Brevet FR2893032A1 — publié le 20070511

Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine des polymères qui doivent présenter des caractéristiques améliorées de tenue au feu et à la propagation de la flamme, notamment les domaines des textiles, des non-tissés, des films, des structures, des stores, des vernis, des peintures, des voilages d'ameublement et des tissus d'intérieur automobile. État de la technique La tenue au feu et le retard à la propagation de la flamme sont des propriétés qui s'imposent aux textiles et polymères utilisés notamment dans des lieux publics mais également de plus en plus fréquemment dans les habitations privées, dans l'automobile, les vêtements de travail ou des applications techniques. Pour obtenir ces propriétés de tenue au feu et de retard à la propagation de la flamme, les produits sont aujourd'hui soit traités en surface, c'est-à-dire en apportant à la surface du polymère une enduction polymère qui présente elle-même des caractéristiques de tenue au feu et de retard à la propagation de la flamme, soit traités en volume, c'est-à-dire chargés avec un composé organique ou minéral qui est dispersé dans le polymère. Lorsqu'une enduction polymère de surface apporte l'effet de tenue au feu et de retard à la propagation de la flamme recherché, cette enduction contient généralement un composé fluoré. Cette solution ne répond cependant qu'imparfaitement au problème car l'amélioration apportée dans la tenue au feu et au retard à la propagation de la flamme n'est que médiocre et très souvent insuffisant. Lorsque le polymère est chargé avec un composé organique ou minéral dispersé dans le polymère, deux effets sont recherchés. Le premier effet est l'absorption locale de l'oxygène qui n'est alors plus disponible pour la combustion du polymère. Cet effet est généralement obtenu avec des produits à base d'antimoine ou halogénés. Les risques de santé pour les personnes liés à ces substances rendent de plus en plus indésirable ce type de solution. Le second effet recherché est la consommation de l'énergie apportée par la combustion du polymère pour l'évaporation d'une molécule. La molécule d'eau est en général retenue et la charge additionnée au polymère consiste alors en des produits hydratés tels que de l'alumine ou de la silice. L'évaporation d'une molécule d'eau requiert en effet une grande quantité d'énergie qui n'est alors plus disponible pour échauffer le polymère et accélérer sa combustion. Le résultat obtenu par ce deuxième type d'effet est souvent jugé insuffisant et des solutions plus efficaces sont recherchées. De plus, un effet sensible ne peut être obtenu que pour des taux de charge supérieurs à 10 % en masse par rapport au polymère, et plus typiquement compris entre 20% et 50% en masse. Or avec des taux de charge importants, les caractéristiques intrinsèques au polymère sont modifiées, et en général dégradées, notamment les propriétés mécaniques de tenue en flexion et de résistance à l'allongement. II est également connu de charger un polymère avec des composés minéraux tels que le carbonate de calcium ou le carbonate de magnésium. Ces charges sont destinées à réduire le coût du matériau car le matériau de charge est moins coûteux que le polymère et n'apportent pas d'avantage particulier dans la tenue au feu ou le retard à la propagation de la flamme. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et en particulier de conférer une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, sans dégagement de gaz toxiques lors de la combustion, à un polymère, notamment un polymère entrant dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile. Selon l'invention, ce but est atteint par un polymère chargé avec au moins l'un 10 des composés choisis parmi : - le carbonate d'aluminium le carbonate d'yttrium le carbonate de zinc l'oxalate de magnésium 15 -l'oxalate de calcium l'oxalate d'yttrium - l'oxalate de zinc un carbonate mixte d'aluminium, de fer, d'yttrium et de zinc un oxalate mixte de magnésium, de calcium, d'yttrium et de zinc 20 Selon l'invention, cet au moins un composé est dispersé dans le polymère à une concentration massique comprise entre 2% et 40%. Selon un premier développement de l'invention, le polymère est chargé avec des 25 particules dont la répartition granulométrique en volume est à 50% inférieure à un micron. Selon un second développement de l'invention, le polymère est chargé avec des particules dont la répartition granulométrique en volume est à 85% inférieure à 500 nanomètres. Selon un troisième développement de l'invention, le polymère est chargé avec des particules dont la répartition granulométrique en volume est à 85% inférieure à 200 nanomètres. Description de modes particuliers de réalisation. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, au moins l'un des composés choisis parmi : 10 - le carbonate d'aluminium le carbonate d'yttrium le carbonate de zinc l'oxalate de magnésium l'oxalate de calcium 15 l'oxalate d'yttrium l'oxalate de zinc un carbonate mixte d'aluminium, de fer, d'yttrium et de zinc - un oxalate mixte de magnésium, de calcium, d'yttrium et de zinc est additionné à un polymère auquel on veut conférer une tenue au feu et un 20 retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, sans dégagement de gaz toxiques lors de la combustion. Ce polymère est chargé avec cet au moins un composé, celui-ci étant alors présent dans le polymère sous forme de particules dispersées dans le volume du polymère. 