, la résine qui compose ces matériaux est un milieu hydrophobe dans lequel le carbonate de calcium se disperse mal : cela signifie que les grains de matière minérale ne se répartissent pas de manière naturelle et homogène dans ladite résine. Cette mauvaise répartition ou ce mauvais état de dispersion ou encore cette mauvaise compatibilité entraînent une dégradation des propriétés mécaniques et optiques de la composition finale. Aussi, l'homme du métier a mis au point des méthodes de traitement du carbonate de calcium, en vue d'améliorer sa compatibilité avec des résines thermoplastiques en général, et des résines thermoplastiques chlorées telles que notamment le PVC. Les documents FR 1 047 087, WO 00 / 20336 et US 4 151 136 décrivent le traitement de surface du carbonate de calcium par des cires et des acides gras ayant de 8 à 22 atomes de carbone. L'acide stéarique et ses sels sont aujourd'hui communément mis en œuvre : on en trouve des applications dans les documents WO 02 / 55596, WO 04 / 0971 1 et WO 01 / 32787.

Pour doper ou exacerber l'effet de la stéarine, l'homme du métier a ensuite développé des structures polymériques particulières, dites faiblement anioniques et de type peigne. A travers cette expression, on désigne un copolymère constitué d'un squelette essentiellement linéaire et de nature (méth)acrylique, sur lequel sont greffés au moins 2 segments latéraux constitués d'au moins un "macromonomère" du type oxyde de polyalkylène.

Les documents WO 2007 / 052122 et WO 2008 / 053296 démontrent l'influence bénéfique de tels polymères sur la résistance à l'impact et la brillance d'une composition de PVC chargée, propriétés dont on sait qu'elles constituent une preuve directe d'une meilleure compatibilité de la charge avec la résine. Ce lien a notamment été établi dans les publications "Study on ground-calcium carbonate and wollastonite composite fillers filling properties and reinforcement mechanisms" (Zhongguo Fenti Jishu, 2002, 8 (1), pp. 1-5), "Recycling of incompatible plastics with reactive compatibilizers" (Spécial Publication - Royal Society of Chemistry, 1997, 199 Chemical Aspects of Plastics Recycling, pp. 170-179) et "Labor-saving method of testing the dispersibiiity of titanium dioxide Pigments" (FATIPEC Congress (1988), Vol. 111(19th), 307-19). Parmi les structures peignes précédemment décrites, la Demanderesse a récemment identifié une famille de polymères particulièrement avantageuse puisque, outre leur aptitude à renforcer la compatibilité de la charge minérale avec la résine, ils améliorent la stabilité thermique de la composition finale, propriété fondamentale lorsqu'on sait que cette composition est destinée à subir des opérations de transformation par extrusion, injection, pressage, moulage tel que le moulage par injection, ou calandrage, à des températures élevées (plus de 150 °C). Les polymères en question sont caractérisés par la présence simultanée de 2 groupements oxyde d'éthylène et oxyde de propylène sur la chaîne latérale. Ceci constitue l'objet de la demande de brevet française non encore divulguée portant le numéro de dépôt FR 08 58748.

Mais ces dernières structures ne donnent pas encore totale satisfaction. En effet, on a observé un rosissement des compositions chargées lorsqu'elles sont soumises à des températures élevées ou aux rayons UV. Ce phénomène est générateur d'une couleur rose plus ou moins marquée à la surface de la composition, ce qui pose un problème d'esthétique pour l'utilisateur final.

Aussi, cherchant une solution technique en vue de maintenir une bonne compatibilité entre la charge minérale et la résine chlorée dans laquelle elle est introduite, tout en améliorant la stabilité thermique de ladite composition et sa résistance aux UV, la Demanderesse a mis au point l'utilisation de certains copolymères amphiphiles linéaires, présentant pour un poids moléculaire donné un certain indice de polymolécularité. Outre leur aptitude à rendre la charge compatible avec la résine dans laquelle elle est introduite, ces polymères disposent d'une fonction d'agent améliorant la stabilité thermique et la résistance aux UV de la composition finale ainsi chargée.

Les résultats obtenus avec de telles structures s'avèrent particulièrement intéressants :

- on maintient un bon état de dispersion de la charge dans la résine : cette propriété est directement reliée à une amélioration des propriétés optiques

(brillance) et mécaniques (résistance à l'impact) de la composition chargée, . on améliore la stabilité thermique de ladite composition chargée, telle que mesurée par DHC ou à travers des courbes de gélification, on améliore la résistance aux UV de ladite composition chargée, ce qui réduit le phénomène de rosissement, comme démontré à travers des mesures de blancheur après exposition à un rayonnement UV direct, ou après un traitement thermique, et ce, par rapport à la même composition chargée : ne contenant pas d'agent compatibilisant autre que de l'acide stéarique, contenant outre l'acide stéarique un agent compatibilisant de type peigne, comme enseigné par l'art antérieur,

contenant outre l'acide stéarique un agent compatibilisant de type amphiphile mais non linéaire et/ou qui ne présente pas les caractéristiques de poids moléculaire et d'indice de polymolécularité de la présente invention.

