Brevet FR2132118A1 — publié le 19721117

'2132118 L'invention concerne un procédé de préparation d'objets moulés tels que plaques, profiles, tuyaux, gaines ou feuilles à partir de charbon. L.n possibilité de transJ'orner des charbons en objets, comme " des r.iatièrcs plastiques, a déjà été indiquée par F. Fischer, O.iiorn et H. Kiister dans le journal "rSrennstoff-Cheïiîie", 1 ~i ( 19')'+), page 327, dans le cas des limites. 11 ressort d'un travail de C. Kroger et G. DrinJciiiann publié dans le journal "Dremstoff-Chemie", vol. i|8 (1967), ->;0 6» pages 173-184 et N° 7, pages 198-206, que la force de 10 liaison des charbons purs est trop faible pour permettre d'obtenir des corps moulés utilisables même par pressage à des températures élevées. Les corps moulés refroidis ne possèdent pas une résistance en flexion suffisante. Par exemple, s'il est vrai que les résistances en compression les plus élevées obtenues avec un charbon conte- o 15 nant 32 c.. de constituants volatils atteignent 600 à 800 kg/cm"-, les résistances en flexion sont par contre extrêmement faibles. En outre, les corps moulés éprouvent lors du refroidissement des variations dimensionnelles considérables. I.e but de 11 invention est de fabriquer des corps moulés de 20 haute résist;mce à la compression et à la flexion à partir de charbon, et de produire par ce moyen des corps moulés aux dimensions prescri Los. Selon l'invention, .on.mélange intimement les charbons avec environ 10 à 30 en poids d ' élastomères sous forme de poudre, d'é-25 niulsion ou de solution, et l'on façonne ce mélange à des températures de i 00 à 2:50°C. Il est avantageux de broyer au préalable le charbon au—dessous de 200 microns. l'our l'exécution du procédé de l'invention, on peut envisager, par exemple, les élastomères suivants : caoutchouc naturel, isoprè-30 ne, néoprt.-ne, chloroprène, polvbutadiène et copolyrabres de ces élastomères, le cas échéant en mélange avec le polystyrène et le polyacry! oni tri le. On répartit les élastomères fie façon aussi homogène .que possible dan;-; les charbons finement broyés, l'our cela, dans le cas on lo's élistomèrcs sont utilisés sous forme de poudre, 5") on les :r>' iari/T; de fa cou 'îo:nogèiie au charbon à In ' e;npé r-J tn re ambiante, r* ~a J oi.ieii t. 1 une grosseur de grains inférieure à L'OO microns. On peut cependant aussi les ajouter au charbon sous forme de solution ou d ' émui sioru '"et l.y dernière façon d'opérer est particulièrement indiquée pour tous les types de caoutchoucs naturels ou ;0 synthétiques que l'on peut se procurer sous forme de latex de BAD ORIGINAL COPY 72 10813 2132118 caoutchouc. On élimine le solvant ou l'eau de l'émulsion par chauffage au cours du mélange. Le mélange obtenu peut se travailler avec toutes les presses usuelles, telles que presses à estamper, boudineuses, extrudeuses 5 ou presses d'injection. Avec ces machines, on peut travailler le mélange à des températures relativement basses, d'environ 100 à 250°C. Il est recommandé de relâcher la pression pendant un bref moment au cours du pressage, pour permettre aux gaz éventuellement libérés de s'échapper librement. 10 On peut en général améliorer la résistance des corps moulés de l'invention en incorporant au mélange brut environ 1 à 10 en poids d'un produit thermoplastique, tel que Nylon, Perlon, polyéthy-lène, polypropylène, chlorure de polyvinyle, polytétrafluoréthylène, polyuréthannes et leurs copolymères. Les polymères peuvent eux aus-15 si être mélangés au charbon sous forme de poudre, de préférence également de moins de 200 microns. On peut aussi les ajouter au charbon sous forme de solution ou d'émulsion. Dans ce cas, il est également utile d'éliminer totalement ou en grande partie du mélange, avant le façonnage, le solvant ou l'eau» 20 On peut dans de nombreux cas améliorer l'aptitude à la trans formation du mélange, en lui ajoutant environ 0,5 à 3 /« de soufre. Ces faibles additions de soufre peuvent également augmenter la résistance des corps moulés. Le moulage par compression du mélange