Brevet FR2581071A1 — publié le 19861031

Compositions Dolvmères utilisables à des fins aqricoles et pellicules de polvymère utilisables comme matière de couverture dans l'agriculture. L'invention concerne des compositions polymères particulièrement appropriées à des fins agricoles. Plus concrètement, l'invention concerne des pellicules de polymère préparées pour servir de matière de couverture pour la croissance de plantes ou récoltes. Il est parfaitement connu,par la technique actuelle, que les cultures protégées par des pellicules de matière plastique, en forme de tunnels ou de serres, relative- ment opaques aux rayons infrarouges de grande longueur d'onde, en particulier opaques entre 7 et 14 pm de longueur d'onde, gamme à laquelle l'atmosphère sèche est spécialement transparente, ont un plus grand développe- ment végétatif et que l'on obtient des récoltes plus précoces et plus abondantes. Ces avantages dans les cultures sont plus grandsà mesure que la couverture de matière plastique est plus opaque à la gamme mentionnée de rayonnement infrarouge et qu'en même temps, elle est plus transparente à la lumière visible nécessaire au processus de photosynthèse. D'autresavantages de ces pellicules, connues interna- tionalement sous le nom de "thermiques", sont la réduction du risque de gelées dans les cultures, quand on ne dispose pas d'un chauffage dans la serre, ou bien une réduction importante de la consommation d'énergie, quand on utilise un système quelconque de chauffage, ces deux choses étant dues à la réduction des pertes de chaleur par rayonnement des pellicules thermiques. La majeure partie des pellicules de matière plastique transparentes à la lumière visible qui sont disponibles commercialement sont, dans une certaine mesure, opaques au rayonnement infrarouge considéré, mais, précisément, la plus utilisée pour cette application dans le monde -2entier, par suite d'autres avantages importants, aussi bien techniques qu'économiques, est la pellicule de polyéthylène, qui est très transparente au rayonnement infrarouge compris entre 7 et 14 pm. Afin de pallier cet inconvénient du polyéthylène à usages agricoles, on a proposé, dans la technique anté- rieure, de mélanger le polyéthylène à de petites quan- tités d'"additifs thermiques", de préférence de type minéral, tels que les types de produits suivants: - silicates naturels (talc, kaolin etc.), silice, - carbonate de calcium, - sulfate de baryum, - alumine hydratée, hydroxysulfates métalliques etc. Les brevets suivants, qui concernent ce sujet, résument tout ce qui a été exposé jusqu'ici: Les brevets FR 1 574 088 et 2 213 954, le certificat d'addition au brevet FR 1 574 088 cité, les brevets JP 7 213 853, BE 845 925, JP 5 1074 846 et 5 0088 147, et les brevets US 4 134 875 et 4 170 087, ainsi que l'article #Peliculas termicas para invernaderos", VIIIème Congrès International des Matières Plastiques en Agriculture, Graciano Jorge Tapia, Lisbonne, Octobre 1980, sont les plus représentatifs. L'addition de ces produits au polyéthylène présente quelques inconvénients,tels que les suivants: a) la majeure partie d'entre eux doivent, lorsqu'on les utilise seuls, être ajoutés en grandesquantités pour obtenir une bonne opacité au rayonnement infrarouge compris entre 7 et 14 pm. Donc, ces produits agissent comme une charge dans la polyoléfine de base, réduisant les propriétés mécaniques et, ce qui est encore plus important, la transmission globale de lumière visible. b) pour augmenter leur efficacité, la technique -3- actuelle envisage la possibilité de les mélanger entre eux, ce qui complique le processus de fabrication industriel et, malgré cela, les mélanges réduisent aussi la transmission globale de lumière visible nécessaire au processus de photosynthèseo c) certains de ces produits, spécialement la silice et les silicates, ont pour effet de favoriser la dégrada- tion du polyéthylène, réduisant sa vie,quand on les expose A l'air libre. d) enfin, l'alumine hydratée se décompose à partir de 180eC, en libérant de l'eau, ce qui complique énormé- ment les procédés de fabrication, aussi bien du composé que, par la suite, de la pellicule. L'invention a pour objet une composition polymère pour la fabrication de pellicule à usage agricolequi diminue ou évite les inconvénients mentionnés plus hauten utilisant une série d'additifs qui sont plus efficaces que les additifs connus de la technique anté- rieure, une moindre quantité étant nécessaire pour obtenir le m8me effet thermique; ils couvrent à eux seuls tout l'intervalle d'absorption d'infrarouge entre 7 et 14 m et n'influencent pas notablement les propriétés de vieillissement aux rayons ultraviolets, ni la transmission globale de lumière visible du poly- mère de base utilisé. Plus concrètement, l'invention a pour objet une composition polymère qui comprend au moins 80 % en poids, de préférence 90 à 97 % de polyoléfine, ou de copolymères d'éthylène, de préférence de polyéthylène ou de copolymèresd'éthylène et d' -oléfines, ou de copo- lymères d'éthylène et d'acétate de vinyle, et un composé chimique dont la structure fondamentale est formée par la combinaison bore-ocygène