Brevet FR2788063A1 — publié le 20000707

-I- La présente invention concerne une composition rotomoulée à base de polyéthylène. En particulier, la présente invention concerne une composition rotomoulée à base de polyéthylène comprenant un mélange de deux polyéthylènes différents. La présente invention concerne également un procédé de préparation de moulage par rotation d'une composition de polyéthylène selon la présente invention. L'art antérieur décrit des compositions rotomoulées en polyéthylène. Par exemple, le brevet US5530055 décrit une composition rotomoulée comprenant un mélange de résine de polyethylène comprenant (a) une faible proportion de LLDPE de densité de 0.915-0.925 g/cc et d'indice de fluidité de 12 g/10 min. ou moins; (b) une forte proportion de polyéthylène ayant une densité de 0.93-0.945 g/cc et un indice de fluidité de 3-8 g/1O min.; et (c) une faible proportion d'un polyéthylène de densité relativement élevée (0.950-0.965 g/cc) et d'indice de fluidité de 15 g/10 min. ou plus; et une quantité efficace d'agent de nucléation pour améliorer la résistance à l'impact. La présente invention résulte de la mise au point inattendue d'une composition rotomoulée permettant, entre autres, de répondre à des applications particulières. Parmi ces applications, on citera en particulier les articles creux rotomoulés dont les caractéristiques d'insonorisation et/ou d'accrochage aux mousses plastiques expansibles, telles par exemple le polyuréthanne ou le polystyrène, sont améliorées. La présente invention concerne donc une composition rotomoulee à base de polyéthylène comprenant un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylène de taille granulométrique -2- moyenne inférieure à I mm, en ce que le deuxième polyéthylène consiste en des particules de polyéthylène de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyéthylène entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20. De préférence, la présente invention concerne une composition rotomoulée à base de polyéthylene comprenant un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylène de taille granulométrique moyenne inférieure à 1 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 1991:condition 4) compris entre 1,5 et 15, en ce que le deuxième polyéthylène consiste en des particules de polyéthylène de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) inférieur à 1,5, en ce que le rapport des viscosités pour un taux de cisaillement de 10 s' (mesurée selon la norme ASTM-D3835-96, sur un rhéomètre capillaire ROSAND pour une température de 190 C, un diamètre de filière de 1,0 mm, un rapport longueur/diamètre de 16 et un angle de 180 ) du deuxième au premier polyéthylène soit compris entre 1,5 et 8, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyéthylène entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20, de préférence entre 1 et 5. Le premier polyéthylène consiste donc en une poudre de polyéthylène de taille granulométrique moyenne inférieure à I mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) compris entre 1,5 et 15, de préférence entre 4 et 6. De préférence, la poudre de polyéthylène possède une distribution de taille granulométrique telle que plus de 75% en poids de la poudre ait une taille granulométrique comprise entre 0,3 et 2 fois la taille granulométrique moyenne de la poudre de polyéthylène. De préférence, la poudre de polyéthylène possède une distribution de taille granulométrique telle que plus de 30 % en poids, de préférence plus de 60 %' en poids, -3- idéalement plus de 80 % en poids de la poudre ait une taille comprise entre 0,2 et 0,4 mm (norme ASTM D 1921-89). Le second polyéthylène consiste donc en des particules de polyéthylène de taille granulométrique moyenne supérieure a 1,5 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) inférieur à 1,5, de préférence compris entre 0,1 et 1. De préférence, les particules de polyéthylène possèdent une distribution de taille granulométrique telle que plus de 90% en poids des particules ait une taille granulométrique comprise entre 0,5 et 1,5 fois la taille granulométrique moyenne des particules de polyéthylène. De préférence, les particules de polyéthylène possèdent une distribution de taille granulométrique telle que plus de 60 % en poids, de préférence plus de 85 % en poids, idéalement plus de 95 % en poids des particules ait une taille comprise entre 2 et 4 mm(norme ASTM D1921-89). Ces particules de polyéthylène peuvent, par exemple, provenir de polyéthylène rebroyé ou, de préférence, de granulés de polyéthylène. La Demanderesse a trouvé de manière inattendue que les compositions rotomoulées conformes à la présente invention possèdent des propriétés d'insonorisation et/ou d'accrochage aux mousses plastiques expansibles, telles par exemple le polyuréthanne ou le polystyrène, particulièrement améliorées, tout en conservant par ailleurs leurs autres caractéristiques physiques telles la résistance au choc ou à la traction. La présente invention consiste également en une pièce rotomoulée dont la composition est à base de polyéthylène et comprend un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents et est caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylène de taille granulométrique moyenne inférieure à 1 