Brevet FR3105976A1 — publié le 20210709

La présente invention concerne une composition de matière, comprenant : i) un polymère à terminaison hydroxyle réticulé par un composé du bore ; et ii) un thermoplastique. La présente invention concerne également un procédé de préparation de la composition de matière. La composition de matière de la présente invention comprend un polymère à terminaison hydroxyle réticulé par un composé du bore qui peut rendre la matière étirable et non collante. Un thermoplastique est alors utilisé pour améliorer l’étirabilité et rendre la composition de matière facile à modeler. COMPOSITION DE MATIÈRE ET PROCÉDÉ DE PRÉPARATION DE CELLE-CI La présente invention concerne le domaine des matières pour les jeux et activités des enfants, par exemple en classe, et pour le modelage, et elle porte plus particulièrement sur une composition de matière et sur un procédé pour la préparation de celle-ci. ARRIERE-PLAN Les matières pour les jeux et activités des enfants et pour le modelage sont, par exemple, la pâte à modeler, une pâte à modeler de polymère à base de silicone connue sous le nom de « Silly Putty », une pâte à modeler ultra légère, etc. Ces matières sont utilisées pour des jouets depuis plus de 30 ans. Cependant, la pâte à modeler a une mauvaise odeur et contient des conservateurs qui peuvent rester sur les mains étant donné qu’elle est collante cependant il n’est pas facile de maintenir la forme. Le « Silly Putty » devient trop mou pour le modelage et n’est pas facile à modeler. La pâte à modeler ultra légère se rétracte après séchage étant donné que la teneur en eau est de plus de 40 %. RÉSUMÉ DE LA DIVULGATION Sur la base de ceci, il est nécessaire de proposer une composition de matière non collante et étirable qui est facile à modeler. A cet effet, la présente invention concerne d’abord une composition de matière, comprenant : i) un polymère à terminaison hydroxyle, réticulé par un composé du bore ; et ii) un thermoplastique ayant un point de fusion inférieur à 100°C. Dans l’un des modes de réalisation, le polymère à terminaison hydroxyle peut être au moins l’un parmi l’alcool polyvinylique (PVA) et une huile de silicone à terminaison hydroxyle, le PVA étant utilisé pour une composition de matière hydrosoluble et l’huile de silicone à terminaison hydroxyle étant utilisée pour une composition de matière liposoluble Dans l’un des modes de réalisation, le thermoplastique est la polycaprolactone (par exemple numéro de CAS : 24980-41-4). Dans l’un des modes de réalisation, une quantité en poids du thermoplastique par rapport à la composition de matière est de 1 à 60 %. Dans l’un des modes de réalisation, une quantité en poids du thermoplastique par rapport à la composition de matière est de 5 à 60 %. Dans l’un des modes de réalisation, la composition de matière comprend en outre 1 à 10 % en poids d’une charge réduisant la densité. A titre d’exemple d’une telle charge, on peut citer celle commercialisée sous la marque Dicaperl ® . Dans l’un des modes de réalisation, la composition de matière est hydrosoluble, et une quantité en poids du bore par rapport à la composition de matière est inférieure à 0,1 %. Dans l’un des modes de réalisation, la composition de matière est liposoluble, et une quantité en poids du bore par rapport à la composition de matière est de 0,6 à 0,8 %. La présente invention concerne également un procédé de fabrication de la composition de matière ci-dessus, comprenant les opérations consistant à : introduire dans un mélangeur le composant i) : un polymère à terminaison hydroxyle, réticulé par un composé du bore, et le composant ii) : un thermoplastique ; mélanger le composant i) et le composant ii) pour obtenir le mélange. Dans un mode de réalisation particulier, le procédé comprend en outre les opérations consistant à : ajouter dans le mélangeur une charge réduisant la densité et la mélanger avec le mélange des composants i) et ii) à la température ambiante. La composition de matière de la présente invention comprend un polymère à terminaison hydroxyle, réticulé par un composé du bore, qui peut rendre la matière étirable et non collante. Un thermoplastique est alors utilisé pour améliorer l’étirabilité et rendre la composition de matière facile à modeler. BRÈVE DESCRIPTION DU DESSIN est un organigramme du procédé de préparation de la composition de matière conformément à un mode de réalisation particulier. est un organigramme du procédé de préparation de la composition de matière conformément à un autre mode de réalisation particulier. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après en détail plusieurs modes de réalisation préférés avec référence au dessin annexé. Cependant, l’invention peut être mise en œuvre sous de nombreuses formes différentes et n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits ici. Au contraire, le but de fournir ces modes de réalisation est de faciliter une meilleure compréhension de la présente invention. Sauf indication contraire, tous les termes techniques et scientifiques utilisés ici ont la même signification que celle couramment comprise par l’homme du métier du domaine concerné par la présente invention. La terminologie utilisée ici dans la description de la présente invention est choisie dans le but de décrire des modes de réalisation spécifiques seulement et n’est pas destinée à limiter la portée de l’invention. L’expression « et / ou » telle qu’utilisée ici comprend au moins l’un des objets énumérés associés. Une composition de matière de la présente invention comprend : i) un polymère à terminaison hydroxyle, réticulé par un composé du bore, et ii) un thermoplastique ayant un point de fusion inférieur à 100°C. Le polymère à terminaison hydroxyle a réagi avec un composé du bore à haute température pour former un composé réticulé qui est un polymère à terminaison hydroxyle réticulé par un composé du bore. Le polymère à terminaison hydroxyle réticulé par un composé du bore existait dans la matière souple pour le malaxage (comme le « Silly Putty », la pâte à modeler ultra légère etc.). Cette sorte de matière peut être utilisée directement comme composant de la composition de matière de la présente invention. Le polymère à terminaison hydroxyle réticulé par un composé du bore peut rendre la composition de matière étirable et non collante. Dans un mode de réalisation préféré, le polymère à terminaison hydroxyle est au moins l’un parmi l’alcool polyvinylique (PVA) et une huile de silicone à terminaison hydroxyle, le PVA étant utilisé pour une composition de matière hydrosoluble et l’huile de silicone à terminaison hydroxyle étant utilisée pour une composition de matière liposoluble. Dans le but d’améliorer l’étirabilité de la composition de matière et la rendre facile à modeler, un thermoplastique est ajouté, d’où il résulte que la composition de matière a tendance à rester agrégée et le mélange conserve sa forme pendant longtemps après le modelage. Il doit être entendu que les thermoplastiques sont des matières plastiques à bas point de fusion. Dans ce contexte, de préférence, les thermoplastiques sont des matières plastiques à bas point de fusion, ayant un point de fusion inférieur à 100°C pour faciliter le façonnage de la composition de matière. Il est concevable que toutes les matières plastiques à bas point de fusion peuvent être utilisées dans cette invention. De façon davantage préférée, le thermoplastique est la polycaprolactone (Numéro de CAS : 24980-41-4, point de fusion entre 40 et 60°C). Dans un mode réalisation préféré, une quantité en poids du thermoplastique par rapport à la composition de matière est de 1 à 60 %. De façon davantage préférée, une quantité en poids du thermoplastique par rapport à la composition de matière est de 5 à 60 %. L’addition de thermoplastique améliore la performance d’allongement de la composition de matière. Grâce à l’amélioration de la performance d’allongement, la composition de matière a tendance à rester agrégée plus facilement et peut conserver sa forme pendant longtemps après avoir été façonnée. Dans le but d’empêcher la composition de matière de devenir trop molle pour le modelage et de retourner à sa viscosité initiale après une période de temps, une charge réduisant la densité est ajoutée. Cependant, une haute teneur en charge réduisant la densité rend la composition de matière instable, peu ou pas étirable et difficile à modeler. Dans un mode de réalisation préféré, la composition de matière comprend en outre 1 à 10 % en poids de charge réduisant la densité. Pour des raisons de santé et de sécurité, le rapport du bore ne peut pas être trop important ; cependant, si la composition de matière ne comprend pas de thermoplastique, une grande quantité de bore est nécessaire. La composition de matière contient moins de bore en raison de l’addition de thermoplastique. Dans un mode de réalisation préféré, si la composition de matière est hydrosoluble, une quantité en poids du bore par rapport à la composition de matière est inférieure à 0,1 %, par exemple, elle peut être de 0,07 à 0,09 % ; si la composition de matière est liposoluble, une quantité en poids du bore par rapport à la composition de matière est de 0,6 à 0,8 % et le bore solubilisé est inférieur à 1200 ppm. Comme illustré sur la , qui est un organigramme d’un procédé de préparation de la composition de matière conformément à un mode de réalisation, ce procédé comprend les opérations consistant à : ajouter dans un mélangeur un polymère à terminaison hydroxyle et le maintenir à 60°C. ajouter dans le mélangeur de l’acide borique en solution ; mélanger et chauffer jusqu’à 130°C pendant 