brut peut être en géné-25 ral facilité par addition de plastifiants utilisés habituellement pour la transformation des matières plastiques, à raison de 2 à 7 et de préférence de 4 à 5 ;■> du poids de charbon. On peut utiliser comme plastifiants : le phtalate de dinonyle, le phtalate de dibu-tyle, le phtalate de dioctyle, le phtalate de diméthyléthvlène, le 30 phtalate de dibutyléthylène, le phtalate de dicyclohexyle, le phtalate de benzyle et de butyle, l'adipate de benzyle et d'octyle, l'ester tributylique de l'acide trimellitique, l'ester trioctylique de l'acide trimellitique, l'ester tétrabutylique de l'acide pyro-mellitique et l'ester tétraoctylique de l'acide pyromellitique. 35 II se produit une augmentation importante de la résistance en flexion des corps moulés suivant l'invention, lorsqu'on ajoute au mélange brut avant le façonnage 5 à 40 V" en poids de matières fibreuses inertes. Des matières appropriées sont, par exemple, l'amiante, la laine de verre et les fibres de carbone. Ces mélanges 40 peuvent eux aussi être transformés tant sur des presses que sur des 72 10813 3 • 2132118 extrudeuses ou dos machines d'injection comme les matières thermo-plastiques pures. Le tableau suivant donne une vue d'ensemble de la fabrication de corps moulés suivant l'invention» Constituants Elastomères Polymères N° volatils jo en poids ",o en poids *++ 1 38 '}b 15 BA 2 » 10 BA 5 3 " 12 BA 4 éthylène 4 "9 BA+ 4 fo PVC t ! ** 5 25 io 20 BS 6 » 15 % BS++ 5 $ poly- propylène 7 " 14 % BS » 3 II II II 9 18 % 25 ''/a de^^ 5 /ô poly- néoprène éthylène 10 " 22 > de " / % + neoprene 11 11 » 11 12 6 /'o 20 '/o de caout- 7 f" poudre chouc naturel de nylon 12, " " » 14 42 ';i 10 i> d'iso- 6 1 ^ 11 H + H 1 g h H + + 11 Soufre 0,5 > 2,0 i> Matières fibreuses par rapport au mélange 20 de fibres d1 amiante 10 c/o de fibres de verre Résistance à la flexion 200 le g/cm2 2 IO " 390 " 240 " 180 " 2 10 » 1,0 15 /" de laine de roche 220 270 2 10 3,0 £ 35 /'u de fibres de nylon 5 /'ù de fibres de coton 220 330 170 230 220 1,0 % 11 5 /b de fibres d1 amiante 230 290 72 10813 5. 2132118 * Copolymère butadiène-acrylonitrile ** Copolymère butadiène-styrène + Dissous dans un solvant *** Caoutchouc synthétique Du Pont ++ Suspension Les exemples non limitatifs suivants sont donnés à titre d'il— 5 lustration supplémentaire de l'invention. L'XE?lPLE 1 . On broie à une grosseur de grains inférieure à 100 microns, 80 parties en poids d'un charbon flambant contenant 38,7 de constituants volatils, et on les mélange de façon homogène à 20 parties IO en poids d'un copolymère butadiène-acrylonitrile en émulsion aqueuse et à 2 parties en poids de soufre, à la température ambiante» On introduit dans une presse à estamper, chauffée au préalable à 210°C, 400 g de ce mélange, et on les façonne en six minutes suivant le programme ci-après : 15 (a) première et deuxième minute avec une pression de 150 kg/ 2 cm , puis environ cinq à dix secondes d'aération, (b) troisième et quatrième minute avec une pression de 300 kg/ 2 cm , puis environ cinq à dix secondes d'aération, (c) cinquième et sixième minute avec une pression de 3°0 kg/ 2 20 cm , puis expulsion du corps moulé hors de l'outil de presse à 210°C. Pour des dimensions de 200 x 200 X 8 mm, les plaques obtenues présentent les caractéristiques mécaniques,thermiques et électriques suivantes : 2 25 Résistance à la compression = 1000 kp/cm O Résistance à la flexion G"jr = 250 kp/cm'" Dureté Shore 90 - 95 3 Densité apparente p =1,3 g/cm 30 Coefficient de conductibilité . thermique A =0,37 kcal/m h grad — 1 ^4- «—1 Conoiuctivité de courant continu }C = ~ • 10 (Ohm . cm) Facteur c!e per.uittivité : Fartie réelle > >, =7,5 - 5,5 (à 800 - iO^Hz) f 35 Angle de pertes J~ = 0,07 - 0,06 (à 800—10 IIz) Module d'élasticité E = 10.000 - 15«000 km/'cm^ 72 10813 2132118 EXEMPLE 2. On broie à une dimension de grains inférieure à 80 microns, 70 parties en poids d'un charbon contenant 18 de constituants volatils et les mélange à 20 parties en poids d'un copolymère buta-5 diène-styrène en