OBJET A PRISE EN MAIN AMELIOREE
La présente invention concerne des objets présentant une prise en main améliorée, et un procédé de fabrication des dits objets. On entend par prise en main (ou, de façon équivalente, tenue en main) d'un objet par une personne, le fait pour cette personne de lui communiquer, au moyen d'une ou des 2 mains, une impulsion et/ou des mouvements divers impliquant une certaine force, typiquement supérieure à 1 N. Cette force peut être soit le poids de l'objet, augmenté de la force liée à l'accélération que la personne désire communiquer à l'objet, soit la force de traction exercée par la personne qui se tient à l'objet dans le but d'assurer son propre équilibre. Il est important que, dans toutes ces situations, le contact entre l'objet et la ou les mains de la personne qui maintient le dit objet ou qui se tient au dit objet, soit facilité par une certaine adhérence, afin d'améliorer la préhension du dit objet et de limiter le risque de glisse de la main. On comprendra donc que l'on entend également signifier par prise en main d'un objet, le fait pour une personne de saisir cet objet par une de ses parties, le contact entre ladite partie et la main s 'opérant par la face interne de la main, y compris la paume, éventuellement par l'intermédiaire d'un gant. On peut donner comme exemples de situation où il est important d'avoir une bonne prise en main d'objets, le domaine de la manipulation des outils, et celui de tous les sports où l'action de jeu met en scène un objet dont la bonne tenue en main est primordiale pour assurer un bon résultat (tennis, golf, planche à voile, ski nautique). On comprend mieux ce fait en se référant à un sport particulier comme le tennis ou le golf, où on conçoit que le revêtement en cuir ou en caoutchouc déposé sur le manche de la raquette ou de la canne doit être anti-glissant de manière à mieux en assurer la prise par le joueur. On peut également citer comme exemple d'objet auquel une personne se tient, dans le but d'assurer son propre équilibre, la partie d'une planche à voile dénommée "wishbone" en langue anglaise. Dans un tel cas, afin d'obtenir une bonne adhérence, plusieurs méthodes ont été proposées dans le passé et des traitements de surface ont été développés. La demande de brevet WO 94/19414 préconise, par exemple, l'utilisation d'un mélange formé d'un copolymère éthylène-acétate de vinyle, d'un lubrifiant naturel ou synthétique et d'un agent tackifiant. Des émulsions contenant une résine tackifiante sur base polyoléfine (JP 08-17356) ou des polymères acryliques (brevet FR 2 192 567) ont également été proposés pour le traitement des surfaces.
Dans une optique différente, la fabrication d'un cuir synthétique à base de poudre de cuir, d'un liant et d'une résine tackifiante a été aussi envisagée. Par exemple, dans le brevet JP 04-077250 on a proposé la fabrication d'un cuir recomposé contenant 5 à 60 % de poudre de cuir et 40 à 95 % de résine synthétique. Dans tous les cas, si ces formulations permettent d'apporter une adhérence accrue à des substrats, elles présentent un certain nombre d'inconvénients, notamment liés au stockage du matériel concerné. Ainsi, ces formulations peuvent conduire à des problèmes d'encrassement accéléré du substrat, sur lequel les poussières vont rester collées ou à une adhérence non voulue de l'objet traité, sur d'autres objets stockés avec lui. II a par ailleurs été proposé d'utiliser des additifs de type polymères acryliques semi cristallins dans des adhésifs sensibles à la pression (PSA) (voir par exemple le brevet US 5 412 035 et R. Clarke et al., Adhesive âge 36, p. 39, Sept. 1993). L'incorporation dans ces systèmes de polymères acryliques semi cristallins porteurs de groupements latéraux du type chaînes alkyle longues (avec un nombre d'atomes de carbone supérieur ou égal à 12) permet d'obtenir des températures de fusion dans un domaine allant de 0 à 60°C. Au dessus de la température de fusion, le polymère adhère. En dessous de cette température, il n'adhère pas. Ce type de PSA avec une température de fusion de l'ordre de 30 °C est, par exemple, utilisé pour fixer des pansements sur la peau. Les pansements sont ensuite facilement enlevés par diminution de la température en dessous de 30°C. Ces documents ne suggèrent cependant nullement le problème de prise en main d'objets, tel que mentionné précédemment, qu'il s'agisse de manches de raquettes de tennis ou de wishbones de planche à voile. De plus, les structures chimiques utilisées ont l'inconvénient de n'être pas suffisamment résistantes à l'eau pour être employées utilement. De même, leur faible résistance à la transpiration, aux liquides corporels ou aux solvants limite leur intérêt dans les applications possibles autres que dans le domaine médical. Or dans le domaine des sports, il est important d'assurer une bonne prise en main des objets mentionnés précédemment y compris en milieu humide : qu'il s'agisse de la transpiration du sportif, ou, pour des sports d'extérieur, la pluie, ou encore s'agissant de la planche à voile, les embruns. II a maintenant été trouvé qu'il est possible d'obtenir des objets présentant une prise en main améliorée, même lorsque ceux-ci sont utilisés en atmosphère humide, et présentant également de remarquables propriétés de résistance à l'encrassement.