mm, en ce que le deuxième polyéthylène consiste en des particules de polyéthylène de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième -4- polyéthylène entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20, de préférence entre I et 5. De préférence, la présente invention consiste également en une pièce rotomoulée dont la composition est à base de polyéthylène et comprend un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents et est caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylene de taille granulométrique moyenne inférieure à 1 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) compris entre 1,5 et 15, en ce que le deuxième polyéthylène consiste en des particules de polyéthylène de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) inférieur à 1,5, en ce que le rapport des viscosités pour un taux de cisaillement de 10 s4' (mesurée selon la norme ASTM-D3835-96, sur un rheomètre capillaire ROSAND pour une température de C, un diamètre de filière de 1,0 mm, un rapport longueur/diamètre de 16 et un angle de 180 ) du deuxième au premier polyéthylène soit compris entre 1,5 et 8, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyéthylène entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20, de préférence entre I et 5. De préférence, la face interne de la pièce rotomoulée possède une surface spécifique au 2o moins 50%, de préférence au moins 80% supérieure à celle qu'aurait une pièce rotomoulée constituée uniquement du premier polyéthylène tel que décrit ci-dessus. En fait, la surface de la paroi interne de la pièce obtenue par rotomoulage présente de préférence des aspérités de plusieurs millimètres dont l'aspect fait penser à des copeaux dont l'implantation et l'orientation se réalisent de façon tout à fait aléatoire. Des photographies de produits obtenus conformément à la présente invention sont reproduites aux figures 1 à 3 ci-jointes. -5- Cette augmentation de surface spécifique de la paroi interne de la pièce rotomoulée est très utile pour de nombreuses applications dont, entre autres, l'atténuation du bruit et l'accrochage de produits expansés parfois utilisés pour obtenir une insubmersibilité ou une isolation thermique Un rotomoulage réussi se caractérise par une parfaite distribution de ces copeaux sur toute la surface interne de la pièce rotomoulée. Quant à la surface externe de la pièce rotomoulée, elle présente un aspect similaire à celui qu'aurait une pièce rotomoulée constituée du premier polyéthylène uniquement. La composition rotomoulée conforme à la présente invention peut également comprendre les additifs habituels utilisés en rotomoulage tels les agents de réticulation, les agents gonflants, les agents de nucléation et/ou les aides à la fabrication tels les antioxydants, les stabilisants UV, les agents neutralisants, les agents de démoulage et les agents antistatiques. La composition rotomoulée conforme à la présente invention peut également comprendre les additifs habituels utilisés en rotomoulage tels les agents de réticulation, les agents gonflants, les agents de nucléation et/ou les aides à la fabrication tels les antioxydants, les stabilisants UV, les agents neutralisants, les agents de démoulage, les pigments et les agents antistatiques. Un exemple de réalisation des objets rotomoulés selon la présente invention consiste à charger le mélange de polyéthylène de l'invention à l'intérieur d'un moule. Deux bras supportant le moule ainsi chargé permettent d'animer le moule d'un double mouvement de rotation. En même temps, l'ensemble est introduit dans un four qui chauffe le mélange de polyéthylène à une température supérieure à la température de fusion des deux polyéthylène telle que mesurée selon la norme ASTM D2117 afin de fondre le mélange de polyéthylène. Le mélange de polyéthylène se répartit de façon homogène sur les parois du moule principalement par gravité et/ou ruissellement. Au bout du temps nécessaire à cette -6- opération, le moule est, par exemple, envoyé, toujours en rotation, dans une enceinte de refroidissement o il est soumis à 1. une soufflerie d'air 2. une aspersion d'eau 3. une soufflerie d'air à nouveau Le moule sort enfin de la machine et la pièce est démoulée manuellement. Les conditions de temps et de température utilisées dépendent évidemment de l'épaisseur du produit rotomoulé et des sensibilités thermiques de chacun des polyéthylènes. De préférence, selon la présente invention, la température de rotomoulage est comprise entre 250 et 300 C et le temps de rotomoulage est compris entre 2 et 4 minutes par mm d'épaisseur du produit à rotomouler. Les exemples suivant illustrent la présente invention. Exemples. On fabrique une pièce rotomoulée qui comprend 77,8% en poids d'une poudre broyée de copolymère de polyéthylène linéaire moyenne densité et 22,2% en poids de particules de polyethylene à poids moléculaire moyen. La poudre broyée de copolymère de polyéthylène linéaire moyenne densité présente une taille granulométrique moyenne de 0,3 mm; plus de 80% en poids de la poudre possède une taille granulométrique comprise entre 0, 12 et 0,5 mm; ce polyéthylène est également caractérisé par un indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) de 4. Les particules de polyéthylène à poids moléculaire