Brevet FR2748029A1 — publié le 19971031

La présente invention se rapporte aux ingrédients de formulation des compositions de polymères pour moulage ou extrusion, destinés à leur conférer des propriétés antistatiques et anti-acide. L'industrie a depuis longtemps consacré pour leur fonction antistatique les N,N-bis(hydroxyéthyl)-N-alkylamines, et préférentiellement les dérivés alkyl en C16 C20, en particulier la N,N-bis(hydroxyéthyl)-N-stéarylamine ou les dérivés industriels correspondants à chaîne suif ou suif hydrogéné. De même, la fonction anti-acide, qui assure la stabilité à la chaleur et à la lumière des polymères chlorés ou des polymères non chlorés, mais qui nécessitent pour leur polymérisation des catalyseurs halogénés du type Ziegler, a été largement dévolue à un carbonate basique de magnésium et d'aluminium, I'hydrotalcite, RN = 12304-65-3, MgCO3.5Mg(OH)2.2Al(OH)3.4H2O, (ci-après HTal). II était donc souhaitable d'associer ces deux composants au sein d'une même formulation d'additif écaillé. Ce faisant, on se heurte à des difficultés de deux ordres. Les premières tiennent à la difficulté d'écailler sur les bancs d'écaillage, les deuxièmes à l'aspect et au comportement des écailles produites. Les additifs en question sont destinés à la réalisation de mélanges-maîtres additif/polymères. Leur présentation en écailles est très prisée. Ces écailles doivent évidemment être fusibles et stables aux températures de fabrication de ces mélanges-maîtres, ce qui ne constitue guère un problème. II faut aussi qu'elles ne produisent pas de poussières à la manipulation et qu'elles ne s'agglomèrent pas lors d'un stockage quelque peu prolongé. Ce sont là des propriétés qui sont plus ou moins en liaison avec les caractéristiques requises du produit pour un écaillage correct. Les compositions simples amines oxyéthylénées / hydrotalcite ne répondent pas à ces impératifs. La présente invention remédie à ces inconvénients. On rappelle ici rapidement ce qu'est un banc d'écaillage. Le dispositif est essentiellement constitué d'un rouleau écailleur au contact immédiat d'un rouleau encreur de plus faible diamètre qui baigne dans une auge où le produit à écailler est maintenu fondu, dans le cas des additifs selon l'invention, vers 80"C. L'encreur tourne en sens inverse de l'écailleur et y dépose une couche mince et uniforme du produit. L'écailleur est maintenu à une température inférieure de 15 à 20"C à la température de solidification du produit à écailler. Une pellicule solidifiée s'y forme, qui est détachée par un racleur. Les débris sont envoyée dans un système de broyage-émottage, d'où sortent les écailles alors dirigées vers l'atelier de conditionnement. Parmi les incidents d'écaillage les plus fréquents, on relève les suivants. - Décantation dans l'auge. II y a séparation physique des constituants de la formulation de l'additif et la composition des écailles n'est plus homogène. Le phénomène s'amplifie avec le temps de fonctionnement, et peut aboutir à l'arrêt de l'écaillage. - Film d'écaillage collant. Le mélange reste homogène, mais le film formé sur l'écailleur est ductile etlou collant. Le raclage devient défectueux ou impossible. Les écailles, si elles se forment néanmoins ont une tendance prononcée au mottage. - Formation de fines. Causes multiples. Par exemple, film trop fin formé à partir d'une composition trop fluide, raclé en plaques et broyé en trop fines particules. Produit final incorrect, avec tendance au mottage, et surtout insalubrité inacceptable de l'atelier. La composition écaillable doit donc avoir une température de fusion, qui pour les raisons d'écaillage, et aussi d'utilisation, doit se situer entre 40 et 80"C. En pratique, on fixe la température minimum de fusion à 44"C. II faut donc compenser la basse température de fusion de l'amine éthoxylée, (39"C pour la plus dure, L'amine éthoxylée de suif hydrogéné), ce qu'on fait par addition d'une charge minérale. On a constaté, et une partie de l'invention exploite ce constat, que l'on ne pouvait pas durcir à volonté par accroissement du taux de charge. Au delà d'un certain taux, le mélange fondu n'est plus homogène et décante dans l'auge où baigne l'encreur. L'écaille n'a plus de composition homogène; elle est formée d'îlots de matière cirée d'un excès d'amine éthoxylée et redevient collante. II y a ainsi une limite pratique au taux de charge, qu'on situe