sous l'une quel- conque de ses formes, à une concentration qui peut varier entre 0,5 et 15 %,mais, de préférence, entre 3 et 8 %. -4- Parmi les composés bore-oxygène préférentiels figurent l'acide borique, les borates alcalins et alcalino- terreux, le borate d'aluminium, le borate de zinc, mais, de préférence,le borax anhydre (B407Na2). Avec tous ces produits mélangés aux polyoléfines ou copolymères d'éthylène et façonnés ensuite en pellicules, on obtient une transmission très faible dans la région du spectre comprise entre 7 et 14 pm et, avec certains de ceux-ci, comme le borax anhydre, la transmission globale de lumière visible du polymère de base utilisé dans le mélange ne se modifie pratiquement pas, ce qui est fon- damental pour le processus de photosynthèse des plantes. Ces produits doivent être utilisés à l'état de poudre finement divisée, de préférence en une grosseur moyenne de particules comprise entre 0,5 et 15 pm. Outre ces additifs 'thermiques",qui sont l'objet fondamental de l'invention, on peut incorporer d'autres additifs à effets connus dans la branche, cornmme les antioxydants, photostabilisants, humidifiants, anti- statiques, agents de glissement etc. Tous ces additifs cités peuvent être facilement incorporés aux polyoléfines par l'un quelconque des systèmes connus dans l'industrie des matières plastiques et il est à conseiller d'utiliser des équipements à grande puissance de cisaillement tels que des mélangeurs internes du type Banbury, des mélangeurs continus du type Buss-ko-knetter 6 Werner Pfleiderer, etc., ou des cylindres mélangeurs, afin d'obtenir une bonne dispersion des produits minéraux. Une fois la composition polymère obtenue, on peut fabriquer la pellicule agricole par l'un quelconque des procédés connus, tels que le calan- drage, la coulée ou l'extrusion-soufflage, ce dernier étant le plus approprié. Après avoir décrit l'invention en terme généraux, on présente les exemples suivants pour décrire plus particulièrement l'invention. Les exemples ne doivent pas être considérés comme limitant l'invention. EXEMPLE 1 On a préparé diverses compositions en mélangeant un polyéthylène de basse densité à une série d'additifs connus, opaques au rayonnement infrarouge de grande longueur d'onde et à d'autres additifs correspondant à la présente invention. On a préparé aussi des mélanges de borax et de copolymère éthylène/acétate de vinyle. On a réalisé les mélanges sur des laminoirs mélangeurs et, ensuite, on les a façonnés en pellicule de 150am d'épaisseur par le procédé de soufflage de gaine. Sur ces pellicules, on a exécuté des mesures de la transmis- sion de rayons infrarougesentre 730 et 1450 cm et de la transmission globale de lumière visible. Ce travail avait comme objectif fondamental de déterminer la con- centration relative nécessaire de chacun des additifs considérés,pour obtenir la même efficacité thermique dans la pellicule de la m9me épaisseur, ainsi que de déterminer la transmission globale de lumière visible dans ces conditions. Au Tableau I ci-après, on donne les résultats obtenus, qui démontrent clairement la plus grandeefficacité des additifs de l'invention rela- tivement aux additifs antérieurement connus. Efficacité de divers additifs thermiques (,, ) ( Additif I.R. s Concentration relati-: % de transmission) ( s ve nécessaire pour s globale de lumière) ( s obtenir la m9me effi-s visible de la pelli-) ( s cacité thermique dans: cule de 150 pm de) ( s une pellicule de z m9me efficacité) (,s 150 l m. s thermique.) ( s s) ( Borax anhydre (*) s 1 s 90) Borate de calcium (*) 1 90 (, ( Borate de magnésium (*) s 1 s 90) Borate de zinc(*) 0,7 80) ( Silice g 1,43 s 87) Carbonate de calcium 1,98 71 ( Talc s 1,88 2 85) ) Alumine hydratée 1,74 86 (, ( Alunite s 1,67 s 80) ( s Sulfate de baryum 1,99 77 1,9) ( Alunite /alumine hydratée (50/50) s 1>4 s 83) Silice/alumine hydratée (33/67) 1, 26 83 ( Carbonate de calcium/alumine hydratée (50/50) s 1,63 79) Borax anhydre sur copolymère éthylène/acétate s) de vinyle à 1% d'acétate de vinyle (*) 0,8 91 (*) additifs de la présente invention -7- EXEMPLE 2 On a façonné par extrusion en pellicule tubulaire l'une des compositions préparées dans l'exemple 1, conte- nant 95 % de polyéthylène et 5 % de borax anhydre, en couvrant successivement des intervalles de température du produit fondu de 180 à 300C,sans observer aucun symptôme de formation de produits volatils ni de décomposition du produit actif pouvant affecter aussi bien le procédé de fabrication lui-même que les propriétés de la pellicule. EXEMPLE 3 On a préparé diverses pellicules de 150 Pm avec divers types d'additifs thermiques, en utilisant le même procé- dé que dans l'exemple 1. Dans tous les cas, la compo- sition comprenait 95 % de polyéthylène et 5 % d'additif thermique. On a soumis ces pellicules à un essais de vieillissement UV accéléré dans un appareil Weatherometer équipé d'une lampe au xénon de 6 kW, à une température de panneau noir de 70OC. On a déterminé le temps nécessaire pour arriver à une réduction de 50 % de leur allongement primitif. Les résultats sont donnés au Tableau Il ci-après. TABLEAU II Influence de divers