Etude de l'Ã©laboration de matÃ©riaux composites PVC/bois Ã partir de ...

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III. Etude du vieillissement climatique des composites PVC/bois Nom Composés Concentration (%) PVC grade K-wert 67 et 73 82,5% Modifiants choc (acrylique) 4,0% PVC rigide Stabilisants (à base de Pb) 5,1% Dioxyde de titane 4,0% Carbonate de calcium 4,3% PVC grade K-wert 57 et 67 79,3% Matrice 3 Modifiants choc (acrylique) 4,8% Stabilisants (Ca/Zn) 4,0% Carbonate de calcium 11,9% Tableau III.1. Composition du PVC rigide et de la matrice utilisée pour la fabrication des composites. Les additifs utilisés pour stabiliser le matériau vis-à-vis de la dégradation photochimique ont été choisis en collaboration avec notre partenaire industriel. Il s’agit de screeners (écrans UV). Egalement utilisés pour la protection des plastiques, du bois et/ou des WPC : - le dioxyde de titane (rutile)[2], - l’oxyde de zinc[11], - le noir de carbone[12], - et l’aluminosilicate polysulfuré (qui sera nommé « pigment bleu »)[10]. L’utilisation de stabilisants UV est peu fréquente pour le PVC : les HALS (Hindered Amine Light Stabilizer) en particulier, stabilisants classiques du PP et du PE, ont été écartés. Par contre, rappelons que la photodégradation des composites PVC/bois est initiée par celle de la lignine du bois, ce qui nous a amené à tester également un anti-oxydant d’origine végétale : l’acide gallique. En effet, ce polyphénol est stable aux températures de mise en forme et accessible commercialement en grande quantité. Les différentes formulations testées sont présentées dans le Tableau III.2. Des informations plus précises sur chaque additif utilisé sont présentées dans la Partie Expérimentale. 120
III. Etude du vieillissement climatique des composites PVC/bois N°échantillon 34 Composition (%) (en parts pour 100 parts de PVC (entre parenthèses)) PVC rigide Matrice 3 100 (dont 4,0% de TiO 2 ) 35 100 Fibres de bois 37 60 40 38 40 60 TiO 2 40 55,6 40 4,4 (10) ZnO 41 55,6 40 2,2 (5) 2,2 (5) Noir de carbone 42 54,4 40 4,3 (10) 1,3 (2,94) Pigments bleus 43 54,5 40 4,3 (10) 0,6 (1,47) 0,6 (1,47) Acide gallique 44 54,4 40 4,3 (10) 1,3 (2,94) Tableau III.2. Compositions des formulations réalisées pour l’étude du vieillissement climatique accéléré des composites. Les chiffres entre parenthèses correspondent à la concentration en parts (pour 100 parts de PVC). Le procédé de mise en forme des composites est identique à celui présenté au paragraphe II.3 (Figure III.1). Il s’agit de l’extrusion à l’échelle semi-industrielle permettant d’utiliser des fibres de bois présentant un taux d’humidité compris entre 4 et 6% (utilisation d’une extrudeuse CINCINNATI Fiberex T58 à bivis coniques). Le compound 1 a été fourni par notre partenaire industriel. Les agents de protection photochimique ont d’abord été mélangés à ce compound à température ambiante et basse vitesse pour former le compound 2 qui a ensuite été inséré dans la trémie d’alimentation de l’extrudeuse avec les fibres de bois partiellement sèches. Le mélange a enfin été extrudé sous forme de profilés creux à 35 kg.h -1 (Figure III.2). On obtient alors des produits finis qui ont subi un vieillissement climatique accéléré. PVC Photostabilisants & écrans Fibres végétales Humidité: 4-6% Additifs Mélange haute vitesse 110°C Mélange Compound 1 Compound 2 basse vitesse Extrusion Produit fini Figure III.1. Procédé d’élaboration des composites avant leur vieillissement climatique. Pour chaque formulation, 50 kg de matière ont été extrudés. Les éprouvettes destinées aux différents tests mécaniques et de vieillissement climatique accéléré ont été découpées sur les parties supérieures et inférieures des profilés. 121
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