Brevet FR2961213A1 — publié le 20111216

COMPOSITION THERMOPLASTIQUE A BASE D'ALLIAGE DE POLYOLEFINE ET DE POLYESTER - PROCEDE D'OBTENTION ET UTILISATION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne une composition thermoplastique à base de polyoléfine et de polyester. Le domaine d'utilisation de la présente invention englobe notamment les secteurs des industries mécaniques, électriques, automobiles, du bâtiment, des sports et loisirs, des emballages, des fils et tissus, de l'électroménager. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Une matière plastique consiste en une formulation comprenant au moins un polymère ; elle est susceptible d'être préparé à partir de polymères issus de matières fossiles ou de 20 ressources renouvelables. Les matières thermoplastiques présentent des caractéristiques leur permettant d'être façonnées sous l'effet de la chaleur, et ce de manière réversible. La refonte des objets formés à partir de ces matières thermoplastiques permet ainsi de les recycler. Certaines matières thermoplastiques peuvent être solubles dans des solvants, élargissant ainsi leur domaine d'utilisation et permettant donc d'envisager des applications dans le domaine des revêtements ou des colles par exemple. 30 De part leur faible coût, les polyoléfines telles que le polyéthylène ou le polypropylène sont couramment utilisées dans la préparation de matériaux plastiques. Néanmoins, en dépit de leur coût, les polyamides leur sont préférés pour certaines applications, étant donné qu'ils permettent de préparer des matériaux plastiques de plus hautes performances. 35 Comme déjà indiqué, les compositions thermoplastiques contiennent généralement au moins un polymère. Elles peuvent également comprendre des mélanges de polymères compatibles entre eux, permettant ainsi de réduire le coût du matériau plastique mais 10 15 25 aussi d'ajuster ses propriétés en fonction de la formulation de la composition. Des matériaux plastiques aux propriétés intermédiaires peuvent ainsi être obtenus. Cependant, comme déjà souligné, les polymères doivent être compatibles pour former un mélange cohérent, ce qui est rarement le cas des molécules de hauts poids moléculaires. En effet, des compositions thermoplastiques peuvent être préparées à base de polyoléfines ou de polyesters ; néanmoins les compositions comprenant un mélange de ces polymères ne sont pas homogènes et ne présentent pas de caractéristiques régulières. Par exemple, les produits formés à partir d'un mélange de polypropylène et de polyester thermoplastique présentent généralement des propriétés mécaniques (en traction, flexion ou tenue aux chocs) inférieures à celles envisageables à partir des valeurs moyennes du polypropylène et du polyester et qui fluctuent dans de grandes proportions. L'incompatibilité entre ces deux types de polymères entraine la formation de deux phases distinctes, avec pour conséquence principale un manque d'homogénéité entrainant donc des propriétés irrégulières pour le matériau plastique. L'art antérieur contient de nombreux documents décrivant des compositions à base de polyoléfine, notamment de polypropylène, et de polyester. Ces mélanges sont généralement rendus compatibles à l'aide d'un agent compatibilisant. Ce dernier est greffé sur les polymères afin d'améliorer les propriétés mécaniques de ces matières plastiques naturellement incompatibles. L'incompatibilité entre polymères et notamment entre polyoléfines et polyesters limite la formulation de nouvelles compositions thermoplastiques. La présente invention permet de remédier à cet écueil en proposant des compositions thermoplastiques à base de polyoléfines et polyesters. EXPOSE DE L'INVENTION Le demandeur a mis au point une composition thermoplastique à base d'alliages de polyoléfine et de polyester, présentant des propriétés d'homogénéité et des 5 performances permettant ainsi d'envisager la substitution de matériaux plus onéreux. La composition selon l'invention présente des propriétés mécaniques intermédiaires entre les plastiques de commodité et les plastiques techniques. L'invention permet notamment d'améliorer les propriétés thermiques par rapport aux meilleurs plastiques 10 de commodité. Plus précisément, l'invention concerne une composition thermoplastique comprenant au moins une polyoléfine, au moins un polyester, et au moins un agent compatibilisant. 