Aussi, un premier objet de l'invention consiste en l'utilisation, dans une composition thermoplastique chlorée et chargée contenant au moins une résine thermoplastique chlorée et au moins une charge minérale, comme agent améliorant la stabilité thermique et la résistance aux UV de ladite composition, d'un copolymère amphiphile linéaire caractérisé en ce que : il est constitué d'au moins un comonomère hydrophile et d'au moins un comonomère hydrophobe,

il possède une masse molaire moyenne en poids comprise entre 5 000 g/mol et 20 000 g/mol et un indice de polymolécularité inférieur ou égal à 3, et préférentiellement une masse molaire moyenne en poids comprise entre 10 000 g/mol et 15 000 g/mol et un indice de polymolécularité inférieur ou égal à 2,5.

Par linéaire, la Demanderesse entend que le copolymère amphiphile est essentiellement linéaire, c'est-à-dire qu'elle peut comprendre une minorité de branchements aléatoires qui résulte d'une polymérisation radicalaire.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ledit copolymère amphiphile linéaire contient, en % en mole de chaque comonomère, entre 60 % et 95 % de comonomère hydrophile et de 5 % à 40 % de comonomère hydrophobe, préférentiellement entre 70 % et 90 % de comonomère hydrophile et de 10 % à 30 % de comonomère hydrophobe.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que le comonomère hydrophile est choisi parmi l'acide acrylique, l'acide méthacrylique et les mélanges de ces comonomères.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que le comonomère hydrophobe est choisi parmi les styrénés et les acrylates d'alkyle et leurs mélanges, dont plus particulièrement le styrène et l'acrylate de butyle respectivement.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ledit copolymère amphiphile linéaire possède une structure statistique ou une structure à blocs.

A ce titre, le copolymère utilisé selon l'invention est obtenu par copolymérisation de l'acide acrylique et/ou méthacrylique avec des comonomères hydrophobes tels que l'acrylate de butyle ou le styrène. Il a été synthétisé exclusivement dans l'eau par polymérisation radicalaire contrôlée mettant en oeuvre un agent de transfert de chaîne particulier qui est un sel de l'acide propanoïque du 2,2'-[carbonothioylbis(thio)]bis, et notamment son sel de sodium (N° CAS 864970-33-2). La formule générale de ce sel est la suivante :

M désignant l'atome d'hydrogène, un sel d'amine, rammonium ou un cation alcalin, et plus préférentiellement le cation sodium.

Ce copolymère obtenu sous forme acide, peut être également partiellement ou totalement neutralisé par un ou plusieurs agents de neutralisation disposant d'un cation monovalent ou polyvalent, lesdits agents étant choisis préférentiellement parmi l'ammoniaque ou parmi les hydroxydes et / ou oxydes de calcium, de magnésium, ou parmi les hydroxydes de sodium, de potassium, de lithium, et de manière préférentielle en ce que l'agent de neutralisation est l'hydroxyde de sodium. Ledit copolymère peut éventuellement, avant ou après neutralisation, être traité et séparé en plusieurs phases, selon des procédés statiques ou dynamiques connus de l'homme du métier, par un ou plusieurs solvants polaires appartenant notamment au groupe constitué par l'eau, le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol, les butanols, l'acétone, le tétrahydrofurane ou leurs mélanges. L'une des phases correspond alors au polymère utilisé selon l'invention.

Selon une autre variante, ledit copolymère peut aussi être séché. Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que la composition thermoplastique chlorée et chargée contient, par rapport à son poids total :

(a) de 0,1 à 99 % en poids sec d'au moins une résine thermoplastique chlorée,

(b) de 0,1 à 90 %, préférentiellement de 5 à 50 %, en poids sec d'au moins une charge minérale,

(c) de 0,01 à 5 %, préférentiellement de 0,1 à 3 % en poids sec dudit copolymère amphiphile linéaire,

(d) de 0 à 20 %, préférentiellement de 5 à 20 % en poids sec d'un stabilisant thermique et / ou d'un stabilisant UV et / ou d'un lubrifiant et / ou d'un modificateur de rhéologie et / ou d'un modificateur d'impact et / ou d'un agent de processabilité, qui n'est pas ledit copolymère amphiphile,