poudre et à 7 parties en poids de polyéthylène, jusqu'à obtention d'un mélange fluide d'une grosseur moyenne de grains d'environ 1 mm. On introduit ce mélange dans une extrudeuse et le plastifie. L'extrudeuse possède trois zones de chauffage réglées aux étages de 10 températures suivantes : 1er étage (zone d'entrée) 120°C 2ème étage (domaine intermédiaire) 150°C 3ème étage (tête de filière) 120°C Suivant la tête de filière, on peut fabriquer des baguettes 15 rondes sans fin des diamètres les plus divers ou des feuilles d'épaisseurs diverses. En utilisant une filière ronde de 6 mm de diamètre, on obtient des baguettes rondes très flexibles ayant une ré- * - 2 sistance à la traction S", =0,9 kg/mm et une résistance à la 2 compression 6~"c = 300 kg/cm . 20 EXEMPLE 3 « On introduit dans une extrudeuse à quatre zones de chauffage à l'état de mélange fluide, par exemple sous forme de poudre ou de granulé, un mélange constitué de 70 cto de charbon gras (25 ;j de constituants volatils), 17,5 c/° de néoprène, 2,5 )b de soufre et 10 c,6 25 de chlorure de polyvinyle. Les zones de chauffage sont t- glées aux températures suivantes : 1ère zone 160 - 190°C 2ème zone 180 - 210°C 3ème zone 150 - 170°C 30 4ème zone 100 — 120°C. Suivant la forme des filières utilisées, on obtient des baguettes rondes, des tuyaux ou des profilés de toute espèce. 2 Résistance à la flexion / 2 compression 35 EXEMPLE On mélange intimement un charbon flambant contenant 43 de constituants volatils, d'une grosseur de grains de 10 à 90 microns, avec 15 % d'un copolymère butadiène-styrène, 5 /> de polyéthylène et 2 ^ de soufre. La grosseur moyenne de grains du mélange est de 100 72 10813 n l • 2132118 à 150 microns. On incorpore à ce mélange 20 % de fibres de verre pendant environ cinq à dix minutes, et on le presse à l'état de plaques sur une presse à estamper à 230°C. Les plaques refroidies possèdent une o T résistance à la compression XT~ - l)~j0 le," cm" et une résistance à c la flexion 0" = 200 kg/cm". EXb. iPLi. 3 • un broie hr) parties en poids d'une lignite brute du bassin riiénan à une dimension de particules inférieure à ÎOQyuu et les mé-10 lange avec 20 parties en poids d'un copolymère butadiène-acryloni-trile (Perhunan N), 10 ';-j de PVC (ilostalit) et 5 d'un plastifiant tel que le phtalate de butyle ou le Palatinol Ail à chaud jusqu'à l'obtention d'un mélange homogène» Le matériau obtenu peut être transformé à l'aide d'une extrudeuse en produits semi-fins tels que 15 des barres, des tubes, des profilés. Les températures de transformation dans 1'extrudeuse sont réglées comme suit : 1 - Zone d'entrée 90 - 110°C 2 - Domaine intermédiaire 120 - 160°C 3 - Tête de filière 10 - 110°C. 20 Les objets extrudés ont un comportement purement thermoplasti que, c'est-à-dire qu'ils peuvent être transformés ou traités comme on le désire. XI est également évident que le matériau peut être moulé par injection. Le matériau extrudé est élastique et peut subir aisément des 25 transformations. Il peut êt.re soudé et travaillé mécaniquement (il peut être scié, fraisé, foré, etc), et possède une résistance à la O traction de l'ordre = 1,0 kg/mnT"» 72 10813 8. 2132118 - REVENDICATIONS. - 1 - Procédé de préparation d'objets moulés à partir de charbon caractérisé en ce qu'on mélange au charbon environ de 10 à 30 ';■> en poids d'élastomères sous forme de poudre, d'émulsion ou de solu- 5 tion, et en ce qu'on façonne ce mélange à 100-250°C sous pression. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange de 1 à 10 en poids de polymères. 3 - Procédé suivant la revendication 1. ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on ajoute en outre au mélange de 0,5 à 3 ',■> de 10 soufre. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange de 5 à 40 en poids, par rapport au mélange brut, de matières fibreuses inertes. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à h, 15 caractérisé en ce que l'on ajoute au mélange de 2 à 7 et de préférence de 4 à 5 fi en poids d'un plastifiant par rapport au poids de charbon.