Brevet FR2470781A1 — publié le 19810612

La présente invention se rapporte à une nouvelle composition de polymère, utilisable notamment en agricultu- re. Elle concerne, plus particulièrement, de nouvelles com- positions de polymères, n'empochant pas le passage de la lumière visible, mais pratiquement imperméables à une forte fraction de la lumière infrarouge. L'invention concerne également l'utilisation de ces compositions sous forme de feuilles et de pellicules, pour couvrir des structures uti- lisées à la protection de la croissance de cultures d'hiver ou de printemps. A l'heure actuelle, de vastes étendues de sol, con- sacrées à la culture de plantes d'hiver, sont couvertes de structures de type tunnel, notamment de tunnels bas ou hauts, et de serres, qui utilisent des feuilles de polyethylène pour protéger les plantes contre le froide L'utilisation des feuilles ou pellicules de polyéthylène pour remplacer le paillage et stériliser le sol par la chaleur, s'est révélé être un procédé efficace. Les polymères sont choisis de ma- nière à permettre la pénétration au travers de la feuille de l'intervalle visible de la lumièreO Lorsque la lumière visible traverse la feuille et atteint le sol, ou la plante en croissance, une partie de cette lumière est convertie en lumière de longueur dOonde supérieure, se situant dans l'ne fra-rouge, et généalement la température à 1 intérieur du tunnel s't élève au-dessus de la température extérieure La nuit, alors quail n'y a pas éclairage par la lumière so- laire, la chaleur se perd à travers la feuille de polyéthy- lène par rayonnement infra-rouge, car cette feuille est gé- néralement très perméable à ce rayonnement. La chute de tem- pêrature qui en résulte est préjudiciable à la croissance des plantes: difféerentes tentatives ont été faites à ce jour pour trouver des compositions emp4chant cette perte de chaleur par le rayonnement infra-rouge. Le brevet français nCI 574 088 décrit des pellicu- les plastiques perméables au rayonnement solaires et cons- tituant une barrière contre le rayonnement infra-rouge, qui comprennent un polymère d'éthylène, ou un copolymère d'é- thylène et d'acétate de vinyle, contenant au moins iO% en poids de silice ou d'hydroxyde d'aluminium finement disper- sés. L'eau, formée au cours du procédé par exsudation à partir du filtre minéral, nuit aux propriétés mécaniques de ces pellicules. Selon la publication d'une demande de brevet francais, n 2 213 954, on propose une feuille plastique de polyéthylène, ou de copolymère d'éthylène et d'acétate de - vinyle, contenant 1 à 20% en poids d'alumino-silicate anhy- dre. Le traitementdes compositions selon cette publication nécessite l'utilisation d'esters de polyols ou de polyamino- alcools. Ce procédé est plut8t compliqué et le produit résul- tant semble assez cofteux. D'autre part, la charge de sili- cate d'aluminium absorbe jusqu'à 50% de la lumière visible, alors que cette dernière est essentielle à la fois pour la croissance des plantes sous tunnel de matière plastique et pour le chauffage du sol. La présente invention permet d'éviter ces inconvé- nients de l'art antérieur et d'obtenir une composition poly- mère laissant passer pratiquement tout le rayonnement solaire visible et constituant une barrière efficace contre le rayon- nement infra-rouge, et ce plus particulièrement dans la bande de 7 à 15 P. La nouvelle composition selon l'invention, consti- tuée par un polymère laissant passer la lumière visible, en particulier polyéthylène ou copolymère dans lequel le poly- éthylène prédomine, est caractérisée par la présence d'une quantité suffisante d'un phosphate, et plus particulièrement d'un métaphosphate, de métal appartenant aux groupes I à III de la table périodique des éléments, incorporé dans le poly- mère. Il est connu que les polymères et copolymères de l'éthylène ont la propriété d'être perméables au rayonnement solaire. L'addition de certains phosphates, et plus particu- lièrement de métaphosphates, ne diminue pas de manière per- ceptible la transmission des rayons solaires visibles, mais modifie grandement celle du rayonnement infra-rouge. La zone critique correspond à l'intervalle allant de 7 à 15ju envi- ron, et il est bien connu qu'il existe des ions qui absorbent dans cette zone; c'est le cas de P043 qui absorbe fortement dans cette bande. Le spectre des polyanions de type MPO3 est décrit dans: D.E.C. Corbridge et coll., J. Chem.Soc. (1954) pp. 493-504; "Infrared Spectre of Inorganic Compounds" ReA. Nyquist, Academic Press, New York, 1971; et Bertoluzza - 3 2470781 et coll., Atti della Academia Nationale, Lincei Rand, Sc. fis. Mat. e. Nat. Vol. LVI, 1974. La bande de 7,p à 15 y correspond à environ 1300 à 800 cm71. Les polyanions (NaP03)x, (KP03)x, (CaP03)x et (ALP03)x présentent tous un fort spectre d'absorption dans la zone de 800 à 1400 cm-1 et ils sont pratiquement transpa- rents dans la zone visible. Conformément à l'invention, on prépare des mélanges de polymères de polyéthylène, ou d*opolymères contenant une quantité prépondérante de polyéthylène, avec du phosphate finement dispersé, présentant une forte absorption dans la zone infra-rouge, tout-en étant pratiquement transparents dans le visible. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les phosphates utilisés sont sous la forme de métaphosphate insoluble de sodium, potassium, calcium ou aluminium. On peut les incorporer dans le polymère à raison de 1 à 20% en poids, de préférence 3 à 10%. On préfère uti- liser un polyéthylène dûbasse densité, ou des copolymères d' éthylène et d'acétate de vinyle tels que celui qui est con- nue sur le marché sous l'appellation de EVA. Les formes inso- lubles des métaphosphates, mentionnés plus haut, peuvent être mélangées avec du polyéthylène en grains par des procédés in- dustriels classiques, tels que broyage, extrusion par double vis, ou utilisation d'un malaxeur de type Banbury. On obtient une composition homogène, qui peut être extrudée par souffla- ge sous forme de feuilles d'épaisseur classique pour leutill- sation en agriculture, pour recouvrir les cultures et ces pellicules possèdent la résistance mécanique exigée par cette utilisation. L'expérimentation a montré que des pellicules en polyéthylène de basse densité, contenant de 5 à 10% en poids de métaphosphate de sodium, ou de potassium, possèdent de bonnes propriétés mécaniques; elles/aissent passer effec- tivement le rayonnement solaire, mais absorbent au moins % du rayonnement infra-rouge dans la bande de 7 à 15p, Des pellicules selon l'invention ont été plongées dans l'eau, et pendant 24 heures il n'y a eu pratiquement pas de lessivage, et les propriétés physiques n'ont pas été diminuées On peut utiliser de même d'autres phosphates et particulièrement des métaphosphates ayant les propriétés op- tiques requises. Bien que les polymétaphosphates de sodium et de potassium conviennent particulièrement pour la réalisa- tion de l'invention, celle-ci n'est pas limitée à l'utilisa- tion de ces seuls sels contenant du phosphore. Ainsi, peuvent être également utilisés des métaphosphates et polymétaphospha- tes d'aluminium, de calcium, de baryum et similaires. EXEMPLE On mélange 40 kg de métaphosphate de sodium (sel de Maddrell) avec 400 kg de polyéthylène de basse densité, dans un broyeur interne de Banbury, à 1700-1800C. Le mélange, ainsi obtenu, est ensuite extrudé et mis en pastilles de manière classique6 Les pastilles sont alors introduites dans un extrudeur muni d'un dispositif de soufflage produisant un tube aplati, que l'on enroule sur un mandrin de réception. A partir de ce tube aplati des feuilles et pellicules d'épaisseurs voulues sont préparées en vue de l'utilisation dans des structures pour la couverture de cultures. On obtient de bons résultats avec des épaisseurs de 0,1 à 0,5 mm. Le spectre d'absorption d'une pellicule de 0,1 mm d'épaisseur est comparé avec ceux d'un polyéthylène basse densité de qua- lité IPE 111 (un produit ISR. PET,*IND.) et d'une pellicule du commerce INFRANE X30, ayant tous deux la même épaisseur. Le diagramme de la figure jointe représente la partie de ce spectre située dans la zone comprise entre 7 et 15 microns. La courbe A correspond au spectre du produit IPE 111, la courbe B à celui de INFRANE X30 et la courbe C à celui de IPE 111 + 10% de métaphosphate de sodium (sel de Maddrell). Il ressort de ce diagramme que la pellicule selon l'invention soutient favorablement la comparaison avec les pellicules du commerce. De plus, alors que les pellicules du commerce ré- duisent la transmission de la lumière dans la zone visible de 50% environ, par comparaison avec le polyéthylène de basse densité, dans le cas de la pellicule selon l'invention cette réduction n'est que de 1%. La mesure de la résistance à la traction de la pellicule con- tenant 10% de charge métaphosphate de sodium, n'est pratique- ment pas modifiée par rapport à celle du polyéthylène IPE 111. REVENDICATIONS 1. Composition polymère laissant passer le rayonnement solaire et constituant une barrière efficace contre le rayonne- ment infra-rouge, particulièrement dans la zone de 7 à 15ju, caractérisée en ce qu'elle renferme un phosphate, incorporé au polymère. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le phosphate est un métaphosphate. 3. Composition selon une des revendications 1 ou 2, ca- ractérisée en ce que le phosphate est le métaphosphate de so- dium, de potassium, de calcium ou d'aluminium. 4. Composition de polyéthylène ou d'un copolymbre de l'éthylène à prédominance d'éthylène, caractérisée en ce qu' elle renferme un phosphate suivant une des revendications 1 à 3. 5. Composition selon une des revendications 1 3 4e ca- ractérisée en ce que la teneur en phosphate s'6lève à 1 à % en poids, de preférence 3 à 10% en poids0 6. Composition selon une des revendications 1 à 5D cag ractérisée en ce quaelle se présente sous forme de feuille ou de pellicule. 7, Composition selon une des revendications 9 à 6, car ractérisée en ce que le polyethylène est un polyéthylène basse densité. 8e Application des compositions $selon une des revendica tions 1 à 7 à la confection de structures utilisées en agri- culture pour la protection des plantesen particulier des cul- tures d'hiver et de printempso 99 Application selon la revendication 8 caractérisée en ce que la feuille ou pellicule a une épaisseur de 0,1 à 0,5 mm.