(e) de 0 à 3 %, préférentiellement de 0 à 1 %, très préférentiellement de 0 à 0,5 %, extrêmement préférentiellement de 0 à 0,2 % en poids sec par rapport au poids sec de la charge minérale, d'un autre agent de compatibilité que ledit copolymère amphiphile, cet agent de compatibilité étant préférentiellement un acide gras ayant de 8 à 20 atomes de carbone, ledit acide étant préférentiellement choisi parmi l'acide stéarique et ses sels.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que la résine thermoplastique chlorée est choisie parmi le PVC, le polychlorure de vinyle surchloré (PVCC), le polyéthylène chloré, les copolymères du type PVC-polyacétate de vinyle (PVC-PVAC), et leurs mélanges. Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que la charge minérale est choisie parmi le carbonate de calcium naturel ou synthétique, les dolomies, le calcaire, le kaolin, le talc, et leurs mélanges, et est préférentiellement un carbonate de calcium naturel ou synthétique.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ledit copolymère amphiphile linéaire est mis en œuvre lors d'une étape de broyage de ladite charge minérale, ledit broyage étant un broyage à sec ou un broyage en voie humide suivi d'un séchage, et préférentiellement est mis en œuvre lors d'un broyage humide de ladite charge minérale, suivi d'un séchage.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ladite charge minérale a un diamètre moyen, mesuré par un Sedigraph™ 5100, compris entre 0,5 et 5 μιη, et préférentiellement entre 0,6 μπι et 1.5 μπι.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ladite charge minérale a un pourcentage en poids de particules ayant un diamètre inférieur à 2 μηι, mesuré par un Sedigraph™ 5100, compris entre 10 % et 99 %, préférentiellement entre 50 % et 95 %, et plus préférentiellement entre 60 % et 90 %.

Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ladite composition thermoplastique chlorée et chargée est formée par un procédé mettant en œuvre au moins une étape de mélange à sec des composants (a) à (e). Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ladite composition thermoplastique chlorée et chargée est formée par un procédé mettant en œuvre au moins une étape de transformation par extrusion ou moulage par injection.

Cette utilisation est aussi en ce que ladite composition thermoplastique chlorée et chargée est formée par un procédé mettant en œuvre au moins une étape a une température entre 150 et 250°C, et préférentiellement entre 180 à 220°C. Un autre objet de l'invention consiste en un procédé de fabrication d'une composition thermoplastique chlorée et chargée contenant au moins une résine thermoplastique chlorée et au moins une charge minérale, comprenant : a) au moins une étape de broyage de ladite charge minérale,

b) suivie d'au moins une étape d'incorporation dans la résine thermoplastique de la charge minérale broyée obtenue à l'étape a), caractérisé en ce qu'il met en oeuvre, au cours de l'étape a), un copolymère amphiphile linéaire : constitué d'au moins un monomère hydrophile et d'au moins un monomère hydrophobe,

et possédant une masse molaire moyenne en poids comprise entre 5 000 g/mol et 20 000 g/mol et un indice de polymolécularité inférieur ou égal à 3, et préférentiellement une masse molaire moyenne en poids comprise entre 10 000 g/mol et 15 000 g/mol et un indice de polymolécularité inférieur ou égal à 2,5.

Ce procédé est aussi caractérisé en ce que ledit copolymère amphiphile contient, en % en mole de chaque monomère, entre 60 % et 95 % de monomère hydrophile et de 5 % à 40 % de monomère hydrophobe, préférentiellement entre 70 % et 90 % de monomère hydrophile et de 10 % à 30 % de monomère hydrophobe.

Ce procédé est aussi caractérisé en ce que le comonomère hydrophile est choisi parmi l'acide acrylique, l'acide méthacrylique et les mélanges de ces monomères.

Ce procédé est aussi caractérisé en ce que le comonomère hydrophobe est choisi parmi les styrénés et les acrylates d'alkyle et leurs mélanges, dont plus particulièrement le styrène et l'acrylate de butyle respectivement.

Ce procédé est aussi caractérisé en ce que ledit copolymère amphiphile linéaire possède une structure statistique ou une structure à blocs. Ce procédé est aussi caractérisé en ce que la composition thermoplastique chlorée et chargée contient, par rapport à son poids total :

(a) de 0,1 à 99 % en poids sec d'au moins une résine thermoplastique chlorée, (b) de 0,1 à 90 %, préférentiellement de 5 à 50 %, en poids sec d'au moins une charge minérale,

(c) de 0,01 à 5 %, préférentiellement de 0,1 à 3 % en poids sec dudit copolymère amphiphile linéaire,

(d) de 0 à 20 %, préférentiellement de 5 à 20 % en poids sec d'un stabilisant thermique et / ou d'un stabilisant UV et / ou d'un lubrifiant et / ou d'un modificateur de rhéologie et / ou d'un modificateur d'impact et / ou d'un agent de processabilité, qui n'est pas ledit copolymère amphiphile,

(e) de 0 à 3 %, préférentiellement de 0 à 1 %, très préférentiellement de 0 à 0,5 %, extrêmement préférentiellement de 0 à 0,2 % en poids sec par rapport au poids sec de la charge minérale, d'un autre agent de compatibilité que ledit copolymère amphiphile, cet agent de compatibilité étant préférentiellement un acide gras ayant de 8 à 20 atomes de carbone, ledit acide étant préférentiellement choisi parmi l'acide stéarique et ses sels. Ce procédé est aussi caractérisé en ce que la résine thermoplastique chlorée est choisie parmi le PVC, le polychlorure de vinyle surchloré (PVCC), le polyéthylène chloré, les copolymères du type PVC-polyacétate de vinyle (PVC-PVAC), et leurs mélanges.

Ce procédé est aussi caractérisé en ce que la charge minérale est choisie parmi le carbonate de calcium naturel ou synthétique, les dolomies, le calcaire, le kaolin, le talc, et leurs mélanges, et est préférentiellement un carbonate de calcium naturel ou synthétique.