types d'additifs thermiques sur le vieillissement de pellicules à usage agricole. (,) ( Additif thermique: Temps relatif pour) (: atteindre une réduc- ) (: tion de 50 % de) (: l'allongement initial) ---- ---- --- ---- --- ---- --- -- - ---- - ----------------- ( Borax anhydre (*): 100) ( Silice 80) ( Silicates d'aluminium 75) ( Carbonate de calcium 94 ( ( i de (*) additif de la présente invention. - 8._ De ces résultats, on déduit que le borax de la présente invention influence beaucoup moins le vieillis- sement du polyéthylène exposé aux rayons UV que d'autres additifs connus comme le carbonate de calcium, la silice et les silicates. Il est évident, comme on le voit par l'exemple 1, que ces additifs thermiques connus devraient être inclus à de plus fortes concentrations que le borax de l'invention pour obtenir la même efficacité thermique, auquel cas l'influence négative sur le vieillisement serait encore plus grande. Par conséquent, il est clair que l'invention fournit des pellicules de polyoléfines ou de copolymères déthylène à usages agricoles qui sont plus opaques aux rayons infrarouges de 7 à 14 m de longueur d'onde et en même temps plus transparentes à la lumière visible et donc plus appropriéesà cette application que les pellicules antérieurement connues. -9- REVENDICATIONS 1.- Composition polymère spécialement appropriée à l'usage agricole, caractérisée par le fait qu'elle comprend environ 80 % ou davantage de polyoléfine ou d'un copolymère d'éthyl&ne et 0,5 à 15 % en poids en- viron d'un additif dont la structure fondamentale est formée par la combinaison bore-oxygène sous l'une quelconque de ses formes. 2.- Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la polyoléfine est le polyéthylène. 3.- Composition selon la revendication 1,caractérisée par le fait que le copolymère d'éthylène est formé avec des i -oléfines. 4.- Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le copolymère d'éthylène est formé avec de l'acétate de vinyle. 5.- Composition selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la quantité de polyoléfine ou de copolymèred'éthylène est de 90 à 97 % en poids environ. 6.- Composition selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la quantité d'additif est de 3 à 8 % environ. 7.- Composition selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que l'additif est choisi dans le groupe comprenant l'acide borique, les borates de métaux alcalins et alcalinoterreux, le borate d'aluminium, le borate de zinc et le borax anhydre. 8.- Composition selon la revendication 7, caractérisée par le fait que l'additif est le borax anhydre. 9.- Composition selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait qu'elle est façonnée en pelli- cule ou en feuille. 10.- Pellicule de polymère pour couvrir des plantes ou cultures, caractérisée par le fait qu'elle comprend une polyoléfine ou un copolymère d'éthylène et une - 10 - quantité efficace d'un additif dont la structure fonda- mentale est formée par la combinaison bore-oxygène sous l'une quelconque de ses formes, pour communiquer à la pellicule des propriétés de faible transmission thermique entre 7 et 14 m et d'excellentes propriétés de diffu- sion de lumière. 11.- Pellicule selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'elle comprend environ 80 % ou davantage de la polyoléfine ou du copolymère d'éthylène et 0,5 à 15% en poids environ de l'additif dont la structure fondamenta- le est formée par la combinaison bore-oxygène sous l'une quelconque de ses formes. 12.- Pellicule selon la revendication 10, caractérisée par le fait que la polyoléfine est le polyéthylène. 13.- Pellicule selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le copolymère d'éthylène est formé avec des c-oléfines. 14.- Pellicule selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le copolymère d'éthylène est formé avec l'acétate de vinyle. 15.- Pellicule selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisée par le fait que la quantité de polyoléfine ou de copolymère d'éthylène est de 90 à 97 % en poids environ. 16.- Pellicule selon l'une des revendications 10 et 15, caractérisée par le fait que la quantité d'additif est de 3 à 8 % en poids environ. 17.- Pellicule selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisée par le fait que l'additif est choisi dans le groupe comprenant l'acide borique, les borates de métaux alcalins et alcalino-terreux, le borate d'alumi- nium, le borate de zinc et le borax anhydre. 18.- Pellicule selon la revendication 17, caractérisée par le fait que l'additif est le borax anhydre. 19.- Pellicule selon l'une des revendications 10 à 18, caractérisée par le fait qu'elle comprend des additifs - 11 - à effets connus dans la technique, tels que des anti- oxydants, des photostabilisants UV, des humidifiants, des antistatiques, des agents de glissement et des agents similaires. 20.- Application d'une pellicule ou feuille de poly- mère telle que définie dans les revendications 10 à 19, à la croissance de plantes ou de récoltes, par effet de serre, caractérisée par le fait que l'on couvre les plantes ou récoltes avec ladite feuille ou ladite pellicule.