15 L'agent compatibilisant permet de lier la polyoléfine et le polyester, et d'obtenir ainsi des propriétés spécifiques, homogènes et régulières. Il assure la cohésion de l'ensemble qui, en son absence, est constitué de deux phases distinctes. De manière générale, le terme oléfine englobe les composés acycliques et cycliques 20 comprenant au moins une double liaison carbone-carbone. Le terme oléfine englobe notamment les alcènes et les cycloalcènes. Une polyoléfine est un polymère issu de la polymérisation d'une oélfine. Par exemple le polybutadiène correspond au butadiène polymérisé. 25 Dans la composition thermoplastique selon l'invention, la polyoléfine est avantageusement choisie dans le groupe comprenant les polyéthylènes, notamment le polyéthylène haute densité (PEhd), polypropylènes (PP), polybutènes, polyisobutènes, copolymères d'éthylène ou de propène, polyisoprène, polybutadiène, ou un mélange de 30 ces composés. Plus avantageusement, la polyoléfine est choisie dans le groupe comprenant le polypropylène (PP), le polyéthylène haute densité (PEhd), le polyméthylpentène, les polybutadiènes, encore plus avantageusement, la polyoléfine est un polypropylène 35 (PP). Toutes caractéristiques physico-chimiques et rhéologiques de la polyoléfine peuvent être utilisées, en rapport avec l'application visée. 3 De manière avantageuse, la teneur en polyoléfine représente entre 10 et 90 % par rapport au poids de la composition thermoplastique, avantageusement, entre 30 et 70 % et plus avantageusement entre 40 et 60 %. Par ailleurs, de manière avantageuse, le polyester de la composition thermoplastique de l'invention est un composé choisi dans le groupe comprenant : polyéthylènetéréphtalate (PETP), polybutylènetéréphtalate (PBTP), polyéthylènetéréphtalate glycol (PETG), polytriéthylènetéréphtalate (PTTP), les précurseurs de polyéthylènetéréphtalate (PETP), les précurseurs de polybutylènetéréphtalate (PBTP), leurs copolymères ou un mélange de ces composés. De manière encore plus préférentielle, le polyester est choisi dans le groupe comprenant : polyéthylènetéréphtalate (PETP), polyéthylènetéréphtalate glycol (PETG), polybutylènetéréphtalate (PBTP), leurs copolymères, leurs précurseurs ou un mélange de ces composés. Avantageusement, la teneur en polyester représente entre 10 et 90 % par rapport au poids de la composition thermoplastique, plus avantageusement, entre 30 et 70 % et encore plus avantageusement entre 40 et 60 %. Toutes caractéristiques physico-chimiques et rhéologiques des polyesters peuvent être utilisées en rapport avec l'application visée. Les polyoléfines et les polyesters compris dans la composition thermoplastique selon 25 l'invention, peuvent être issus de matières fossiles ou de ressources renouvelables. De manière avantageuse, le polyester est issu du recyclage de : - bouteilles et autres récipients en polyester ; - rubans, films, feuilles en polyester ; - fils, tissus, toiles en polyester ; 30 - revêtements, tissus et vêtements en polyester ; - non tissés polyester ; - les rebuts issus de la fabrication de ces articles. De manière encore plus avantageuse, le polyester peut être issu du recyclage de 35 matériaux ou rebuts de l'industrie textile, notamment des tapis ou vêtements en polyester.20 Comme déjà indiqué, il est nécessaire d'introduire un composé chimique afin de rendre le mélange polyoléfine/polyester cohérent. L'agent compatibilisant permet d'associer les polyoléfines et polyesters pour constituer un matériau plastique homogène. L'agent compatibilisant est avantageusement choisi dans le groupe comprenant : - polymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate ; - copolymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate et d'éthylène, greffé ou non ; - copolymères d'éthylène et d'acrylates ; - terpolymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate, d'éthylène et d'acrylates ; - terpolymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate ou d'acrylate, d'éthylène et d'anhydride maléique ; - polymères contenant des segments oléfiniques longs modifiés tels que : copolymères styrène butadiène styrène (SBS) ou terpolymères styrène éthylène butène styrène (SEBS) greffés par acides ou anhydrides maléique, acrylique, butyrique ou valérique ; - ou un mélange de ces composés. Encore plus avantageusement, l'agent compatibilisant est un copolymère ou un terpolymère d'éthylène - greffé ou non - et/ou d'acrylate et/ou d'alcanoate. Préférentiellement, la teneur en agent compatibilisant représente entre 0,1 et 10 % par rapport au poids de la composition thermoplastique, avantageusement, entre 1 et 5 % 25 et plus avantageusement entre 2 et 3 %. Selon un mode de réalisation particulier, la composition thermoplastique de l'invention peut comprendre un troisième type de polymère. L'incorporation de polyamide permet de former un alliage croisé entre polyester - polyoléfine et polyamide. La composition thermoplastique de l'invention peut en outre comprendre au moins un additif. Ledit additif peut, d'une manière connue, être choisi dans le groupe comprenant des charges minérales, additifs organiques, colorants, pigments ou un mélange de ces composés. 