Ce procédé est aussi caractérisé en ce que l'étape a) est une étape de broyage à sec ou un broyage en voie humide suivi d'un séchage, et préférentiellement d'un broyage humide de ladite charge minérale, suivi d'un séchage. Ce procédé est aussi caractérisé en ce que ladite charge minérale a un diamètre moyen, mesuré par un Sedigraph™ 5100, compris entre 0,5 et 5 μπι, et préférentiellement entre 0,6 μηι et 1.5 μπι. Ce procédé est aussi caractérisé en ce que ladite charge minérale a un pourcentage en poids de particules ayant un diamètre inférieur à 2 μπι, mesuré par un Sedigraph™ 5100, compris entre 10 % et 99 %, préférentiellement entre 50 % et 95 %, et plus préférentiellement entre 60 % et 90 %. Ce procédé est aussi caractérisé en ce que l'étape b) est suivie par au moins une étape c) de transformation par extrusion ou moulage par injection.

Ce procédé est aussi caractérisé en ce que l'étape c) est réalisée à une température entre 150 et 250°C, et préférentiellement entre 180 à 220°C.

Un dernier objet de l'invention consiste en une composition thermoplastique chlorée et chargée, obtenue par le procédé selon l'invention.

La portée et l'intérêt de l'invention seront mieux perçus grâce aux exemples suivants qui ne sauraient être limitatifs.

EXEMPLES

Dans tous les exemples, la masse molaire moyenne en poids, notée Mw, et l'indice de polymolécularité, noté Ip, sont déterminés :

- selon la méthode décrite dans le document WO 02 / 070571 , pour les copolymères linéaires,

- et selon la méthode décrite dans le document WO 2008 / 107787, pour les copolymères de type peigne. EXEMPLE 1

Cet exemple illustre la fabrication de compositions à base de PVC et contenant du carbonate de calcium, pour lesquelles on a mesuré la résistance à l'impact, la brillance, la stabilité thermique et la résistance aux UV, dans différents cas de figure :

- en l'absence d'agent compatibilisant (essai n° 1),

en présence d'un agent compatibilisant qui est un polymère de type peigne selon l'art antérieur (essais n° 2 et 3),

en présence d'un copolymère amphiphile peigne (essais n° 4 à 7),

en présence d'un copolymère amphiphile linéaire, qui ne présente pas les caractéristiques de poids moléculaire et d'indice de polymolécularité de l'invention (essai n° 8),

en présence d'un copolymère amphiphile linéaire, qui présente les caractéristiques de poids moléculaire et d'indice de polymolécularité de l'invention (essais n° 9 à 13).

Composition de PVC chargées :

2200 grammes d'une résine PVC commercialisée par la société ARKEMA™ sous le nom Lacovyl™ SI 10P

1 10 grammes de dioxyde de titane commercialisé par la société KRONOS™ sous le nom Kronos™ 2200

132 grammes d'un additif modificateur de choc organique de type c ur- écorce commercialisé par la société ARKEMA™ sous le nom Durastrength™ 320 55 grammes d'un stabilisant thermique commercialisé par la société BARLOCHER™ sous le nom One Pack Baeropan™

1 ,1 gramme d'un lubrifiant commercialisé par la société LAPASSE ADDITIVES CHEMICALS™ sous le nom Lacowax™ EP

- 352 grammes de carbonate de calcium sous forme de poudre, résultant du séchage d'Hydrocarb 90 OG commercialisé par la société OMYA™.

Obtention des poudres sèches de carbonate de calcium

La suspension dénommée Hydrocarb 90 OG est une suspension de calcaire ayant un pourcentage en poids de particules ayant un diamètre inférieur à 2 μηι, mesuré par un Sedigraph™ 5100, de 90 % et un diamètre moyen, mesuré par un Sedigraph™ 5100, de 0,7 μιπ.

Le produit Hydrocarb 90 OG a été séché au moyen d'une fontaine sécheur de type Niro Minor Mobile 2000 commercialisée par la société NIRO™. Les caractéristiques de ce séchage sont :

température d'entrée du gaz : 350°C

température de sortie du gaz : 102-105°C

ventilation ouverte à 99%

- pression d'air : 4 bars

Le séchage est réalisé en présence de, exprimé par rapport au poids sec de carbonate de calcium :

0,90 % en poids sec d'acide stéarique,

et, 0,45 % en poids sec d'acide stéarique lorsqu'il y a un agent compatibilisant selon l'art antérieur ou selon l'invention, 0,7 % en poids sec dudit agent étant alors engagé.

Fabrication des mélanges secs de PVC

Pour chacun des essais, on commence par réaliser le mélange des différents constituants qui rentrent dans la composition des matériaux thermoplastiques chlorés. De tels mélanges sont réalisés selon les méthodes bien connues de l'homme du métier. Extrusion des mélanges secs de PVC

Tous les mélanges secs ont été extradés avec un système Thermoelectron Polylab™ 600/610 P, équipé d'une bi-vis et d'une filière plate (25 mm x 3 mm).

