Brevet FR2098435A1 — publié le 19720310

La présente invention concerne des compositions plastiques de chlorure de polyvinyle et, plus particulièrement,de telles compositions hautement plastifiées ainsi que les formules et les procédés permettant de rendre ces compositions ignifuges ou rë-5 sistant à la propagation du feu. Les résines d'homopolymères et de copolymères de chlorure de polyvinyle et les compositions plastiques à base de ces résines couramment utilisées, résistent au feu et retardent la propagation de celui-ci du fait de la présence de chlore susceptible 10 d'être libéré sous l'effet de la chaleur et qui sert à éteindre le feu de lui-même. Comme cela a été décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 625 214 du 22 Mars 1967, déposée par il y a certaines applications où l'on incorpore des proportions 15 inhabituellement élevées de plastifiant aux compositions de chlorure de polyvinyle pour avoir un matériau mou et élastique ou très souple. Bien que ces dernières se soient avérées très bien convenir pour les buts recherchés comme la décoration, le revêtement ou servant autrement à l'obtention de couches élastiques 20 sur des tissus permettant la réalisation de coussins et de surfaces flottantes ou portantes et analogues ainsi que pour l'isolation phonique, l'isolation contre les vibrations et l'isolation thermique, il est des cas où à la tendance à l'inflammation ou line mauvaise résistance au feu ou aux très hautes tem- ^5 pératures (résultant d'une libération insuffisante de chlore en est un inconvénient raison des très grandes proportions de plastifiant)/. Lorsque l'on utilise la matière plastique élastique dans des applications ménagères ou dans d'autres structures ou véhicules où les normes contre l'incendie sont rigoureuses, comme c'est le cas pour les 30 tentures, les bourrelets étanches ou garnitures d'encadrement, les joints, les parquets et autres revêtements ou autres éléments revêtus de tissus et analogues, le problème se pose de rendre ce matériau ignifuge tout an veillant â ce que les additifs ou les enduits utilisés 1 cet effet ne gênent pas ou n'altèrent pas les J5 propriétés de inollesse, d'élasticité et de souplesse ou la stabilité ou autres propriétés de l'objet en matière plastique. Par conséquent, la présente invention se propose principalement de résoudre ce problSee et alla fournit une nouvelle composition plastique molle «t élastique, ignifuge à base de chlorure COPY 71 14329 2 2098435 de polyvinyle,ainsi qu'un procédé de fabrication de cette composition. L'invention se propose également de fournir une nouvelle matière plastique ignifuge susceptible des applications les plus 5 générales. Les autres buts de 11 invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre. Toutefois, et de façon générale, suivant une de ses caractéristiques principales, 1'invention couvre une matière plastique molle et élastique ignifuge à base de 10 chlorure de polyvinyle hautement plastifié comprenant, pour 100 parties de résine de chlorure de polyvinyle, au moins 400 parties de plastifiant dont au moins la moitié consiste en un plastifiant â base de phosphate dit ci-après "plastifiant phosphorique". Les compositions préférées et leur procédé d'obtention sont décrits 15 ci-après. Etant donné qu'on ne pense pas qu'il soit nécessaire de rentrer dans le détail pour comprendre le mode de formulation et la composition, 1'invention sera décrite en se référant à des rapports entre la résine de chlorure de polyvinyle et le plastifiant 20 de l'ordre de 400 parties pour 100 parties et pouvant aller jusqu'à plus de 1200 parties pour 100 parties dans le cas de formes du matériau solide élastique exsudant du plastifiant huileux. Comme décrit dans la demande de brevet citée ci-dessus, le chauffage d'un mélange liquide de la résine et d'une proportion 25 inhabituellement élevée de plastifiant jusqu'à environ 115°C, conduit à la formation d'un gel. La poursuite du chauffage jusqu'à environ 150-165°C convertit le gel en un état fondu reliquéfié, après quoi le refroidissement progressif permet la vulcanisation ou le durcissement jusqu'à l'état final solide mou et élastique. 30 Ceci peut être réalisé sur toute surface appropriée y compris sur un tissu ou une couche présentant des pores comme cela est décrit dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus, dans laquelle la matière plastique molle et élastique adhère fortement par le truchement des pores ou des fibres et permet une large gamme de coef-35 ficient d'étirage, de compression,et constitue avec le tissu un ensemble unitaire cohérent tout en agissant, vis-à-vis de celui-ci, comme un matelas ou une couche protectrice, si on le désire. Cependant la quantité importante et prédominante du plastifiant rend la quantité de chlore libérable, sous l'action du feu, 71 14329 3 2098435 insuffisante pour conférer des qualités ignifuges inhérentes à ce matériau mou et élastique et c'est ce problème, parmi d'autres, que l'invention vise suivant une de ses caractéristiques principales. 