La présente invention concerne donc un objet présentant une tenue en main améliorée, dont au moins une partie destinée à être en contact avec une main est revêtue d'une quantité efficace d'un polymère comprenant outre une chaîne principale, des groupements latéraux perfluoroalkyle et des groupements latéraux alkyle, et présentant une température de fusion comprise entre 25 et 45 °C, de préférence entre 25 et 37 °C.
Les températures de fusion mentionnées dans le présent texte sont mesurées par calorimétrie différentielle à balayage en faisant le cycle suivant : montée en température de -30°C à + 130°C ; redescente en température de + 130°C à -80°C et seconde montée en température de -80°C à + 130°C, le tout avec une vitesse de 10°C/min. Le point de - fusion est mesuré au cours de la seconde montée en température. Au sens du présent texte, la température de fusion est la température la plus faible observée, correspondant au minimum d'un pic endothermique.
Les objets selon la présente invention offrent une excellente prise en main grâce à une bonne adhérence entre la main, ou la main revêtue d'un gant, et la partie concernée de l'objet, même par temps humide ou pluvieux. Lorsque la main est retirée de l'objet, celle-ci est avantageusement exempte de toute trace d'adhésif, et l'objet ne présente plus de propriétés adhésives. Ainsi, les objets selon l'invention présentent lorsqu'ils ne sont pas tenus en main, une très bonne résistance à l'encrassement, notamment par des poussières.
La structure de la chaîne principale du polymère peut être extrêmement variée, et peut être notamment de type polysiloxane, poly(méth)acrylique, polyvinylique, polystyrénique, polyester, polyphosphazène, polyamide, poly(méth)acrylamide.
On préfère comme chaîne principale une chaîne de type poly(méth)acrylique.
La longueur des groupements latéraux perfluorés est avantageusement de 5 à 20 atomes de carbone, de préférence de 7 à 15. On préfère les polymères dans lesquels les goupements latéraux perfluorés sont rattachés à la chaîne principale du polymère par un groupement divalent -(CH2)m- , m étant un entier compris entre 1 et 12, de préférence égal à 2.
Les groupements latéraux alkyle ont une longueur comprise entre 12 et 30 atomes de carbone, de préférence entre 14 et 20. Dans la chaîne principale du polymère mis en œuvre, on peut en outre introduire un motif ne portant pas de groupement latéral, tel qu'un motif de type N- méthylolacrylamide, éthylène ou chlorure de vinyle.
Selon une variante préférée des objets selon la présente invention, la partie de ces derniers qui est destinée à être en contact avec une main, est revêtue d'un polymère dans lequel la proportion des groupements latéraux de type perfluoroalkyle (exprimée en % de la totalité du nombre de groupements latéraux) est comprise entre 20 et 70 %, de préférence entre 30 et 60 % .