30 35 Dans un mode de réalisation préféré, la composition thermoplastique selon l'invention comprend : - de 60 à 80 % de polypropylène, en poids par rapport au poids de la composition thermoplastique ; - de 15 à 35 % de polyéthylènetéréphtalate (PETP), en poids par rapport au poids de la composition thermoplastique ; - de 1 à 4 % de copolymère d'éthylène et d'acrylate ou de terpolymère d'éthylène, d'acrylate et d'anhydride maléique, en poids par rapport au poids de la composition thermoplastique. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une composition thermoplastique caractérisé en ce qu'on ajoute, dans une extrudeuse : - au moins une polyoléfine, dont la teneur représente entre 10 et 90 % par rapport au poids de la composition, avantageusement entre 30 et 70 %, et plus avantageusement entre 40 et 60 % ; - au moins un polyester dont la teneur représente entre 10 et 90 %, par rapport au poids de la composition, avantageusement entre 30 et 70 %, et plus avantageusement entre 40 et 60 % ; - au moins un agent compatibilisant dont la teneur représente entre 0,1 % et 10 %, par rapport au poids de la composition, avantageusement entre 1 et 5 %, et plus avantageusement encore, entre 2 et 3 %. Typiquement, la composition est mélangée thermomécaniquement dans une extrudeuse bi-vis. La composition thermoplastique selon l'invention peut se présenter sous la forme de granulés thermoplastiques. Les joncs obtenus en sortie d'extrudeuse peuvent être granulés. 30 Il est à noter que toute composition thermoplastique selon l'invention peut être utilisée pour la fabrication d'articles après transformation par les techniques de plasturgie connues par l'homme du métier. Les articles peuvent donc être obtenus notamment par injection, extrusion, extrusion-35 soufflage, calandrage, thermoformage, filage ou étirage.25 L'invention concerne également tout objet recyclable susceptible d'être obtenu, après transformation par les techniques de plasturgie, de la composition thermoplastique telle que décrite précédemment. La présente invention permet d'envisager le remplacement de plastiques de commodité tels que le polypropylène dans des applications où ce dernier est limité par les propriétés mécaniques et thermiques requises. La substitution de matériaux plus onéreux comme par exemple les polyesters, 10 polyamides, polyoxyméthylène (POM) peut également être envisagée dans les applications où les performances de ces plastiques ne sont pas nécessaires. En outre, l'invention présente une grande facilité de transformation par rapport aux plastiques tels que le polyéthylène haute densité (PEhd), le polypropylène (PP), les 15 polyamides (PA) ou le polybutylènetéréphtalate (PBTP). Dans certains domaines, le polypropylène est renforcé à l'aide de fibres de verres. Il est envisageable de substituer ce matériau par la présente invention, tout en éliminant les inconvénients liés à la présence de fibres de verre. En effet, ces dernières présentent 20 une forte anisotropie et une réduction de la résistance aux chocs. Elles entrainent aussi des difficultés de moulage et donc une réduction de la productivité des procédés de mise en forme. La présente invention présente une tenue à la température et des propriétés mécaniques 25 améliorées par rapport aux polypropylènes modifiés avec du talc ou toute autre charge minérale. Leur substitution est également envisageable dans le cadre de l'invention. Il est important de noter que la composition selon l'invention est recyclable et réutilisable, même après transformation. EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des exemples 35 suivants. 