Les profilés PVC sont ensuite calibrés à 15°C dans un bain d'eau et laminés sur un système Yvroud. Les paramètres d'extrusion sont :

température des 4 zones : 170°C

vitesse des vis : 30 tours par minute

Mesures des résistances au choc

Les mesures de résistance au choc sont réalisées selon la norme British Standard BS 7413 : 2003. Les mesures ont été moyennées sur des lots de 10 éprouvettes fabriquées avec la machine Diadisc™ 4200 commercialisée par la société MUTRONIC™.

Ce paramètre sera noté « impact » et exprimé en kJ/m ² . Mesures de brillance

Les mesures de brillance ont été réalisées à 60° au moyen d'un spectrophotomètre Tri- Gloss commercialisé par la société BYK-GARDNER™.

Ce paramètre sera noté « brillance 60 », et est sans unité. Mesure de stabilité thermique

Le phénomène de stabilité thermique est appréhendé grâce à 2 méthodes différentes. La première repose sur la DHC, la seconde sur des courbes de gélification.

La mesure de DHC permet de déterminer la vitesse de déhydrochloration des échantillons de PVC à 200°C. Elle est représentative de la stabilité thermique de ces échantillons. Des échantillons de 0,5 g de PVC environ sont placés dans un appareil de type Metrohm 763 PVC Thermomat à 200°C. La quantité de vapeur de HC1 relarguée par les échantillons est introduite dans une solution de 60 ml d'eau bipermutée dont on suit l'évolution de la conductivité. Le temps de stabilisation, noté « tDHc »(min.), est le temps à partir duquel la conductivité de la solution aqueuse atteint une valeur de 50 μ8/αη. Plus ce temps est élevé, meilleure est la stabilité des échantillons. Les courbes de gélification sont réalisées sur les mélanges secs de PVC qui subissent un traitement thermique particulier. Ces mélanges secs de PVC sont introduits dans un mélangeur interne (Thermoelectron Rheomix 600/610P) avec les paramètres suivants : vitesse de 30 tour / min,

- température de 190°C

volume de 69 cm ³ .

On trace une courbe du couple du mélangeur en fonction du temps. Cette courbe permet de visualiser l'évolution de la viscosité du mélange sec de PVC au cours du temps à une température de 190°C. En ce sens, et à la différence de la partie dénommée « extrusion des mélanges secs de PVC », le dispositif Thermoelectron est utilisé comme un mélangeur : il fait subir auxdits mélanges secs de PVC un certain traitement thermique, au cours duquel on suit l'évolution de la viscosité dudit mélange. Après une première période d'augmentation de la viscosité du mélange sec de PVC, suivie d'une forte décroissance qui correspond à la phase de gélification du PVC, on observe ensuite une phase de stabilisation du couple jusqu'à un temps de 10 minutes environ qui correspond à la phase normale d'extrusion de ce matériau. On observe ensuite, en fonction des caractéristiques de la charge traitée, une nouvelle évolution du couple du mélangeur interne qui correspond à la dégradation thermique du matériau PVC. Après 16 minutes, on peut discriminer de manière sensible les formulations PVC qui seront fortement dégradées de celles qui seront restées stables. On mesure alors la valeur du couple à cet instant, noté « couple » (N.m2). Plus cette valeur est faible, meilleure est la stabilité du mélange.

Mesure de rosissement

Le phénomène de rosissement est appréhendé à travers la mesure du paramètre a (mesure du rouge, dans le repère bien connu de coordonnées L, a, b) sur les échantillons de PVC provenant directement de l'extrudeur et découpés en bandes de 20 x 0,9 cm (les paramètres d'extrusion ayant été indiqués plus haut).

Ce paramètre sera noté simplement « a ». Plus il est faible, plus le rosissement est atténué.

Il est également apprécié à travers la variation de a, après avoir exposé les échantillons de PVC provenant de l'extrudeur, découpés en bandes de 20 x 0,9 cm, à des lampes au mercure (200 - 450 nm), pendant 500 heures à 60 °C dans une enceinte Sepap 12/24. Ce paramètre sera noté « Δ a uv ». Plus il est important, plus la couleur de l'échantillon se rapproche du rose.

Les polymères mis en oeuvre sont répertoriés dans les pages qui suivent, et les résultats applicatifs figurent dans le tableau 1.

Essai n° 1

Cet essai constitue une référence et ne met pas en œuvre d'agent compatibilisant.

Essai n° 2

Cet essai illustre l'art antérieur et met en œuvre un polymère peigne, constitué en poids de :

82,0 % d'acide acrylique,

- 18,0 % de méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 5 000 g/mole), avec Mw = 65 000 g/mole et Ip = 2,8.