5 Les efforts déployés pour rendre le matériau ignifuge au moyen d'additifs classiques ont cependant échoué dans de nombreux cas particuliers. L'utilisation d'hydroxyde d'aluminium comme additif par exemple, bien que permettant la libération d'eau à température élevée, rend le matériau dur et beaucoup moins souple 10 qu'il le faut pour la masse molle et élastique dans le cas des applications décrites ci-dessus. De plus, les additifs phosphori-ques se sont avérés nuisibles en ce sens qu'ils altèrent la couleur de la matière plastique par suite du manque inhérent de stabilité thermique de ces composés. En outre, l'application d'une 15 couche et d'autres revêtements s'est avérée ne pas convenir pour adhérer à la surface de la masse molle et élastique ; on n'obtient également pas satisfaction après flexion et après exposition prolongée aux intempéries comme, par exemple, sur un toit. Cependant, la Demanderesse a enfin découvert qu'avec un mé-20 lange plutôt très particulier de plastifiants on pouvait conserver à la masse plastique toutes les propriétés désirées de mollesse et d'élasticité tout en rendant cette masse remarquablement ignifuge. De façon particulière, il a été trouvé que le plastifiant doit comprendre de préférence à la fois vin plastifiant 25 phtalique et un plastifiant phosphorique, la moitié au moins du plastifiant total étant constituée par le plastifiant phosphorique. Dans le cas d'un rapport de 400 parties de plastifiant pour 100 parties de composition de résine de chlorure de polyvinyle, par exemple, une excellente formule présente un rapport entre le 30 plastifiant/^t fe pïastifieuit phosphorique d'environ 2:3 avec, comme additif, quelques parties (environ 3 par exemple) d'un stabilisant au baryum-cadmium-zinc et quelques parties (environ 5 par exemple) d'un plastifiant époxy servant à prévenir la dégradation thermique au cours des premiers stades de la formu-35 lation. Les essais au feu avec plusieurs cycles sous l'action d'une flamme à 705"C + 28°C, léchant la matière à une vitesse d'environ 320 mètres à la minute à des intervalles successifs d'une minute montrent que la surface forme immédiatement une croûte charbonneuse protectrice et ne brûle pas. Avec cette 71 14329 4 2098435 matière plastique qui adhère à un canevas ignifuge de tissu de fibres et se présentant en relief dans ce tissu sur une épaisseur d'environ 1,6 mm, la matière plastique résiste au feu ou même ne charbonne pas au sein de la couche de tissu. 5 Le plastifiant phtalique préféré pour ces essais est le plas tifiant vendu sous le nom de "Monsanto Type 711" et le plastifiant phosphorique eat un mélange des plastifiants "Monsanto Types 148-140". Etant donné que ces essais étaient du type accepté pour les toitures non combustibles, on a Ajouté à la matière plastique 10 moins de 1 % de poudre d'aluminium pour avoir une couleur argentée et pour favoriser la réflexion thermique de la toiture. Des essais aux intempéries pendant environ 1400 heures n'ont cependant montré aucun signe d'altération du matériau. Comme autre exemple, lorsqu'on désire des propriétés de mollesse 15 et d'élasticité et même des propriétés d'exsudation ou des propriétés lubrifiantes, comme avec les proportions supérieures de plastifiant, supérieures à 400 parties, dont il a été question ci-dessus, on préfère le plastifiant phosphorique le plus concentré (même s'il est plus cher) comme celui du type 140. 20 Comme autre exemple encore, même si l'additif de charge inerte à l'hydroxyde d'aluminium a tendance à durcir la matière plastique, il s'est avéré possible de l'ajouter au plastifiant phosphorique et' d'obtenir ainsi des résultats ignifuges. Cependant, pendant la préparation, la tendance du plastifiant 25 phosphorique â se dégrader en raison de son manque de stabilité thermique et à provoquer la décoloration de la matière plastique, comme expliqué ci-dessus, a été notablement réduite en imprimant un mouvement à la matière plastique pendant les stades de gélifi-cation et de conversion en la faisant circuler par exemple dans 30 des canaux ou des tuyauteries, ce qui évite des conditions de chauffage statique prolongés au sein de masses importantes. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y être apportée sans sortir de son cadre 35 tel que défini dans les revendications ci-après. 71 14329 5 2098435 REVENDICATIONS 1. Chlorure de polyvinyle mou et élastique hautement plastifié et ignifuge, caractérisé par le fait qu'il comprend, pour 100 parties de résine de chlorure de polyvinyle, au moins 400 parties 5 de plastifiant dont au moins la moitié consiste en un plastifiant phosphorique. 2. Chlorure de polyvinyle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le plastifiant comprend aussi un plastifiant phtalique. 10 3. Chlorure de polyvinyle selon la revendication 2, caractéri sé par le fait que le rapport entre le plastifiant phtalique et le plastifiant phosphorique est d'environ 2:3. 4. Chlorure de polyvinyle selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre quelques parties de stabi- 15 lisant au baryum-cadmium et de plastifiant époxy. 5. Cnlorure de polyvinyle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que de la poudre d'aluminium est ajoutée pour colorer et pour conférer un pouvoir de réflexion thermique à la matière plastique. 20 6. Chlorure de polyvinyle selon la revendication 1, caractéri sé par le fait que la matière plastique est revêtue d'une couche ignifuge présentant des pores au moyen desquels adhère la matière plastique. 7. Chlorure de polyvinyle selon la revendication 1, caractéri- 25 sé par le fait qu'une charge inerte d'hydroxyde d'aluminium y est ajoutée. 8. Procédé de fabrication de chlorure de polyvinyle mou et élastique hautement plastifié et ignifuge, caractérisé par le fait qu'il consiste à former un mélange liquide comprenant pour 30 100parties de résine de chlorure de polyvinyle au moins 400 parties ae plastifiant dont au moins la moitié consiste en un plastifiant phosphorique, à chauffer ce liquide jusqu'à environ 115°C pour l'amener à l'état de gel, puis à chauffer à nouveau ce gel jusqu'au moins 150-165°C pour amener ce dernier à l'état fondu 35 et à refroidir progressivement le produit pour le vulcaniser à l'état solide mou et élastique. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'on effectue les stades de chauffage en faisant circuler la matière pour éviter un chauffage statique prolongé du 71 14329 6 2098435 plastifiant phosphorique qui, autrement, affecterait la couleur de la matière plastique. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le plastifiant comprend également un plastifiant phtalique.