Enfin, les polymères mis en oeuvre ont avantageusement une énergie de tack mesurée à 35 °C comprise entre 1 et 1000 J/m2, de préférence entre 10 et 100 J/m2. On entend par énergie de tack l'énergie (rapportée à l'unité de surface), nécessaire à la séparation de 2 surfaces qui ont été mises en contact par l'intermédiaire d'un adhésif pendant un temps court, typiquement de quelques secondes et sous l'action d'une pression faible, typiquement de quelques dixièmes de mégapascals. Cette énergie est mesurée au
moyen d'un pégosimètre à prisme, en déterminant, à une température fixée, l'énergie nécessaire pour décoller une plaque d'aluminium traitée par ledit polymère, préalablement mise en contact avec le prisme en exerçant une pression de 0,35 MPa pendant une durée d'une seconde. Les objets selon l'invention sont de préférence choisis parmi les outils et les articles de sport tels que les raquettes de tennis, de tennis de table, de squash, de badminton, les clubs de golf, les wishbones de planches à voile, les volants de voitures. Dans la plupart des cas, la partie de ces objets destinée à être en contact avec une main est donc le manche. On préfère tout particulièrement les cannes de golf.
Les polymères mis en œuvre dans les objets selon l'invention sont préparés selon des méthodes bien connues de l'homme du métier. On peut citer notamment la co- polymérisation en solution ou en émulsion des monomères appropriés, ou encore la modification chimique de la chaîne principale d'un polymère, pour introduire les groupes latéraux fluoroalkyle et alkyle, faisant appel à des techniques de greffage.
La quantité de polymère dont est revêtue la partie de l'objet destinée à être en contact avec une main peut varier dans de larges limites. Elle est généralement comprise entre 0,05 et 100 g/m2 de la surface concernée, de préférence entre 0,25 et 20 g/m2.
La présente invention concerne également un procédé destiné à améliorer la prise en main d'objets, caractérisé en ce l'on applique sur la partie du dit objet destinée à être en contact avec une main une quantité efficace d'un polymère tel que défini précédemment.
Le polymère peut être appliqué au moyen de méthodes nombreuses et variables suivant la nature de support à traiter. Les polymères présentés en solution ou en émulsion peuvent être notamment déposés sur les supports par pulvérisation, par application au pinceau ou à la brosse, par trempage dans un bain. Pour certains supports, des méthodes plus spécifiques peuvent être utilisées comme, par exemple, le foulardage ou le dépôt sous forme de mousse pour les textiles ou le foulonnage pour le cuir. Il y a lieu généralement de procéder à un séchage qui peut être réalisé à une température allant de l'ambiante jusqu'à 200°C, mais on préfère sécher à température ambiante.
Le polymère est généralement appliqué au moyen d'un liquide comprenant de 0,5 à 10 % en poids du dit polymère.
Dans le cas d'une baisse sensible des performances, le traitement est parfaitement renouvelable par une nouvelle application. Des supports de toute nature peuvent être traités. On peut citer notamment les métaux, les tissus, les non-tissés, les plastiques, le cuir, le papier, les matériaux de construction, le bois.
Sans en limiter la portée, l'invention est maintenant illustrée par les exemples suivants dans lesquels les parties indiquées sont exprimées en poids, sauf indication contraire.
Dans ces exemples, la résistance à l'eau et l'oléophobie des supports traités sont évalués par les tests suivants.
Tests de résistance à l'eau :
Le test décrit dans la norme "American Association of Textile Chemists and Colorists (AATCC) Technical Manuel", test method 22 (1992) évalue la résistance au mouillage par l'eau des tissus traités. On verse d'une hauteur de 15 cm, par l'intermédiaire d'un entonnoir terminé par une pomme d'arrosage en aluminium, 250 ml d'eau sur l'échantillon de tissu tendu sur un cadre de diamètre 15,2 cm et incliné à 45°. Lorsque toute l'eau est déversée, on tapote le cadre sur une surface dure pour retirer l'eau en excès et on note visuellement le niveau de mouillage par rapport à une série de 6 valeurs indiquées sur une référence photographique publiée dans la norme. Le tableau indique la cotation du test en fonction du niveau de mouillage :
Tests d'oléophobie :
L'oléophobie est mesurée, sur les textiles, suivant le test décrit dans la norme "AATCC" Technical Manuel", test method 118 (1992) qui évalue la non-mouillabilité du substrat par une série de liquides huileux dont les tensions superficielles sont de plus en plus faibles. La cotation du substrat traité est définie comme la valeur du liquide test maximale qui ne mouille pas le support après un temps de contact de 30 secondes. Les liquides tests employés dans l'évaluation sont répertoriés dans le tableau suivant :
EXEMPLE 1
Dans un réacteur de 1000 parties en volume, chauffé par une double enveloppe thermostatee et muni d'une agitation à ancre et d'un réfrigérant à reflux, on a introduit:
- 425 parties d'acétate de butyle
- 47 parties d'un mélange d'acrylates poly fluorés de formule générale :
CnF2n+ ιC2H4O-CO-CH = CH2
(n est égal à 8, 10, 12 et 14 dans les rapports respectifs en poids de 63, 25, 10, et 2) et
- 28 parties de méthacrylate de stéaryle
Après inertage à l'azote et chauffage à 70 °C, on a initié la polymérisation par addition de 1,5 parties d'azo-2,2'-bis-isobutyronitrile. Après 6 heures de polymérisation, on a laissé refroidir et obtenu une solution limpide (SI) comprenant 15 % en poids de copolymère selon l'invention.