Essai n° 3

Cet essai illustre l'art antérieur et met en œuvre un polymère peigne, constitué en poids de :

84,0 % d'acide méthacrylique,

16,0 % de méthacrylate d'hydroxy polyalkylène glycol (Mw = 3 000 g/mole), avec Mw = 65 000 g/mole et Ip = 2,8. Essai n° 4

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique/méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 2000 g/mol) avec un comonomère hydrophobe (l'acrylate de butyle), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly((AA-co-MAMPEG 2000)-Woc-ABu) est constitué en mole de :

- 55,1 % d'acide acrylique,

22,8 % de méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 2 000 g/mole), - 22,1 % d'acrylate de butyle,

avec Mw = 33 800 g/mole et Ip = 3,93. Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 600 g d'eau et 37.05 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21.70 % dans l'eau.

Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

22,5 g d'acrylate de butyle,

une solution aqueuse constituée de 6,45 g de Na ₂ S ₂ 0s et 75 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 1,95 g de Na ₂ S20 ₅ et 75 g d'eau,

Toujours sous agitation, sont introduites ensuite en parallèle à 65°C sur 1 H30, les 3 solutions suivantes :

31 ,5 g d'acide acrylique et 360 g méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol de Mw = 2 000 g/mole dilué dans 240 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 3,75 g de Na ₂ S ₂ 0s et 37.5 g d'eau, une solution aqueuse constituée de 1 ,05 g de Na ₂ S ₂ 05 et 37.5 g d'eau.

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (0,92 g d'H ₂ 0 ₂ à 35 % dans 15 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na ₂ S ₂ 0s est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère bloc neutralisé sodium de l'acide acrylique et du méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol 2000 avec l'acrylate de butyle, un comonomère hydrophobe.

Essai n° 5

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique/méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 2000 g/mol) avec un comonomère hydrophobe (le styrène), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly((AA-co-MAMPEG 2000)-6/oc-Sty) est constitué en mole de :

55.1 % d'acide acrylique,

22,7 % de méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 2 000 g/mole),

22.2 % de styrène,

avec Mw = 23 100 g/mole et Ip = 3,32.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 600 g d'eau et 37,05 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21 ,70 % dans l'eau. Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

18.30 g de styrène,

- une solution aqueuse constituée de 6,45 g de Na2S20g et 75 g d'eau,

- une solution aqueuse constituée de 1 ,95 g de Na ₂ S205 et 75 g d'eau,

Toujours sous agitation, sont introduites ensuite en parallèle à 65°C sur 1H30, les 3 solutions suivantes :

31 ,5 g d'acide acrylique et 360 g méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 2 000 g/mole) dilués dans 240 g d'eau,

- une solution aqueuse constituée de 3,75 g de Na2S208 et 37.5 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 1,05 g de Na2S20s et 37.5 g d'eau.

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (0.92 g d'H2C>2 à 35 % dans 15 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na2S20s est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à bloc neutralisé sodium de l'acide acrylique et du méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol 2000 avec le styrène, un comonomère hydrophobe.

Essai n° 6

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique/méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 5000 g/mol) avec un comonomère hydrophobe (le styrène), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly((AA-co-MAMPEG 5000)-è/oc-Sty) est constitué en mole de :

55,2 % d'acide acrylique,

- 22,7 % de méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 5 000 g/mole),

22,1 % de styrène,

avec Mw = 29 400 g/mole et Ip = 2,63.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 600 g d'eau et 37,05 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21 ,70 % dans l'eau.

Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

18.24 g de styrène, une solution aqueuse constituée de 6,45 g de Na2S20s et 75 g d'eau,

- une solution aqueuse constituée de 1 ,95 g de Na2S20s et 75 g d'eau.

Toujours sous agitation, sont introduits ensuite en parallèle à 65°C sur 1H30, les 3 solutions suivantes :

- 31.5 g d'acide acrylique et 360 g méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol

(Mw = 5 000 g/mole) dilués dans 240 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 3,75 g de Na2S20s et 37.5 g d'eau, une solution aqueuse constituée de 1 ,05 g de Na2S ₂ C>5 et 37.5 g d'eau.

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (0,92 g d'H202 à 35 % dans 15 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na ₂ S20s est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à bloc neutralisé sodium de l'acide acrylique et du méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol 5000 avec le styrène, un comonomère hydrophobe.

Essai n° 7

Cet essai illustre l'invention et met en oeuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique/méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 5000 g/mol) avec un comonomère hydrophobe (l'acrylate de butyle), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly((AA-co-MAMPEG 5000)-è/oc-ABu) est constitué en mole de :

- 55,2 % d'acide acrylique,

- 22,7 % de méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 5 000 g/mole),

- 22,1 % d'acrylate de butyle,

avec Mw = 51 800 g/mole et Ip = 3,39.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 600 g d'eau et 37,05 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21 ,70 % dans l'eau.

Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

- 22.50 g d'acrylate de butyle,

une solution aqueuse constituée de 6,45 g de Na ₂ S ₂ 0s et 75 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 1 ,95 g de Na ₂ S20s et 75 g d'eau. Toujours sous agitation, sont introduits ensuite en parallèle à 65°C sur 1H30, les 3 solutions suivantes :

31 ,5 g d'acide acrylique et 360 g méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol

(Mw = 5 000 g/mole) dilués dans 240 g d'eau

- une solution aqueuse constituée de 3,75 g de Na ₂ S20s et 37,5 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 1.05 g de Na ₂ S20s et 37.5 g d'eau.