30 Tableau 1 : Exemples de compositions thermoplastiques selon l'invention Exemple Polyoléfine Polyester Agent % % compatibilisant % PP PETP Cl 1 81 17 2 2 PEhd PETP Cl 70 27 3 3 PEhd PETP Cl 55 40 5 4 PP PETG Cl 65 33 % 2 PP PETG Cl 29 % 66 % 5 6 PP PETG Cl 73 % 25 % 2 7 PEhd PBTP C2 70 27 3 8 PP PETP +PBTP C2 40% 56% 4 9 PP PETP + PBTP C2 81 % 17 % 2 PP PETP + PBTP C2 17% 77% 6 11 PP PETP + PBTP C2 67% 30% 3 12 PP PETP + PBTP C2 46% 50% 4 13 PP Précurseurs de C2 67 % PBTP 3 30 % 14 Polybutadiène PETP C3 52 % 45 % 3 SBS PETP C3 67 30 3 PP = polypropylène PEhd = polyéthylène à haute densité PETP = polyéthylènetéréphtalate PETG = polyéthylènetéréphtalate glycol PBTP = polybutylènetéréphtalate SBS = copolymère styrène butadiène styrène Cl = Terpolymère d'éthylène, d'acrylate et d'acide maléique C2 = Copolymère d'éthylène et d'acrylate C3 = SBS greffé à faible poids moléculaire REVENDICATIONS1. Composition thermoplastique comprenant au moins une polyoléfine, au moins un polyester, et au moins un agent compatibilisant. 2. Composition thermoplastique selon la revendication 1 caractérisée en ce que la polyoléfine est choisie dans le groupe comprenant les polyéthylènes, notamment le polyéthylène haute densité, polypropylènes, polybutènes, polyisobutènes, copolymères d'éthylène ou de propène, polyisoprène, polybutadiène, ou un mélange de ces composés. 3. Composition thermoplastique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la teneur en polyoléfine représente entre 10 et 90 % par rapport au poids de la composition thermoplastique, avantageusement, entre 30 et 70 % et plus avantageusement entre 40 et 60 %. 4. Composition thermoplastique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que le polyester est choisi dans le groupe comprenant : polyéthylènetéréphtalate (PETP), polybutylènetéréphtalate (PBTP), polyéthylènetéréphtalate glycol (PETG), polytriéthylènetéréphtalate (PTTP), les précurseurs de polyéthylènetéréphtalate (PETP), les précurseurs de polybutylènetéréphtalate (PBTP), leurs copolymères ou un mélange de ces composés. 5. Composition thermoplastique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la teneur en polyester représente entre 10 et 90 % par rapport au poids de la composition thermoplastique, avantageusement, entre 30 et 70 % et plus avantageusement entre 40 et 60 %. 6. Composition thermoplastique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que l'agent compatibilisant est choisi dans le groupe comprenant : - polymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate ; - copolymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate et d'éthylène, greffé ou non ; - copolymères d'éthylène et d'acrylates ; - terpolymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate, d'éthylène et d'acrylates ; - terpolymères d'hydroxyvalérate ou d'hydroxybutyrate ou d'acrylate, d'éthylène et d'anhydride maléique ; - polymères contenant des segments oléfiniques longs modifiés tels que : copolymères styrène butadiène styrène (SBS) ou terpolymères styrène éthylène butène styrène (SEBS) greffés par acides ou anhydrides maléique, acrylique, butyrique ou valérique ; - ou un mélange de ces composés. 7. Composition thermoplastique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la teneur en agent compatibilisant représente entre 0,1 et 10 % par rapport au poids de la composition thermoplastique, avantageusement, entre 1 et 5 % et plus avantageusement entre 2 et 3 %. 8. Composition thermoplastique selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comprend : - de 60 à 80 % de polypropylène, en poids par rapport au poids de la composition thermoplastique ; - de 15 à 35 % de polyéthylènetéréphtalate (PETP) , en poids par rapport au poids de la composition thermoplastique ; - de 1 à 4 % de copolymère d'éthylène et d'acrylate ou de terpolymère d'éthylène, d'acrylate et d'anhydride maléique, en poids par rapport au poids de la composition thermoplastique. 9. Procédé de fabrication d'une composition thermoplastique caractérisé en ce qu'on ajoute, dans une extrudeuse : - au moins une polyoléfine, dont la teneur représente entre 10 et 90 % par rapport au poids de la composition, avantageusement entre 30 et 70 %, et plus avantageusement entre 40 et 60 % ; - au moins un polyester dont la teneur représente entre 10 et 90 %, par rapport au poids de la composition, avantageusement entre 30 et 70 %, et plus avantageusement entre 40 et 60 % ; - au moins un agent compatibilisant dont la teneur représente entre 0,1 % et 10 %, par rapport au poids de la composition, avantageusement entre 1 et 5 %, et plus avantageusement encore, entre 2 et 3 %. 10. Utilisation d'une composition thermoplastique selon l'une des revendications 1 à 8 pour la fabrication d'articles après transformation par les techniques de plasturgie. 11. Objet susceptible d'être obtenu, après transformation par les techniques de plasturgie, de la composition thermoplastique selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il est recyclable.