Brevet FR2001319A1 — publié le 19690926

Actuellement les matériaux plastiques expansés sont produits à partir d'un grand nombre de résines synthétiques pour obtenir des articles d'applications les plus diverses. La présente invention est relative, en particulier, à un procédé d'obtention d'un matériau expansé d'homogénéité élevée à partir de chlorur de polyvinyle. Plus précisément, l'invention se rapporte à un procédé d'obtention d'articles moulés en ce matériau en utilisant les opérations bien connues de la fusion et de l'injection. Ces articles présentent d'une part la spDngiosité et la légèreté caractéristiques des matériaux expansés, et d'autre part une homogénéité supérieure et de ce fait une souplesse inférieure ainsi qu'une superficie fortement résistante à l'abrasion, alliant ainsi les qualités d'un matériau expansé à celles d'un matériau plein. On sait actuellement que le chlorure de polyvinyle est largement utilisé pour la production de laminés ou pellicules fins ainsi que pour la production d'objets moulés par injection. On a déjà proposé également l'application de couches de chlorure de polyvinyle expansé sur des supports flexibles, par exemple sur du tissu, pour obtenir des articles essentiellement en plaques, doux, pliables, modelables ; cette application est effectuée au moyen du procédé connu sous le nom de "spreading", consistant à étendre une couche fine de pâte de chlorure de polyvinyle préparée et à refroidir à pression ambiante pour provoquer une expansion libre. Cette expansion du chlorure de polyvinyle est obtenue en introduisant dans une pâte formée de chlorure de polyvinyle, de plastifiants et de stabilisants de typo, connus,un additif gonflant à raison de trois à quatre parties en poids pour cent parties de chlorure de polyvinyle. Enfin on a tenté d'obtenir également des articles en matériau expansé , moulés par fusion et injection, toutefois sans obtenir des résultats positifs. En effet, dans le procédé de fusion et d'injection, la pâte de chlorure de polyvinyle est injectée dans le moule à une pression de l'ordre de 500 à 600 Kg/cm2 et on a constaté qu'à de telles pressions la capacité d'expansion est complètement annulée. En augmentant le pourcentage d'agent gonflant il n'a pas plus été possible d'obtenir un résultat positif, seule ayant été obtenue la formation de grosses cavité distribuées de manière non uniforme dans la structure de l'article terminé, en défi nitive avec une dégradation des caractéristiques du matériau proprement dit. On a enfin proposé d'utiliser un moule à volume variable ; dans ce cas le matériau est injecté lorsque le moule est à son volume minimal et à la fin de l'injection on provoque la dilatation du moule jusqu'à son volume maximal, afin de permettre l'expansion du chlorure de polyvinyle. Mise à part la complexité d'un tel dispositif qui ne semble pas applicable par aileurs à une forme quelconque de moule, les résultats obtenus n'ont également pas été satisfaisants. Or on a trouvé de façon inattendue qu'il est possible de produire par injection et fusion des articles en matériau expansé, présentant des caractéristiques optimales de porosité uniforme, de légèreté,de souplesse et de résistance, simplement en utilisant suivant l'invention une pâte de chlorure de polyvinyle avec une quantité minimale d'agent gonflant. En particulier, on a constaté que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque le pourcentage d'agentXest redut à moins de 1,5 et de préférence de 0,2 à 1 partie en poids pour 100 parties de chlorure de polyvinyle. Moyennant cette précaution, il est possible de procéder au moulage d'articles quelconques par fusion et injection, sans modification ou mesure particulière du procédé de fusion et d'injection. L'expansion est légèrement retardée et contenue, de sorte que à la fin de l'injection du matériau dans le moule, l'expansion se trasuit par la formation d'une écume plus dense, avec des alvéoles de très petite dimension en général inférieures à lmm de diamètre. Un effet ultérieur surprenant, obtenu au moyen du procédé cidessus, réside dans le fait que l'expansion ou bien la formation d'écume, est pratiquement limitée à la partie centrale, interne de l'article produit, tandis que les parties adjacents aux parois du moule sont en un matériau pratiquement compact. Ce matériau compact, ayant la forme d'une couche dont l'épaisseur est de l'ordre de quelques millimètres, constitue une espèce de croûte externe de l'article, fortement résistante aux efforts