Brevet FR3016365A1 — publié le 20150717

MATIERE PLASTIQUE POUR ROTOMOULAGE, PROCEDE DE REALISATION D'UNE PIECE ROTOMOULEE ET PIECE ROTOMOULEE DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne une matière plastique pour rotomoulage, un procédé de réalisation d'une pièce rotomoulée et une pièce rotomoulée obtenue avec cette matière plastique. Elle s'applique, notamment, aux poudres et aux granulés de matière plastique pour rotomoulage. ETAT DE LA TECHNIQUE Les matières plastiques destinées à être mises en forme, par exemple moulées sont traitées par des malaxeurs qui leurs appliquent un chauffage et, éventuellement, un cisaillement afin de les faire fondre. Pour mettre en forme la matière à mouler, on a besoin de la faire fondre. On peut, à cet effet, apporter de l'énergie par échauffement et/ou par cisaillement. Les machines de transformation requièrent beaucoup d'énergie et la matière de base présente généralement une faible conductivité thermique, ce qui augmente le temps de chauffage et de fonte de la matière plastique et limite le rendement de l'unité industrielle de mise en forme de la matière plastique. Dans le cas du rotomoulage, aucun cisaillement n'est appliqué, ce qui impose d'augmenter la quantité d'énergie thermique à transférer, alors même que la matière plastique ne doit pas dépasser une température limite à partir de laquelle ses propriétés physiques et chimiques se dégradent. C'est pourquoi de nombreuses matières plastiques sont utilisées dans les procédés de rotomoulage sous forme de poudre, qui chauffent et fondent plus rapidement. D'autant plus que les poudres peuvent être mieux mélangées que les blocs de matières plastiques, par exemple à des charges minérales car elles augmentent les capacités de dispersion. Dans le cas du moulage par rotomoulage, on insère de la poudre de matière plastique dans un moule mis en rotation. La fusion de la poudre et la rotation assurent une répartition d'une couche de matière plastique homogène sur toute la surface du moule. Après refroidissement, on arrête la rotation du moule et on l'ouvre pour obtenir une pièce creuse. Le rotomoulage est particulièrement adapté aux petites séries de pièces identiques, par exemple pour l'ameublement ou le design d'intérieur. Un des problèmes des pièces fabriquées par rotomoulage concerne leur état 5 de surface. En effet, cet état de surface comporte souvent des pores (en anglais « pinhole »), dans lesquels la poussière vient se loger, détériorant ainsi l'aspect extérieur de la pièce rotomoulée. Il est connu de jouer sur la viscosité intrinsèque de la matière plastique moulée afin de partiellement diminuer cet effet. Or la gamme de viscosités utilisables 10 en rotomoulage est limitée. De plus, cette technique présente des problèmes en termes d'affaissement (en anglais « sagging ») de la matière plastique sur le moule. On connaît aussi la mise sous pression de l'intérieur du moule, pour écraser la matière plastique sur le moule et réduire la dimension de pores. Cependant, chacune de ces techniques présente une réduction des pores limitée. De plus, l'utilisation de 15 la mise sous pression peut être dangereuse pendant le moulage d'une pièce de grand volume. Il est aussi connu d'ajouter, dans la matière plastique, des molécules présentant une propriété antistatique, par exemple des chaînes carbonées dont une extrémité présente au moins un atome d'oxygène, de chlore ou d'azote. On constitue 20 ainsi des dipôles qui agissent comme des aimants. Pendant le rotomoulage, les atomes de chlore, d'oxygène ou d'azote diffusent vers la surface extérieure de la pièce moulée. Ces atomes attirent l'eau et évitent donc le dépôt de poussière. Les pièces rotomoulées avec ces matières additivées présentent toujours des pores de surface mais, puisque la molécule antistatique permet la formation temporaire d'une 25 couche d'eau, l'attraction des poussières ainsi que leur déposition dans les pores sont rendues plus difficiles. Cet effet est cependant temporaire et dépend de la vitesse de diffusion des molécules d'antistatique dans la matrice plastique, de la quantité introduite dans la matière et de la largeur de paroi de la pièce. La qualité de la surface de la pièce rotomoulée se dégrade donc et les pores restent apparents. 30 OBJET DE L'INVENTION La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients et, notamment, à éviter la formation de pores lors de la mise en forme du produit, quelle que soit les dimensions de la pièce. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une matière plastique pour rotomoulage, qui comporte un thermoplastique et au moins un agent antistatique de type éthoxylé comportant, dans sa composition, un radical lauryle. On rappelle qu'un radical lauryle comporte une chaîne qui contient douze 5 atomes de carbone sans aucune double liaison, dont la formule semi-développée est CH3(CH2)10C-X, où X représente le reste de la molécule. En d'autres termes, un composé lauryle comporte le groupe dodécyle C12-. Le radical lauryle est utilisé par l'industrie chimique pour la réalisation, entre autres, d'agents antistatique en ajoutant au radical un groupement amine ou amide éthoxylé. 