2 heures ; refroidir à 60°C ; ajouter un thermoplastique dans le mélangeur ; mélanger et refroidir. Dans un mode de réalisation préféré, entre les étapes 5) et 6), le procédé comprend en outre l’opération consistant à ajouter une charge réduisant la densité avant le mélange final. Comme illustré dans , qui est un organigramme d’un procédé de préparation de la composition de matière selon un autre mode de réalisation, ce procédé comprend les opérations consistant à : dissoudre du PVA dans de l’eau à 60°C et refroidir jusqu’à la température ambiante ; mélanger la solution de PVA avec un composé du bore pour former un gel de PVA ; ajouter une charge réduisant la densité, un thermoplastique ; mélanger et refroidir. A présent l’invention va être illustrée par des modes de réalisation spécifiques. La composition de matière comprend deux formes étant appelées dans ce qui suit pâte à modeler thermoplastique 1 (liposoluble / jamais sèche) et pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble / sèche à l’air). En premier, nous avons comparé une pâte à modeler ultra légère et la pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble) de la présente invention comme suit : A) parties en poids des ingrédients de la pâte à modeler ultra-légère 2 à 4 parties en poids de charge réduisant la densité ; 7 à 10 parties en poids de PVA ; 40 à 50 parties en poids d’eau ; 0,5 à 0,9 parties en poids de teneur en bore (substance dite « extrêmement préoccupante ») ; Autres. « Autres » dans A représente du glycérol et de la farine de maïs. Dans certains modes de réalisation, il peut y avoir 1 à 20 parties en poids de glycérol et 1 à 20 parties en poids de farine de maïs. B) parties en poids des ingrédients de la pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble) 4 à 6 parties en poids de charge réduisant la densité ; 7 à 10 parties en poids de PVA ; 20 à 30 parties en poids d’eau ; 40 à 50 parties en poids de thermoplastique ; 0,07 à 0,09 partie en poids de teneur en bore (moins de 0,1 partie en poids pour respecter la réglementation sur les substances extrêmement préoccupantes) ; Autres. « Autres » dans B représente du glycérol et de la farine de maïs. Dans certains modes de réalisation, il peut y avoir 1 à 20 parties en poids de glycérol et 1 à 20 parties en poids de farine de maïs. Les avantages de la pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble) sont les suivants : 1) Vitesse de séchage : étant donné que la teneur en eau a été réduite (réduction de 50 %), la vitesse de séchage est plus rapide (la moitié du temps de séchage). La pâte à modeler ultra légère nécessite deux jours de séchage à l’air, tandis que la pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble) nécessite seulement un jour. 2) Le % de retrait a été réduit de 40 % à 20 % en raison de la faible teneur en eau. La pâte à modeler ultra légère s’est rétrécie de 40 % après séchage, tandis que la pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble) s’est rétrécie de moins de 20 % après séchage. 3) La teneur en bore a été réduite de 0,5 % à moins de 0,1 %. Le bore est une substance extrêmement préoccupante et est interdit par l’UE et devrait être inférieur à 0,1 %. Le bore joue un rôle important dans la formulation pour stabiliser l’ensemble du système. Pour la pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble), 0,1 % de bore est suffisant pour stabiliser. 4) Une faible densité pour la pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble) peut être formée. Un % trop élevé de charge réduisant la densité augmentera la dureté du produit final. Le thermoplastique peut réduire la dureté de telle sorte que le produit final de pâte à modeler thermoplastique 2 (hydrosoluble) est de plus faible densité que la pâte à modeler ultra légère normale. Ensuite, nous avons comparé la pâte à modeler « Silly Putty » et la pâte à modeler thermoplastique 1 (liposoluble) de la présente invention comme suit : C) parties en poids des ingrédients de la pâte à modeler « Silly Putty » 80 à 95 parties en poids d’huile de silicone 1,5 à 5 parties en poids de teneur en bore (le bore solubilisé est supérieur à 1200 ppm et ne satisfait pas la partie 3 de la norme EN 71 de règlementation pour les jouets) ; Autres. « Autres » dans C représente du glycérol et de la farine de maïs. Dans certains modes de réalisation, il peut y avoir 1 à 20 parties en poids de glycérol et 1 à 20 parties en poids de farine de maïs. D) parties en poids des ingrédients de la pâte à faible densité 2 à 6 parties en poids de charge réduisant la densité ; 60 à 90 parties en poids d’huile de silicone ; 2 à 5 parties en poids de glycérol ; 1,2 à 4 parties en poids de teneur en bore (le bore solubilisé est supérieur à 1200 ppm et ne satisfait pas la partie 3 de la norme EN 71 de règlementation pour les