Ce copolymère a une énergie de tack de 16 J/m2 à 35 ° C, et de 0 J/m2 à 30°C. Il a un point de fusion de 35 "C.
A titre de comparaison, un homopolymère de méthacrylate de stéaryle a été préparé dans des conditions de synthèse identiques, et on a obtenu une solution (Sa) d' homopolymère. Le point de fusion du polyméthacrylate de stéaryle est de 33,6°C, comparable à celui du copolymère précédent.
On applique par pulvérisation les solutions (SI) et (Sa) sur le revêtement en caoutchouc d'une canne de golf, à raison de 10 g/m2 de polymère. On constate que la prise en main est effectivement améliorée.
On applique la solution (SI) sur une feuille de caoutchouc de 100 cm2 à raison de 10 g/m2. Cette feuille de caoutchouc est mise en contact avec une surface de sol normalement poussiéreux. On constate que la feuille de caoutchouc est peu encrassée.
Les propriétés de résistance à l'eau et aux solvants conférées par (SI) et (Sa) sont fort différentes. On applique par pulvérisation sur un tissu mélangé polyamide/coton les deux solutions diluées dans l'acétate de butyle jusqu'à une concentration de 1 % de polymère, correspondant à une quantité de polymère de 0,25 g/m2.
Après séchage, on obtient les résultats répertoriés dans le tableau suivant :
La cotation 0 du test d'oléophobie signifie que le substrat est mouillé par les 8 liquides test, c'est-à -dire que le substrat correspondant à cette cotation est moins oléophobe qu'un substrat de cotation 1 à 8.
EXEMPLE 2
Dans le même réacteur qu'à l'exemple 1, on a introduit : - 375 parties d'eau déminéralisée,
- 135 parties d'acétone,
- 13,2 parties de chlorure de triméthyl oléyl ammonium,
- 12,1 parties d'un mélange d'alkylphénols oxyéthylénés de HLB égal à 15,
- 136,8 parties du même mélange d'acrylates poly fluorés qu'à l'exemple 1, - 130,7 parties de méthacrylate de stéaryle,
- 14,9 parties de N-méthylolacrylamide en solution à 48 % dans l'eau, et
- 0,27 parties de n-dodécylmercaptan.
Après inertage à l'azote et chauffage à 65 °C, on a initié la polymérisation par addition de 2 parties de chlorhydrate d'azo-bis(amidinopropane). Après 3 heures de polymérisation, on a procédé à la distillation de l'acétone, puis on a dilué par de l'eau de manière à obtenir une émulsion à 20 % d'extrait sec.
Le copolymère ainsi synthétisé a un point de f sion d'environ 30°C.
Le revêtement obtenu a une énergie de tack de l'ordre de 12 J/m2 pour une température supérieure à 30°C alors qu'elle est nulle pour une température inférieure.
L' émulsion est appliquée par pulvérisation sur le revêtement en cuir du manche d'une raquette de tennis. Le séchage est réalisé en quelques minutes à température ambiante.
La raquette de tennis ainsi traitée présente une très bonne prise en main, y compris par temps de pluie, et une bonne résistance à l'encrassement par des poussières lors de son stockage à température ambiante. Les propriétés hydrophobes et oléophobes du manche de la raquette sont excellentes.