10 Ces composés peuvent avoir différents degrés d'éthoxylation sur chacune des branches issues de l'atome d'azote. Les degrés d'éthoxylation peuvent être notés respectivement « n » et « m » pour chacune des branches et correspondent au nombre d'unités éthoxylées présentes, noté en formule semi-développée R(0C2H4)n0H pour une branche, par exemple. 15 Les inventeurs ont découvert que cette matière plastique ainsi formulée, une fois rotomoulée, présente une quantité de pores par unité de surface très réduite. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte au moins 75 %, en masse, d'agent antistatique à radical lauryle. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte 20 au moins 90 %, en masse d'agent antistatique à radical lauryle. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte au moins 98 %, en masse, d'agent antistatique à radical lauryle. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte au moins 99 %, en masse, d'agent antistatique à radical lauryle. 25 Les inventeurs ont déterminé que plus l'agent antistatique de type éthoxylé comportait d'agent antistatique de type éthoxylé à radical lauryle, meilleur était le résultat, en terme de réduction de la quantité de pores par unité de surface. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé est majoritairement du type laurylamine ou laurylamide éthoxylé. 30 Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé est majoritairement du type lauryldiéthanolamine ou lauryldiéthanolamide. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé est majoritairement du numéro CAS (« Chemical Abstracts Service number » en terminologie anglo-saxone ) 1541-67-9. 3 0 16 3 6 5 4 Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte au moins un composé lauryle ethoxylé avec un niveau d'éthoxylation supérieur ou égal à un. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte 5 au moins un composé lauryldiéthanolamide éthoxylé avec un niveau d'éthoxylation supérieur ou égal à un. En faisant varier la queue lipophile, on affine les propriétés de diffusion dans la matrice de thermoplastique puisque l'affinité est modifiée. Dans des modes de réalisation, la matière plastique comporte entre deux 10 cents et trois cents fois plus de thermoplastique que d'agent antistatique de type éthoxylé. Dans des modes de réalisation, la matière plastique comporte, en outre, un composé compatibilisant. Dans des modes de réalisation, le thermoplastique comporte majoritairement 15 du polyéthylène. Dans des modes de réalisation, le polyéthylène présente une densité comprise entre 0,9 et 0,97. Dans des modes de réalisation, le polyéthylène présente un point MFI compris entre 1 et 20 (2,16 kg, 190 °C). 20 On rappelle que le Melt Flow Index (« MFI ») ou Indice de Fluidité (« IF »), également connu sous les noms Melt Flow Rate (« MFR ») ou Melt Index (« MI »), est une méthode communément utilisée dans l'industrie des plastiques pour la caractérisation des matériaux thermoplastiques. Elle permet d'estimer leur extrudabilité. 25 Il s'agit d'une méthode thermomécanique en sollicitation statique : une pression constante est appliquée à la matière, à une température donnée. L'indice de fluidité, ou « grade MFI », à chaud, mesure, en unités arbitraires, la masse écoulée à travers une filière cylindrique d'une matière thermoplastique à l'état « fondu » (état fluide ou déformable), dans des conditions définies de température et 30 de pression (ici poids). Ce critère fournit des informations sur les possibilités de transformation de la matière. Cette mesure renseigne par ailleurs sur la masse moléculaire moyenne de l'échantillon, qui est reliée à la résistance mécanique de la matière. L'indice de fluidité est inversement relié à la masse moléculaire. Un échantillon de MFI élevé (40, par exemple) sera facile à mettre en forme, mais aura une résistance mécanique relativement faible. Dans des modes de réalisation, le polyéthylène présente un point MFI compris entre 1 et 100 (2,16 kg, 210 °C). Dans des modes de réalisation, le polyéthylène présente un point MFI compris entre 3 et 18 (2,16 kg, 190 °C). Dans des modes de réalisation, le polyéthylène présente un point MFI compris entre 6 et 15 (2,16 kg, 190 °C). Dans des modes de réalisation, le thermoplastique comporte majoritairement 10 du polypropylène. Dans des modes de réalisation, le polypropylène présente une densité comprise entre 0,8 et 0,92. Dans des modes de réalisation, le thermoplastique comporte majoritairement un copolymère de polypropylène et d'éthylène. 