jouets) ; Autres. « Autres » dans D représente de la farine de maïs. Dans certains modes de réalisation, il peut y avoir 1 à 20 parties en poids de farine de maïs. E) parties en poids des ingrédients de la pâte à modeler thermoplastique 1 (liposoluble) Moins de 4 parties en poids de charge réduisant la densité ; 40 à 60 parties en poids d’huile de silicone ; 40 à 50 parties en poids de thermoplastique ; 0,6 à 0,8 partie en poids de teneur en bore (le bore solubilisé est inférieur à 1200 ppm et satisfait la partie 3 de la norme EN 71 de règlementation pour les jouets) ; Autres. « Autres » dans E représente du glycérol et de la farine de maïs. Dans certains modes de réalisation, il peut y avoir 1 à 20 parties en poids de glycérol et 1 à 20 parties en poids de farine de maïs. Les avantages de la pâte à modeler thermoplastique 1 (liposoluble) sont les suivants : 1) La pâte à modeler « Silly Putty » deviendra trop molle pour le modelage en 1 à 3 minutes. La pâte à modeler « Silly Putty » ne peut pas jouer le rôle de pâte à modeler pour le modelage. La pâte à modeler thermoplastique 1 (liposoluble) ne deviendra pas trop molle pendant plusieurs semaines. 2) Modelage pour la pâte à modeler de faible densité et la pâte à modeler thermoplastique 1 (liposoluble) : La pâte à modeler de faible densité n’est pas adaptée au modelage. La pâte à modeler de faible densité sera trop dure pour que des enfants puissent jouer avec quand une charge réduisant la densité sera ajoutée en trop grande quantité. La dureté de la pâte de faible densité peut être réduite par addition de glycérol ou par réduction de la charge réduisant la densité. Cependant, la pâte deviendra collante par addition de glycérol ou elle deviendra trop molle pour le moulage par diminution de la charge réduisant la densité. 3) La teneur en bore a été réduite de 1,2 à 5 % à moins de 0,9 %. Uniquement la pâte à modeler thermoplastique 1 (liposoluble) peut satisfaire aux exigences de la partie 3 de la norme EN 71 de règlementation pour les jouets. Les modes de réalisation décrits ci-dessus sont plusieurs modes de réalisation de la présente invention, qui sont décrits en détail, mais ne devraient pas être interprétés comme limitant la portée de la présente invention. Il devrait être noté que l’homme du métier pourrait apporter diverses modifications et améliorations sans s’écarter du concept de la présente invention, lesquelles modifications et améliorations relèvent toutes de son étendue de protection. – Composition de matière, caractérisée par le fait qu’elle comprend : un polymère à terminaison hydroxyle, réticulé par un composé du bore ; et un thermoplastique ayant un point de fusion inférieur à 100°C. – Composition de matière selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le polymère à terminaison hydroxyle est au moins l’un parmi l’alcool polyvinylique (PVA) et une huile de silicone à terminaison hydroxyle, le PVA étant utilisé pour une composition de matière hydrosoluble et l’huile de silicone à terminaison hydroxyle étant utilisée pour une composition de matière liposoluble. – Composition de matière selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le thermoplastique est la polycaprolactone. - Composition de matière selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu’une quantité en poids du thermoplastique par rapport à la composition de matière est de 1 à 60 %. - Composition de matière selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu’une quantité en poids du thermoplastique par rapport à la composition de matière est de 5 à 60 %. - Composition de matière selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la composition de matière comprend en outre 1 à 10 % en poids d’une charge réduisant la densité. - Composition de matière selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la composition de matière est hydrosoluble et une quantité en poids du bore par rapport à la composition de matière est inférieure à 0,1 %. - Composition de matière selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la composition de matière est liposoluble et une quantité en poids du bore par rapport à la composition de matière est de 0,6 à 0,8 %. – Procédé de fabrication de la composition de matière telle que définie à l’une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu’il comprend les opérations consistant à : introduire dans un mélangeur le composant i) un polymère à terminaison hydroxyle, réticulé par un composé du bore et le composant ii) le thermoplastique ; mélanger le composant i) et le composant ii) pour obtenir le mélange. – Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu’il comprend en outre les opérations consistant à : ajouter dans le mélangeur une charge réduisant la densité et la mélanger avec le mélange des composants i) et ii) à température ambiante.