Brevet FR2013196A1 — publié le 19700327

La présente invention concerne un procédé de fabrication de produits cellulaires thermoplastiques, désignés ci-après sous le terme "mousse", à partir de résines thermoplastiques. 5 On utilise largement la mousse de polyéthylène dans les gaines isolantes pour câbles, fils électriques, etc... en raison de ses qualités d'imperméabilité à l'eau et d'isolation. Pour fabriquer cette mousse à partir de polyéthylène, on a recours d'une manière classique aux fluorures d'hydrocarbure, etc... à 10 bas point d'ébullition, tel le fréon comme agent d'expansion. Selon cette méthode, cependant, le coût de la fabrication est plus élevé car l'agent d'expansion est cher. Il existe un autre procédé classique utilisant un agent d'expansion solide tel que 1'azobisisobutyronitrile mais ce procédé présente comme incon-15 vénient d'altérer la viscosité du polyéthylène fondu rendant difficile l'obtention de produits expansés. Cependant, d'autres procédés tels que ceux utilisant de manière additive un peroxyde organique très connu comme agent réticulant ou utilisant des rayofls radiaux immédiatement après la formation de mousse pour réticuler 20 le polymère, ne peuvent empêcher l'élévation du coût des produits. Ce qui précède concerne la manière de préparer une mousse de polyéthylène selon les procédés antérieurs. Dans cette perspective bien qu'il soit certainement préférable de donner priorité à la qualité dans le cas de produits classiques moulés de polyé- , 25 thylène, on utilise habituellement des charges ou des composés analogues pour réduire davantage le coût de fabrication de ceux-ci. En particulier, en ce qui concerne les matériaux d'emballage et les différents récipients qu'on a été amené à produire, en grandes quàn-^ tités depuis peu, il est nécessaire du point de vue économique d'u-30 tiliser une certaine charge en quantité maximale telle que l'on n'altère pas considérablement les propriétés essentielles du polyéthylène en soi lorsque les produits destinés à être emballés ou . le contenu desdits récipients sont de bas prix. La demanderesse a donc recherché des charges pouvant être 55 utilisées dans la fabrication de produits moulés à partir de résines thermoplastiques et a trouvé ce qui était inattendu que certains sulfates de calcium à bas prix et très facilement disponibles sont utilisables comme charges et, après des expériences ultérieures 69 24429 2 2013196 répétées, a trouvé que l'on peut utiliser le dihydrate de sulfate de calcium et 1'hémihydrate de sulfate de calcium parmi les sulfates de calcium pour fabriquer des produits thermoplastiques cellulaires. La présente invention est basée sur ces découvertes. 5 En d'autres termes, la présente invention concerne une méthode de fabrication de produits cellulaires thermoplastiques, qui est caractérisée par les étapes suivantes :on comprime un mélange préparé à partir de résines thermoplastiques, de dihydrate de sulfate de calcium ou d'hémihydrate de sulfate de calcium, et 10 des additifs nécessaires dans un moule tout en le fondant dans un domaine de température allant de 120 à 250°C ; et ensuite on le libère de la compression rapidement en le détachant dudit moule. Le dihydrate de sulfate de calcium utilisé dans la présente invention, obtenu soit à partir de gypse chimique de syn-15 thèse, soit comme sous-produit, peut être utilisé comme le gypse naturel, tandis que 1'hémihydrate de sulfate de calcium est obtenu en convertissant le gypse précédent par calcination. Le moyen le plus économique consiste cependant à utiliser le dihydrate de sulfate de calcium disponible en grandes quantités comme sous--20 produit de l'industrie du phosphore. La proportion appropriée de dihydrate de sulfate de calcium ou d'hémihydrate de sulfate de calcium que l'on.doit utiliser dans la présente invention est de 25 à 250 parties en poids environ pour 100 parties en poids de résine thermoplastique utilisée et-ëlle peut-variée à 25 l'intérieur du domaine défini selon la densité du produit. Dans le cas de la présente invention, l'effet moussant obtenu en utilisant 1'hémihydrate de sulfate de calcium est légèrement inférieur à celui que l'on obtient avec le dihydrate de sulfate de calcium. On admet que la différence résulte d'écarts du taux d'humidité des 30 sulfates de calcium respectifs utilisés. On remarque de plus que, en ce qui concerne le moulage, on peut utiliser tout procédé tel que le moulage par compression, par injection,, etc... en tenant compte de la théorie précédente. De plus, en ce qui concerne le refroidissement des produits moulés, le refroidissement par im-35 mersion dans l'eau augmente bien plus la quantité de mousse que le refroidissement à l'air. Dans le cas où l'on effectue le moulage comme ci-dessus, par addition du dihydrate de sulfate de calcium ou de 1'hémihydrate de sulfate de calcium à une résine thermoplastique, de fines gouttes BAD ORIGINAL 69 24429 3 2013196 d'eau de cristallisation existant dans le mélange fondu se vaporisent par suite de décompression rapide et d'augmentation de volume de celles-ci qui en résulte et de ce fait le mélange moulé est expansé, formant ainsi un matériau aéré ayant une structure 5 interne constituée de fines cellules. On peut conduire de manière appropriée le développement des produits thermoplastiques cellulaires au moyen de la température de chauffe et des différences de pression au moment du moulage par compression. Le produit thermoplastique obtenu selon la présente in-10 vention est caractérisé en ce que la partie proche de la surface de celui-ci forme une couche délicate et la partie interne forme une couche de structure fine et expansée, et par suite, ce produit présente des caractéristiques non seulement d'avoir un poids léger propre aux matériaux expansés, mais aussi d'avoir une résistance 15 accrue, du fait de ladite couche superficielle délicate, et de plus d'avoir de très bonnes propriétés de résistance à l'eau. En conséquence, il convient très bien pour l'emballage de matériaux. Des exemples de modes de mise en oeuvre de l'invention sont donnés ci-après. 