moyen présentent une taille granulométrique moyenne de 3,25 mm; plus de 95% en poids des particules possèdent une taille granulométrique comprise entre 2,5 et 4 mm; ce polyéthylène est également -7- caractérisé par un indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) de 0,2. Le rotomoulage est effectué conformément à la description faite ci- dessus avec les conditions suivantes: - température de cuisson: 270 C. - durée de la cuisson: 15 minutes. - durée du refroidissement: 4 minutes (air) + 3 minutes (eau) + 8 minutes (air) - 1400 g de poudre; 400 g de particules. L'épaisseur de la cuve rotomoulée obtenue est d'environ 4,3 mm lorsqu'on ne tient pas compte des aspérités représentées par les granulés. Afin de mesurer la qualité d'insonorisation de la cuve rotomoulée ainsi obtenue, on utilise la méthode interne décrite comme suit: On utilise un sonomètre (exemple: le type 2225 de la marque Bruel Kajer) en position "mesure du pic" qui donne l'intensité sonore en dB "au sommet du pic de bruit". On découpe une plaque circulaire de 15 cm de diamètre dans la partie supérieure (couvercle) de la cuve. La cuve est posée sur une plaque de laine de verre. Une minuterie est posée sous la cuve. La mesure du bruit de la sonnerie de cette minuterie est faite avec le sonomètre placé à environ 50 cm, au niveau de la cuve (voir schéma à la figure 4). La mesure du bruit effectuée sur la pièce rotomoulée conforme à la présente invention indique une valeur de 82 dB. A titre de comparaison, la mesure du bruit effectuée sur une cuve rotomoulée de référence, constituée uniquement de la poudre de polyéthylène décrite ci-dessus et obtenue de manière identique à la méthode décrite dans l'exemple ci-dessus, indique une valeur de 86 dB, soit une perte de près de 4 dB. -8- Revendications 1. Composition rotomoulée à base de polyéthylène comprenant un mélange d'au moins deux polyéthylènes différents caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylène de taille granulométrique moyenne inférieure à I mm, en ce que le deuxième polyéthylène consiste en des particules de polyéthylene de taille granulometrique moyenne supérieure à 1,5 mm, et en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyéthylène entrant dans ladite composition soit compris entre 0,5 et 20. 2. Composition rotomoulée selon la revendication 1 caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylène d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) compris entre 1,5 et 15, en ce que le deuxième polyéthylène consiste en des particules de polyéthylène d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) inférieur à 1,5, et en ce que le rapport des viscosités pour un taux de cisaillement de 10 s' (mesurée selon la norme ASTM-D3835-96, sur un rhéomètre capillaire ROSAND pour une température de C, un diamètre de filière de 1,0 mm, un rapport longueur/diametre de 16 et un angle de 180 ) du deuxième au premier polyéthylène soit compris entre 1,5 et 8. 3. Composition rotomoulée selon la revendication 2 caractérisée en ce que le rapport en poids entre le premier et le deuxième polyéthylène entrant dans ladite composition soit compris entre I et 5. -9- 4 Composition rotomoulée selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylene de taille granulométrique moyenne inférieure à I mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991:condition 4) compris entre 4 et 6. 5. Composition rotomoulée selon la revendication 4 caractérisée en ce que le premier polyéthylène consiste en une poudre de polyéthylène dont la distribution de taille granulométrique est telle que plus de 75% en poids de la poudre ait une taille granulométrique comprise entre 0,3 et 2 fois la taille granulometrique moyenne de la poudre de polyéthylène. 6. Composition rotomoulée selon les revendications 4 ou 5 caractérisée en ce que le premier polyéthylene consiste en une poudre de polyethylène dont la distribution de taille granulometrique est telle que plus de 30 % en poids, de préférence plus de 60 %, en poids, idéalement plus de 80 %o en poids de la poudre ait une taille comprise entre 0,2 et 0,4 mm (norme ASTM D1921-89). 7 Composition rotomoulée selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le second polyéthylène consiste en des particules de polyéthylène de taille granulométrique moyenne supérieure à 1,5 mm et d'indice de fluidité à chaud (charge de 2,16 kg / norme ISO 1133 - 1991 condition 4) compris entre 0,1 et I1 8. Composition rotomoulée selon la revendication 7 caractérisée en ce que le second polyéthylene consiste en des particules de polyéthylène dont la distribution de taille granulométrique est telle que plus de 90% en poids des particules ait une taille granulométrique comprise entre 0,5 et 1,5 fois la taille granulométrique moyenne des particules de polyéthylène. -10- 9. Composition rotomoulée selon les revendications 7 ou 8 caractérisée en ce que les particules de polyéthylène possèdent une distribution de taille granulométrique telle que plus de 60 %o en poids, de préférence plus de 85 % en poids, idéalement plus de 95 % en poids des particules ait une taille comprise entre 2 et 4 mm(norme ASTM Dl 921-89). 10. Pièce rotomoulée dont la composition à base de polyéthylene est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.