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (0,92 g d'H2C>2 à 35 % dans 15 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na ₂ S2C>8 est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à bloc neutralisé sodium de l'acide acrylique et du méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol 5000 avec l'acrylate de butyle, un comonomère hydrophobe.

Essai n° 8

Cet essai est hors invention et met en œuvre un copolymère amphiphile statistique de l'acide aciylique avec des comonomères hydrophobes (l'acrylate de butyle), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly(AA-co-Abu) est constitué en mole de :

90,0 % d'acide acrylique,

- 10,0 % d'acrylate de butyle,

avec Mw = 12 000 g/mole et Ip = 3.4.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 219,6 g d'eau et 293,43 g d'isopropanol et 1.4 g de l'AZDN. Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à reflux, et on introduit sur 2H00 226. ,96 g d'acide acrylique, 44,84 g d'acrylate de butyle et 175,2 g d'eau.

Le milieu est ensuite distillé (élimination de l'isopropanol) et neutralisé avec la soude jusqu'à pH = 12,8. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère statistique « conventionnel » neutralisé sodium de l'acide aciylique avec l'acrylate de butyle, un comonomère hydrophobe. Essai n° 9

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique avec un comonomère hydrophobe (le styrène), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly(AA-b/oc-Sty) est constitué en mole de : - 90,0 % d'acide acrylique,

10 % de styrène,

avec Mw = 9 600 g/mole et Ip = 2,0.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 600 g d'eau et 83.1 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21.70 % dans l'eau.

Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

17,25 g de styrène,

- une solution aqueuse constituée de 12,90 g de Na2S20s et 150 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 3. ,90 g de Na2S20s et 150 g d'eau.

Toujours sous agitation, sont introduits ensuite en parallèle à 65°C sur 1H30, les 3 solutions suivantes :

105 g d'acide acrylique dilué dans 75 g d'eau,

- une solution aqueuse constituée de 1 ,5 g de Na2S20s et 75 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 0,42 g de Na2S20 ₅ et 75 g d'eau.

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (1,83 g d'H202 à 35 % dans 15 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na2S20s est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à bloc néutralisé sodium de l'acide acrylique avec le styrène, un comonomère hydrophobe.

Essai n° 10

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique avec un comonomère hydrophobe (l'acrylate de butyle), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly(AA-Woc~ABu) est constitué en mole de :

90,0 % d'acide acrylique,

- 10,0 % d'acrylate de butyle,

avec Mw = 14 800 g/mole et Ip = 2,5.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 800 g d'eau etl 10.8 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 19,35 % dans l'eau. ^' Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

30 g d'acrylate de butyle,

une solution aqueuse constituée de 17,2 g de Na2S20s et 100 g d'eau,

- une solution aqueuse constituée de 5,2 g de Na2S2Û5 et 100 g d'eau.

Toujours sous agitation, sont introduits ensuite en parallèle à 65°C sur 1 H30, les 3 solutions suivantes :

140 g d'acide acrylique dilué dans 100 g d'eau

une solution aqueuse constituée de 2 g de Na S20s et 50 g d'eau

- une solution aqueuse constituée de 0,56 g de Na ₂ S20s et 50 g d'eau

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (1 ,2 g d'H ₂ 02 à 35 % dans 20 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na S20e est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à bloc neutralisé sodium de l'acide acrylique avec l'acrylate de butyle, un comonomère hydrophobe.

Essai n° 1 1

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique avec un comonomère hydrophobe (l'acrylate de butyle), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly(AA-è/ooABu) est constitué en mole de :

80,0 % d'acide acrylique,

- 20,0 % d'acrylate de butyle,

avec Mw = 8 600 g/mole et Ip = 2,3.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 800 g d'eau et 368.81 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21.70 % dans l'eau.

Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

56.6 g d'acrylate de butyle,

- une solution aqueuse constituée de 51 ,6 g de Na ₂ S ₂ 0s et 150 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 15,6 g de Na S20s et 100 g d'eau. Toujours sous agitation, sont introduits ensuite en parallèle à 65°C sur 1H30, les 3 solutions suivantes :

125,3 g d'acide acrylique dilué dans 1 14 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 6 g de Na2S20g et 50 g d'eau,

- une solution aqueuse constituée de 1 ,68 g de Na2S20s et 50 g d'eau.

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (3.6 g d'H C^ à 35 % dans 20 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na2S20g est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à bloc neutralisé sodium de l'acide acrylique avec l'acrylate de butyle, un comonomère hydrophobe.

Essai n° 12

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre un copolymère amphiphile bloc de l'acide acrylique avec des comonomères hydrophobes (l'acrylate de butyle et méthacrylate de stéaryle), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly(AA-Woc-(Abu- co-Méth de stéaryle)) est constitué en mole de :

80,0 % d'acide acrylique,

10 % d'acrylate de butyle,

10 % de méthacrylate de stéaryle,

- avec Mw = 12 600 g/mole et Ip = 2,3.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 800 g d'eau et 123,22 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21.70 % dans l'eau.

Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 65°C, et on introduit en parallèle sur 1 H les 3 solutions suivantes :

- 28 g d'acrylate de butyle et 74,86 g de méthacrylate de stéaryle,

- une solution aqueuse constituée de 17,2 g de Na2S20g et 100 g d'eau,

une solution aqueuse constituée de 5,2 g de Na2S20s et 100 g d'eau.

Toujours sous agitation, sont introduits ensuite en parallèle à 65°C sur 1H30, les 3 solutions suivantes :

125,3 g d'acide acrylique dilué dans 1 14 g d'eau

- une solution aqueuse constituée de 2 g de Na2S20s et 50 g d'eau une solution aqueuse constituée de 0,56 g de Na^Os et 50 g d'eau

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (1.2 g d'H20 ₂ à 35 % dans 20 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na ₂ S ₂ 0g est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à bloc neutralisé sodium de l'acide acrylique avec Pacrylate de butyle et le méthacrylate de stéaryle, des comonomères hydrophobes.

Essai n° 13

Cet essai illustre l'invention et met en œuvre la synthèse d'un copolymère amphiphile à structure statistique et à Ip contrôlée de l'acide acrylique avec un comonomère hydrophobe (l'acrylate de butyle), dans l'eau. Le copolymère amphiphile poly(AA-co- Abu) est constitué en mole de :

90,0 % d'acide acrylique,

- 10 % d'acrylate de butyle,

avec Mw = 12 700 g/mole et Ip = 2,5.

Dans un réacteur 2 L muni d'une agitation mécanique et d'un chauffage de type bain d'huile, sont introduits 500 g d'eau et 57,75 g de l'agent de transfert de formule (I) (M désignant le cation sodium) à 21.70 % dans l'eau.

Sous agitation, on chauffe ensuite le pied de cuve à une température égale à 90°C, et on introduit en parallèle sur 1 H30 les 3 solutions suivantes :

315,9 g d'acide acrylique, 62,4 g d'acrylate de butyle et 72,1 g d'eau, une solution aqueuse constituée de 31.32 g de Na ₂ S20s et 100 g d'eau, une solution aqueuse constituée de 8.93 g de Na2S2Û5 et 100 g d'eau.

Après un traitement avec une solution aqueuse d'eau oxygénée (1.2 g d'H202 à 35 % dans 20 g d'eau), la solution obtenue est ensuite neutralisée à 90°C avec la soude jusqu'à pH = 12. Un dernier post traitement au Na ₂ S20g est effectué. On obtient une solution stable dans l'eau contenant le copolymère à Ip contrôlé neutralisé sodium de l'acide acrylique avec l'acrylate de butyle, un comonomère hydrophobe.

Tableau 1

Tableau 1 (suite)

Dans le tableau 1 , on indique que les abréviations suivantes désignent (les autres étant évidentes ou déjà explicitées par ailleurs) :

REF : référence

AA : Art Antérieur

HI : Hors Invention

IN : Invention

MAMPEG2000 : méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 2000 g/mole) MAMPEG5000 : méthacrylate de méthoxy polyéthylène glycol (Mw = 5000 g/mole) MAHPAG3000 : méthacrylate d'hydroxy polyalkylène glycol (Mw = 3000 g/mole) En tout premier lieu, la lecture de ce tableau démontre l'influence positive de l'agent compatibilisant (quel qu'il soit) sur la résistance à l'impact et la brillance des échantillons. Cet agent joue son rôle de compatibilisant entre la charge et la résine, améliorant la dispersion de la première au sein de la seconde : les propriétés mécaniques de résistance à l'impact et de brillance s'en trouvent améliorées, comme attendu.

Au niveau de la stabilité thermique des échantillons, on constate que le polymère peigne non amphiphile selon l'essai n° 3 -qui appartient à l'art antérieur- est plus performant que son homologue selon l'essai n° 2, ce qui était attendu : c'est précisément pour cette fonction de stabilisant thermique que le polymère selon l'essai n° 3 a été revendiqué dans la demande de brevet française non encore publiée portant le numéro FR 08 58748). De plus, on constate que ce polymère peigne non amphiphile conduit à une stabilité thermique améliorée, par rapport aux valeurs obtenues avec les copolymères peigne amphiphiles hors de l'invention. Ce sont véritablement les copolymères linéaires amphiphiles selon l'invention qui conduisent aux meilleurs résultats : une stabilité thermique largement améliorée, aussi bien du point de vue de la DHC que des courbes de gélification. Enfin, en ce qui concerne le rosissement, ce sont sans conteste les copolymères selon l'invention qui conduisent aux meilleurs résultats. En résumé, ces polymères n'altèrent pas la compatibilité de la charge minérale avec la résine (maintien des propriétés de résistance à l'impact et de brillance), mais ils améliorent significativement la stabilité thermique des matériaux chargés tout en réduisant leur tendance au rosissement.