15 La présente invention vise, selon un deuxième aspect, un procédé de réalisation d'une pièce rotomoulée, qui comporte : une étape d'introduction d'un mélange de thermoplastique et d'au moins un agent antistatique de type éthoxylé comportant, dans sa composition, un radical lauryle et 20 une étape de rotomoulage dudit mélange. La présente invention vise, selon un troisième aspect, une pièce rotomoulée qui comporte du thermoplastique et d'au moins un agent antistatique de type éthoxylé comportant, dans sa composition, un radical lauryle. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé et de cette 25 pièce rotomoulée étant similaires à ceux de la matière plastique objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la 30 description qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier du dispositif de détection d'intrusion objet de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une molécule chimique d'un agent antistatique éthoxylé, la figure 2 représente, schématiquement, un procédé de rotomoulage objet de la présente invention et la figure 3 représente, schématiquement, une pièce rotomoulée objet de la présente invention. DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l'échelle. La matière plastique pour rotomoulage objet de la présente invention comporte un thermoplastique et au moins un agent antistatique de type ethoxylé 10 comportant, dans sa composition, un radical lauryle. On rappelle que l'éthoxylation est un procédé industriel dans lequel l'oxyde d'éthylène (C2H40) est ajouté à des alcools et phénols. En éthoxylation industrielle, un alcool est traité avec de l'oxyde d'éthylène en présence d'un catalyseur, qui est en général de l'hydroxyde de potassium (KOH), 15 dans un réacteur qui est pressurisé avec de l'azote et chauffé à environ 150 °C. Typiquement cinq à dix unités d'oxyde d'éthylène sont ajoutées à chaque alcool, produisant la réaction suivante : ROH + n C2H40 R(OC2H4)n0H Les alcools éthoxylés et les phénols sont d'importants surfactants tensioactifs 20 non ioniques. Ils disposent, à la fois, d'une queue lipophile, R dans l'équation ci-dessus, et d'un groupe de tête relativement polaire, (0C2H4)nOH dans l'exemple ci-dessus. La quantité d'oxyde d'éthylène et le temps de réaction déterminent le « degré d'éthoxylation » (la valeur de n dans l'équation ci-dessus), laquelle détermine les 25 propriétés du produit tensioactif éthoxylé. L'oxyde d'éthylène, de formule chimique C2H40, ou 1,2-époxyéthane, oxyde de diméthylène, oxacyclopropane, ou encore oxiranne est un composé organique, le plus simple de la classe des époxydes. C'est un éther cyclique. Préférentiellement, la matière plastique comporte, en outre, un composé 30 compatibilisant, par exemple des polymères et surtout des copolymères. Dans des modes de réalisation, le thermoplastique comporte majoritairement du polyéthylène, préférentiellement de densité comprise entre 0,9 et 0,97. Dans des modes de réalisation, le polyéthylène présente un point MFI compris entre 1 et 20 (2,16 kg, 190 °C), 1 et 100 (2,16 kg, 210 °C), préférentiellement entre 3 et 18 (2,16 kg, 190 °C) et, encore plus préférentiellement entre 6 et 15 (2,16 kg, 190 °C). Dans d'autres modes de réalisation, le thermoplastique comporte majoritairement du polypropylène, préférentiellement de densité comprise entre 0,8 et 0,92. Dans d'autres modes de réalisation, le thermoplastique comporte majoritairement au moins un copolymère de polypropylène et d'éthylène. On observe, en figure 1, une représentation de NLAURYLDIETHANOLAMINE, agent antistatique 10 de type alkylamine éthoxylé 10 comportant, dans sa composition, un radical lauryle 12. Deux terminaisons OH 14 et 16 finissent des branches comportant deux atomes de carbone. Son numéro CAS (« Chemical Abstracts Service number » en terminologie anglo-saxone) est 1541-67-9. Préférentiellement, l'ensemble des agents antistatiques de type éthoxylé du 15 mélange comporte au moins 75 %, en masse, d'un tel agent antistatique à radical lauryle, plus préférentiellement, au moins 90 %, en masse, encore plus préférentiellement, au moins 98 %, en masse, d'agent antistatique à radical lauryle et, encore plus préférentiellement, au moins 99 %, en masse. Les inventeurs ont déterminé que plus l'agent antistatique éthoxylé comportait 20 d'agent antistatique à radical lauryle, meilleur était le résultat, en terme de réduction de la quantité de pores par unité de surface. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé est majoritairement du type laurylamide. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte 25 au moins un composé lauryle éthoxylé avec un niveau d'éthoxylation supérieur ou égal à un. Dans des modes de réalisation, l'agent antistatique de type éthoxylé comporte au moins un composé lauryldiéthanolamide éthoxylé avec un niveau d'éthoxylation supérieur ou égal à un. 30 En faisant varier la queue lipophile, on affine les propriétés de diffusion dans la matrice de thermoplastique puisque l'affinité est modifiée. Préférentiellement, la matière plastique comporte entre deux cents et trois cents fois plus de thermoplastique que d'agent antistatique de type éthoxylé. La figure 2 illustre un mode de réalisation particulier du procédé de réalisation d'une pièce rotomoulée objet de la présente invention. Ce procédé comporte : une étape 20 d'éthoxylation d'au moins un agent antistatique à radical lauryle, - une étape 22 de mélange d'un thermoplastique, par exemple sous forme de poudre ou de granulés, de chaque agent antistatique éthoxylé et d'au moins un agent compatibilisant, une étape 24 d'introduction du mélange dans un moule pour rotomoulage, une étape 26 de rotomoulage du mélange dans le four, de manière connue en soi et une étape 28 de démoulage de la pièce rotomoulée objet de la présente invention. Le mélange considéré ici est ainsi celui des composants de la matière plastique objet de la présente invention, telle qu'exposée en regard de la figure 1. La figure 3 représente une pièce rotomoulée 30 qui comporte du 15 thermoplastique et au moins un agent antistatique de type ethoxylé comportant, dans sa composition, un radical lauryle. REVENDICATIONS1. Matière plastique pour rotomoulage, caractérisée en ce qu'elle comporte un thermoplastique et au moins un agent antistatique (10) de type éthoxylé comportant, dans sa composition, un radical lauryle. 2. Matière plastique selon la revendication 1, dans laquelle l'agent antistatique (10) de type éthoxylé comporte au moins 75 %, en masse, d'agent antistatique lauryle. 3. Matière plastique selon la revendication 2, dans laquelle l'agent antistatique (10) 10 de type éthoxylé comporte au moins 90 %, en masse, d'agent antistatique lauryle. 4. Matière plastique selon la revendication 3, dans laquelle l'agent antistatique (10) de type éthoxylé comporte au moins 98 °A), en masse, d'agent antistatique lauryle. 15 5. Matière plastique selon la revendication 4, dans laquelle l'agent antistatique (10) de type éthoxylé comporte au moins 99 %, en masse, d'agent antistatique lauryle. 6. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'agent antistatique (10) de type éthoxylé est majoritairement du type lauryldiéthanolamide 20 éthoxylé. 7. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'agent antistatique (10) de type éthoxylé est majoritairement du type laurylamine éthoxylé. 25 8. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'agent antistatique (10) de type éthoxylé est majoritairement du numéro CAS (« Chemical Abstracts Service number » en terminologie anglo-saxone) 1541-67-9. 9. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'agent 30 antistatique (10) de type éthoxylé comporte au moins un composé lauryle éthoxylé avec un niveau d'éthoxylation supérieur ou égal à un. 10. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'agent antistatique (10) de type éthoxylé comporte au moins un composé lauryldiéthanolamide éthoxylé avec un niveau d'éthoxylation supérieur ou égal à un. 11. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 10, qui comporte entre deux cents et trois cents fois plus de thermoplastique que d'agent antistatique (10) de type éthoxylé. 12. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 11, qui comporte, en outre, 10 un composé compatibilisant. 13. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 12, dans laquelle le thermoplastique comporte majoritairement du polyéthylène. 15 14. Matière plastique selon la revendication 13, dans laquelle le polyéthylène présente une densité comprise entre 0,9 et 0,97. 15. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 12, dans laquelle le thermoplastique comporte majoritairement du polypropylène. 20 16. Matière plastique selon la revendication 15, dans laquelle le polypropylène présente une densité comprise entre 0,8 et 0,92. 17. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 12, dans laquelle le 25 thermoplastique comporte majoritairement un copolymère de polypropylène et d'éthylène. 18. Matière plastique selon l'une des revendications 1 à 17, dans laquelle le polyéthylène présente un point MFI compris entre 3 et 18 (2,16 kg, 190 °C). 30 19. Matière plastique selon la revendication 18, dans laquelle le polyéthylène présente un point MFI compris entre 6 et 15 (2,16 kg, 190 °C). 20. Procédé de réalisation d'une pièce rotomoulée (30), caractérisé en ce qu'il comporte - une étape (24) d'introduction d'un mélange de thermoplastique et d'au moins un agent antistatique de type éthoxylé comportant, dans sa composition, un radical lauryle et - une étape (26) de rotomoulage dudit mélange. 21. Pièce rotomoulée (30), caractérisée en ce qu'elle comporte du thermoplastique et au moins un agent antistatique de type ethoxylé comportant, dans sa composition, un radical lauryle.