vers 15% en poids. Dans les additifs de l'invention, ce rôle de charge est dévolu à l'hydrotalcite. II se trouve que l'hydrotalcite est à ce point de vue, un produit particulièrement difficile, et il convient, pour assurer l'homogénéité de la formulation d'y inclure un stabilisant, qui évidemment doit être compatible avec les polymères qui exigent l'additif pour la constitution des mélanges maîtres moulables ou extrudables. On utilise à cet effet le stéarate de calcium. On est ici encore limité en taux supérieur : au delà de 25% de stéarate, I'écaille redevient collante. Les compositions selon l'invention sont ainsi des compositions écaillées renfermant - de 5 à 15% d'hydrotalcite - de 10 à 25% de stéarate de calcium - le complément à 100% de N,N-bis(hydroxyéthyl)-N-stéarylamine ou de son équivalent industriel N, N-bis(hydroxyéthyl)-N-(suif hydrogéné)amine. Différentes variantes de la formulation font également partie de l'invention celles qui résultent du remplacement de tout ou partie du stéarate de calcium par le stéarate de zinc ou le stéarate de magnésium ; celles qui résultent du remplacement jusqu'à 50% de l'hydrotalcite par une autre charge minérale, par exemple du dioxyde de titane (TiO2), apportant à la formulation une fonction de pigment, ou de sulfate de baryum (BaSO4) pour en augmenter la densité. Dans les formulations d'additifs pour polymère, il est courant d'utiliser de l'éthylène bis-stéaramide (EBS). Bien qu'il s'agisse d'un constituant organique, mais parce que son point de fusion est très élevé (F 2: 140"C), ce composant peut être intégré à la formule de base en remplacement jusqu'à 50% de l'hydrotalcite. Les exemples suivants illustreront l'invention. On y a utilisé comme N,N-bis(hydroxyéthyl)-N-(suif hydrogéné)amine, le Noramox#SH2 de CECA S.A., ciaprès NoxSH2. Le stéarate de calcium y a été symbolisé par CaSt. Les compositions sont données en poids pour-cent. Exemple 1 : formule de base. On a comparé une formule de base selon l'invention comportant la N,N-bis(hydroxyéthyl)-N-(suif hydrogéné)amine, le stéarate de calcium et l'hydrotalcite (F1), des variantes par remplacement partiel de l'hydrotalcite par du dioxyde de titane ou de l'éthylène bis-stéaramide (F2, F3), et les contre formules correspondantes dans lesquelles manque le stéarate de calcium. Ces compositions sont explicitées dans le tableau ci-dessous. Composition F1 F2 F3 F'1 F'2 F'3 NoxSH2 I 65 65 65 87 87 87 CaSt 22 22 22 HTal 13 7 7 13 7 7 TiO2 6 6 EBS == 6 ~ 6 Les compositions F1, F2, F3 sont des écailles cassantes, sans fines, non collantes, fusibles vers 45 C (bien que la lecture de la fusion soit difficile à faire au bloc Maquenne, le produit fondu retenant, en l'absence de toute perturbation mécanique, la forme de l'écaille initiale). Les formules F'1, F'2, F'3 sont des écailles fondant bien vers 44"C, mais d'apparence hétérogène, ductiles, voire d'aspect caoutchouteux, collantes entre elles. On met bien en évidence la présence nécessaire du stabilisant stéarate. Exemple 2 Formules alourdies par du sulfate de baryum. Composition F5 F'5 F"5 NoxSH2 65 87 60 CaSt 22 20 HTal 7 7 10 BaSO4 6 6 10 La composition F5 selon l'invention se présente sous forme d'écailles cassantes, sans fines. La composition sans stéarate F'5 est impossible à maintenir homogène à l'état fondu dans l'auge du dispositif d'écaillage. Le sulfate de baryum décante et l'écaille résultante est hétérogène, collante et mottante. La formule F"5, trop riche en charges minérales est impossible à écailler. REVENDICATIONS 1. Composition écaillée d'additif antistatique et antiacide pour polymère renfermant en poids, - de 5 à 15% d'hydrotalcite, - de 10 à 25% de stéarate de calcium, - le complément à 100% de N,N-bis(hydroxyéthyl)-N-stéarylamine ou de son équivalent industriel N, N-bis(hyd roxyéthyl)-N-(suif hydrogéné)amine. 2. Composition selon la revendication 1, dans laquelle on a remplacé tout ou partie du stéarate de calcium par du stéarate de zinc ou du stéarate de magnésium. 3. Composition selon la revendication 1, dans laquelle jusqu'à 50% de l'hydrotalcite a été remplacée par du dioxyde de titane. 4. Composition selon la revendication 1, dans laquelle jusqu'à 50% de l'hydrotalcite a été remplacée par de l'éthylène bis-stéaramide. 5. Composition selon la revendication 1, dans laquelle jusqu'à 50% de l'hydrotalcite a été remplacée par du sulfate de baryum.