20 Exemple 1: Moulage par compression Proportions des constituants: polyéthylène 55 %■ caoutchouc éthylène-propylène 5 % CaS0^.2Hg0 40 % 25 On mélange les composants précédents en respectant leurs proportions et on pulvérise le tout dans un broyeur à 2 tambours (189 mm de diamètre, L = 200 mm, rapport du nombre de tours par minute 16/19). Ensuite, on introduit le matériau pulvérisé dans une enceinte de 200 mm x 400 mm x Jmm et on le soumet à un moulage par 30 compression dans les conditions suivantes. température de moulage 150°C pression de moulage lOOkg/cm c temps de compression 20 s. temps de décompression 0,5 s. jusqu'au rétablissement de la pression ^ atmosphérique. Matières moulées obtenues: volume du matériau au moment de l'introduction 240 cm^ 40 volume après 1'expansion 750 ciP 69 24429 4 2013196 Exemple 2: Moulage par injection Proportions des constituants: polyéthylène 17 $ caoutchouc éthylène-propylène 3 % 5 CaS04.2H20 80 % On mélange les composants précédents dans les proportions ci-dessus avec un mélangeur de type Henshell, et ensuite on moule dans une boîte mesurant 400 mm x 400 mm x 250 mm et de 3 mm d'épaisseur avec une presse pour moulage à injection du type 10 à piston avec passage direct et, 1'injection terminée, ce moule est détendu avant de refroidir les produits moulés. température de la résine 2j50°C pression d'injection 200kg/cm essai de la charge de compression 320kg 15 Matières moulées obtenues: volume du matériau au moment de _ l'introduction 1700cnr volume après l'expansion 5800cm^ Exemple 3: Moulage par compression (dans le cas où l'on emploie le 20 poly(chlorure de vinyle). Proportions des constituants: poly(chlorure de vinyle) 49,5 % phtalate de dibutyle 2,1 % stéarate de zinc 2,1 % 25 rosine (améliore la viscosité) 1,2 % caoutchouc styrène-butadiène 5*1 % CaSOi^HgO 40 % On pulvérise un mélange de la composition ci-dessus dans un broyeur à 2 tambours (89 mm de diamètre, L = 200 mm, rapport du 50 nombre de tours par minute 16/19). Ensuite, on introduit le matériau pulvérisé dans une enceinte de 200 mm x 400 mm x 3 "mm et on le soumet à un moulage par compression dans les conditions suivantes. température de moulage l80°C p pression de moulage 120kg/cm 35 temps de compression 20 s. temps de décompression 0,5 s. jusqu'au rétablissement de la pression atmosphérique. Matériaux moulés obtenus: 40 volume du matériau au moment de l'introduction 240cnr volume après l'expansion 680cm^ 69 24429 5 2013196 Exemple 4: Moulage par compression (dans le cas où l'on emploie du polystyrèn^. Proportions des constituants: avec un broyeur à deux tambours (89 mm de diamètre, L = 200 mm, rapport du nombre de tours par minute 16/19). Ensuite, on intro-10 duit le produit pulvérisé dans une endeinte de 200 mm x 400 mm x 1mm et on le soumet à un moulage par compression dans les conditions suivantes. 5 CaSO^.1/2H20 polystyrène caoutchouc styrène-butadiène 55 % 5 % 40 % On mélange la composition ci-dessus et on la pulvérise 15 température de moulage pression de moulage temps de compression temps de décompression 210°C I40kg/cm2 20 s. 0,5 s jusqu'au rétablissement de la pression atmosphérique. 20 Matériaux moulés obtenus: volume du matériau au moment de l'introduction volume après moulage 69 24429 6 2013196 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de produits thermoplastiques^ cellulaires caractérisé en ce que l'on prépare un mélange à partir d'une résine thermoplastique et de dihydrate de sulfate de calcium- 5 à l'intérieur d'un moule tout en le fondant par chauffage à 120-250°C, et en ce que l'on décomprime ensuite rapidement le composé par relâchement dudit moule. 2 - Procédé de fabrication de produits thermoplastiques cellulaires caractérisé en ce que 1'on prépare un mélange uniforme 10 à partir de résine thermoplastique et d'hémihydrate de sulfate de calcium à l'intérieur d'un moule tout en le fondant par chauffage à 120-250°C, et en ce que l'on décomprime ensuite rapidement le composé par relâchement dudit moule. 3 - Procédé de fabrication de produits thermoplastiques 15 cellulaires selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la résine thermoplastique est le polyéthylène. 4 - Procédé de fabrication de produits thermoplastiques cellulaires selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la résine therlnoplastique est le chlorure de polyvinyle. 20 5 - Procédé de fabrication de produits thermoplastiques cellulaires selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la résine thermoplastique est le polystyrène.