mécaniques. I1 convient de constater que la souplesse du matériau produit suivant l'invention, contrairement à ce qui se produit dans les matériaux expansés spongieux du commerce,/progressivement avec l'augmentation de la pression exercée sur le matériau. Ceci résulte d'une part du fait que le rapport entre le volume du matériau plas tique (chlorure de polyvinyle) et le volume des alvéoles est maintenant supérieur aux rapports généralement obtenus dans les matériaux expansés du commerce ; d'autre part on ~ astate également que les alvéoles ne communiquent pas de sorte que chacune d'elle est compressible dans le mesure ou le gaz qu'elle contient est compressible.Les pourcentages des composants usuels de la pâte de chlorure de polyvinyle à injecter ne sont pas critiques ; en général on peut adapter les chiffres suivants 100 parties en poids de poudre de chlorure de polyvinyle, 50 à 100 parties en poids de plastifiants, 4 à 8 parties en poids de stabilisants; seule la quantité d'agent gonflant doit être comprise dans les limites mentionnées plus haut de 0,2 à 1 partie en poids. Suivant l'invention on admet, bien que ce ne soit pas indispensable, l'adjonction d'agent retardateur de l'expansion. A titre indicatif on précise que, avec une poudre de chlorure de polyvinyle, par exemple d'un des types connus dans le commerce sous sous le nom de Vipla, Sicron, Solvic, Quirvil""Ravinil" se sont avérés efficaces par exemple les plastifiants suivants : le phtalate de dioctyle, le phtalate de dibutyle, ainsi que les stabilisants suivants : le stéarate dibasique de plomb, le sulfate tribasique de plomb, des complexes organiques du baryum-cadmium. Comme agerts gonflants, se sont avérés particulièrement avantageux, le"Genetron',' et le"Porofor-ADCM'.' Avec le procédé suivant l'invention on a déjà produit divers types d'articles. L'application au domaine des roues, par exemple des roues de bicyclettes, de voitures d'enfant et analogues, s'est avérée particulièrement intéressante. Ces roues sont produites dans des moules en anneaux suivant un profil quelconque choisi, soit en ce qui concerne le profil de la bande de roulement, soit en ce qui concerne le profil interne à donner à la jante. La spongiosité interne de ces roues pleines produit un degré de souplesse de lten- semble semblable à celui des pneumatiques connus, alors que la superficie externe compacte s'évère parfaitement efficace pour résister àl'abrasion due au roulement sur la chaussée. Une autre application intéressante est celle du domaine des poupées ; pour des dimensions normales d'un corps de poupée, le degré de souplesse du matériau produit suivant l'invention confère une douceur fortement semblable à celle du corps. Il va de soi que le champ d'application peut eAtre quelconque les conditions de l'injection ou de la préparation de la pâte de chlorure de polyvinyle peuvent être soumises à des modifications ou adaptations normales à la portée des spécialistes en rapport aux exigences de production d'articles unitaires, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé pour produire par injection des articles de chlorure de polyvinyle expansé, caractérisé en ce que la pâte de chlorure de polyvinyle à injecter contient, avec les additifs usuels plastifiant et stabilisant, un additif d'agent gonflant dont la proportion n'est pas supérieure àl,5 parties en poids pour 100 par tiesenpoids de chlorure de polyvinyle. 2) Procédé suivant le revendication 1, caractérisé en ce que la proportion d'agent gonflant est comprise, de préférence, entre 0,2 et 1 partie en poids pour 100 parties de chlorure de polyvinyle. 3) Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pâte de chlorure de polyvinyle contient en outre un agent retardateur de l'expansion. 4) Article produit dans un moule,par injection, au moyen du procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente une structure interne poreuse, avec des alvéoles de dimension inférieure à 1 mm de diamètre. 5) Article suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les alvéoles séparées présentent des parois étanches aux gaz. 6) Article suivant la revendication 4, caractérisé en ce que sa superficie externe est compacte et à peu près uniforme pour une épaisseur de l'ordre de quelques millimètres. 7) Article suivant les revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'une enveloppe annulaire continue pour jante de roue. 8) Article suivant les revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'il se présente sous forme de poupée.