Brevet FR2744457A1 — publié le 19970808

COMPOSITION IGNIFUGE A BASE DE POLYETHYLENE HAUTE DENSITE L'invention concerne une composition ignifuge à base de polyéthylène haute densité. Les compositions de polyéthylène destinées à l'élaboration de pièces utilisées dans un environnement à risque de vandalisme doivent présenter un ensemble de propriétés telles que : une bonne résistance au feu, une bonne résistance aux chocs, un fort module d'élasticité. De plus, ces compositions doivent de préférence être aisément transformables par différentes techniques comme les techniques d'injection et de rotomoulage. Pour ce faire, ces compositions doivent également présenter une bonne stabilité thermique jusqu'à au moins environ 320"C pendant au moins 20 minutes ,de préférence un indice de fusion sous 2,16 kg à 1900C allant de 3 à 5 g / 10 min, et une bonne injectabilité. La compositions selon l'invention présente un excellent compromis des propriétés sus-énoncées. L'insertion d'ignifugeants dans le polyéthylène haute densité se traduit habituellement par une très forte dégradation de ses propriétés mécaniques telles que la résistance aux chocs ainsi que de son aptitude à la transformation. Une telle dégradation n'est pas constatée dans le cas de la composition selon l'invention, laquelle possède des propriétés mécaniques très voisines de celle du polyéthylene haute densité. La composition selon l'invention comprend - 30 à 55 % en poids de polyéthylène haute densité (PEHD), - 20 à 50 % en poids de polyéthylène linéaire basse densité (PEBDL), - 9 à 30 % en poids d'ignifugeant. L'ignifugeant se présente habituellement sous la forme d'un solide poudreux à la température ambiante. On peut utiliser les ignifugeants habituellement préconisés pour les polyoléfines. L'ignifugeant peut être halogéné ou être un mélange d'un ignifugeant halogéné et d'un autre produit pouvant entrer en synergie sur le plan de l'ignifugation avec l'ignifugeant halogéné. Ainsi, la composition selon l'invention peut par exemple comprendre: - 30 à 55 % en poids de polyéthylène haute densité (PEHD), - 20 à 50 % en poids de polyéthylène linéaire basse densité (PEBDL), - 8 à 21 % en poids de décabromodiphényl, - 1 à 9 % en poids d'oxyde d'antimoine Sb203, le rapport massique du décabromodiphényl sur l'oxyde d'antimoine étant de préférence compris entre 1 et 5, et le rapport massique du PEHD sur le PEBDL étant de préférence compris entre 1 et 2. Ici, c'est la somme de la masse de décabromodiphényl et d'oxyde d'antimoine qui constitue la masse d'ignifugeant. Par polyéthylène haute densité, on comprend généralement un polyéthylène de densité au moins égale à 0,94. Par polyéthylène basse densité, on désigne généralement un polyéthylène de densité inférieure à 0,94. Le polyéthylène haute densité présente de préférence une densité allant de 0,945 à 0,96. Bien entendu, on peut ajouter à la composition selon l'invention les additifs usuels à ce genre de composition, tel qu'un lubrifiant, un plastifiant, un antioxydant, un anti-UV comme le noir de carbone, un pigment. La composition selon l'invention peut être transformée entre 200 et 320"C par les techniques habituelles de transformation des matières plastiques comme l'injection, I'extrusion, le rotomoulage. Par ces techniques, la composition selon l'invention peut être transformée en divers articles. Ces articles présentent un caractère plus ignifuge lorsqu'ils présentent une épaisseur au moins égale à 4 mm. Dans les exemples qui suivent, les compositions ont été caractérisées par les techniques suivantes: - Indice de fusion sous 2,16 kg à 1900 C (représenté par Ml2): norme ISO 1133. - Module d'élasticité en flexion (représenté par Ex) : norme ISO 178. - Résistance aux chocs Izod: norme ISO 180. - Résistance à la traction choc: norme: DIN 53448A - Injectabilité à 220 C : Appareil BILLION Visumat 5000 (pression