25 La concentration massique de la charge constituée de l'au moins un des composés additionné au polymère est comprise entre 2% et 40%. Plus typiquement cette concentration massique est comprise entre 5% et 30%. Le polymère peut être un polymère solide, de type thermodurcissable ou thermofusible, un polymère liquide, un polymère en émulsion dans une phase 30 hôte, ou tout autre type de polymère, notamment un élastomère.5 Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, au moins l'un des composés choisis parmi : - le carbonate d'aluminium le carbonate d'yttrium - le carbonate de zinc l'oxalate de magnésium l'oxalate de calcium - l'oxalate d'yttrium ~o l'oxalate de zinc - un carbonate mixte d'aluminium, de fer, d'yttrium et de zinc - un oxalate mixte de magnésium, de calcium, d'yttrium et de zinc est additionné à un précurseur monomère afin de conférer au polymère obtenu par polymérisation ou polycondensation de ce précurseur monomère une tenue 15 au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, sans dégagement de gaz toxiques lors de la combustion. Ce précurseur monomère est chargé avec cet au moins un composé, la mise en oeuvre du précurseur monomère permettant d'obtenir dans le polymère cet au moins un composé sous forme de particules dispersées dans le volume du 20 polymère. La concentration massique de la charge dans le polymère issu du monomère chargé par polymérisation ou polycondensation est comprise entre 20/0 et 40%. Plus typiquement cette concentration massique est comprise entre 5% et 30%. Le précurseur monomère chargé peut être un monomère solide, un monomère 25 liquide, un monomère en émulsion dans une phase hôte, ou tout autre type de monomère, notamment un précurseur d'élastomère. Selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention, au moins l'un des composés choisis parmi : 30 - le carbonate d'aluminium le carbonate d'yttrium le carbonate de zinc l'oxalate de magnésium l'oxalate de calcium l'oxalate d'yttrium l'oxalate de zinc - un carbonate mixte d'aluminium, de fer, d'yttrium et de zinc un oxalate mixte de magnésium, de calcium, d'yttrium et de zinc est additionné à un masterbatch, c'est-à-dire un polymère qui sera utilisé à son ~o tour pour charger un polymère, typiquement par dilution du masterbatch dans le même polymère vierge de charge. La concentration massique en l'au moins un composé additionné tient alors compte de la dilution du masterbatch par le polymère vierge et est typiquement comprise entre 12% et 80% afin d'obtenir une concentration massique dans le 15 mélange du masterbatch et du polymère vierge comprise entre 2% et 40%. L'invention n'est pas limitée aux modes particuliers de réalisation décrits ci- dessus. En particulier, la charge pourra être constituée d'autres composés que 20 ceux cités dans la description de l'invention, notamment des composés organiques ou inorganiques connus pour apporter un effet de retard au feu. Revendications 1. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un 5 textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile caractérisé en ce qu'il est constitué d'un polymère chargé avec au moins l'un des composés choisis parmi - le carbonate d'aluminium - le carbonate d'yttrium - le carbonate de zinc - l'oxalate de magnésium l'oxalate de calcium - l'oxalate d'yttrium - l'oxalate de zinc -un carbonate mixte d'aluminium, de fer, d'yttrium et de zinc un oxalate mixte de magnésium, de calcium, d'yttrium et de zinc 2. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la 20 flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'au moins un composé est dispersé dans le polymère à une concentration massique 25 comprise entre 2% et 40% 3. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un 30 vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur 7 10 15automobile selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la répartition granulométrique en volume de l'au moins un composé dispersé dans le polymère est à 50% inférieure à un micron. 4. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la répartition granulométrique en volume de l'au moins un composé dispersé dans le polymère est à 85% inférieure à 500 nanomètres.. 5. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la répartition granulométrique en volume de l'au moins un composé dispersé dans le polymère est à 85% inférieure à 200 nanomètres.. 6. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le polymère est un polymère thermodurcissable. 7. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un 30 textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'unvernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le polymère est un polymère thermofusible. 8. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le polymère est un élastomère. 9. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le polymère est obtenu par polymérisation d'un monomère. 10. Polymère présentant une tenue au feu et un retard à la propagation de la flamme fortement améliorés, entrant notamment dans la composition d'un textile, d'un produit non tissé, d'un film, d'une structure, d'un store, d'un vernis, d'une peinture, d'un voilage d'ameublement, d'un tissu d'intérieur automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le polymère est obtenu par polycondensation d'un précurseur.25