d'injection: 100 bars, vitesse d'injection: 360 mm/seconde, temps d'injection: 10 secondes, temps de refroidissement: 15 secondes, dosage: 60 cm3, seuil d'injection: 0,5 mm2, épaisseur de spirale: 2 mm). - Classement au feu (test UL 94): norme NFT 51072 - Indice de classement au feu à partir d'une cabine épis radiateur (représenté par Q dans le tableau 1): norme NF P 92501. EXEMPLE 1: On alimente une extrudeuse de façon à réaliser un mélange constitué de: - 45 % en poids de polyéthylène haute densité de marque lacqtène 2041 ML 50 commercialisé par ELF ATOCHEM, présentant une densité de 0,948. - 35 % en poids de polyéthylène basse densité linéaire de marque DSM STAMYLAN 1046 commercialisé par DSM, - 15 % en poids de décabromodiphényl sous la forme de poudre de marque ADINE 102 commercialisé par CECA, - 5 % en poids de Sb203 sous la forme poudre, de marque TIMONOX commercialisé par SICA. Le mélange est réalisé à 1900 C et un jonc de diamètre 4 mm de ce mélange est extrudé à 1900 C puis refroidi à 15"C, ledit jonc étant alors coupé pour la réalisation de granulés. Des éprouvettes sont ensuite réalisées à partir de ces granulés par injection à 240"C, dans l'épaisseur nécessaire à la réalisation des caractérisations souhaitées. Des éprouvettes dites "rotomoulées" sont également réalisées par rotomoulage de la façon suivante : les granulés du mélange sont broyés en poudre par un broyeur cryogénique à -60 C. Suivant l'épaisseur du corps creux final que l'on souhaite obtenir, on introduit une quantité donnée de la poudre (100 grammes par millimètre d'épaisseur de l'objet final) dans un moule de rotomoulage présentant la forme de cube et un volume de 2000 cm3, puis le rotomoulage est effectué à 290 C pendant 5 min, puis on laisse refroidir naturellement à la température ambiante. On obtient ainsi, après démoulage, un corps creux, dans lequel on taille des éprouvettes pour la réalisation des tests souhaités. Le tableau 1 rassemble les résultats. Les mesures de module de flexion et de résistance au feu (UL 94 et indice Q) ont été réalisés sur des éprouvettes injectées. EXEMPLE 2: On procède comme pour l'exemple 1, sauf que l'on introduit dans l'extrudeuse que le polyéthylène haute densité (PEHD). Le tableau 1 rassemble les résultats. Les mesures de module de flexion et de résistance au feu (UL 94 et indice Q) ont été réalisés sur des éprouvettes injectées. TABLEAU 1 EXEMPLE N I 2 (composition (PEHD) selon l'invention) PROPRIETE UNITE Ml2 g/10min 3,9 4,1 Efl MPa 950 800 CHOC IZOD kj I m2 éprouvettes injectées 7,9 8 éprouvettes rotomoulées 7 6 TRACTION CHOC kj / m2 éprouvettes injectées 423 370 éprouvettes rotomoulées 140 215 Injectabilité à 220C C mm 240 240 UL 94 épaisseur 2 mm V2 très inflammable épaisseur 6 mm V0 très inflammable Q Il 20 REVENDICATIONS 1. Composition comprenant: - 30 à 55 % en poids de polyéthylène haute densité, - 20 à 50 % en poids de polyéthylène linéaire basse densité, - 9 à 30 % en poids d'ignifugeant. 2. Composition selon la revendication 1 comprenant: - 30 à 55 % en poids de polyéthylène haute densité, - 20 à 50 % en poids de polyéthylène linéaire basse densité, - 8 à 21 % en poids de décabromodiphényl, - 1 à 9 % en poids d'oxyde d'antimoine Sb2O3, 3. Composition selon la revendication 2 caractérisé en ce que le rapport massique du décabromodiphényl sur l'oxyde d'antimoine est compris entre 1 et 5. 4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport massique du polyéthylène haute densité sur le polyéthylène linéaire basse densité est compris entre 1 et 2. 5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le polyéthylène haute densité présente une densité allant de 0,945 à 0,96. 6. Article obtenu par transformation de la composition de l'une des revendications 1 à 5. 7. Article selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il présente une épaisseur au moins égale à 4 mm.