Brevet FR2160637A1 — publié le 19730629

Au sujet des travaux sous-marins pour transporter dans l'eau les matériaux nécessaires pour la construction d'un parc sous-marin, on a ressenti ces dernières année le besoin d'outils flottants pour faciliter le déplacement des matériaux lourds. Des substances dont le poids spécifiques est inférieur à celui de l'eau, par exemple du bois et des matières expansées sont employées habituellement pour de tels outils flottants. Toutefois, ces substances ont l'inconvénient d'absorber progressivement de l'eau, ce qui a pour effet d'augmenter leur poids spécifique, de sorte que finalement elles perdent la faculté d'être employées pour des outils flottants. Il est connu, d'autre part, de faire usage pour la pêche d'un article creux en matière plastique qui est employé comme bouée. D'une manière générale, on fabrique une telle bouée en donnant tout d"abord à une ébauche en matière plastique une forme semi-sphérique et en assemblant ensuite entre elles deux demi-sphères pour former un ensemble creux. Ces articles plastiques creux n'ont qu'une faible tendance à perdre leur flottabilité en raison de leur inaptitude à absorber de l'eau pendant une longue période de temps. Toutefois, de tels articles s'aplatissent sous l'action de la pression de l'eau quand ils s'enfoncent profondément dans l'eau et par conséquent ils ne conviennent pas en tant qu'outils sous-marins flottants. En conséquence, il existe dans le domaine des travaux sous-marins une demande d'outils flottants ayant un poids spécifique minimal , qui résistent à l'aplatissement quand ils sont employés en eau profonde et qui ne subissent aucune modification de poids spécifique pendant de longues périodes de temps. On a déjà fait de nombreuses recherches de matériaux convenant pour des outils flottants et l'on a découvert qu'une composition comprenant des matières plastiques et des microballons vitreux était légère et remarquable pour ce qui concerne sa résistance mécanique.Toutefois, l'utilisation de cette composition dans une tentative faite pour l'obtention d'articles creux à partir de cette composition a rencontré des difficultés ; le microballon vitreux a un poids spécifique qui est tellement différent de celui des matières plastiques que les microballons et les matières plastiques ne peuvent pas être mêlés pour former le mélange homogène qui est nécessaire pour la fabrication d'articles ayant une composition bien déterminée. En conséquence, l'un des buts principaux de l'invention est de fournir un procédé pour la fabrication d'articles creux ayant une composition bien déterminée à partir d'une composition comprenant des microballons vitreux et des matières plastiques. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé pour la fabrication d'articles creux ayant une épaisseur uniforme et un bel aspect de surface, une résine non saturée de polyester étant utilisée en tant que matière plastique. Un autre but de l'invention est de fournir des outils flottants, destinés à Autre utilisés dans un transport sous-marin, ces outils étant constitués par les articles creux précédemment mentionnes. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on charge des matières plastiques liquides ou en poudre, dans lesquelles sont dispersés de manière homogène des microballons vitreux, facultativement avec des fibres de verre, dans des matrices creuses divisées ayant une forme intérieure qui correspond à la forme extérieure du produit final, on chauffe les matières plastiques tandis qu'on fait tourner biaxialement les matrices divisées autour de deux axes de rotation perpendiculaires entre eux et se croisant à peu près à la partie centrale des matrices divisées en vue de fixer les matières plastiques uniformément sur la paroi intérieure des matrices divisées. pour former un article creux et à refroidir ensuite cet article. Les termes "microballons vitreux" utilisés ci-dessus désignent des microparticules creuses d'une matière vitreuse obtenue en cuisant une substance minérale composée d'une manière prédominante par des silicates tels que le "Shirasu" (terre vitreuse volcanique provenant du District de Kynshu , Japon) par de la poudre de pierre ponce et par de la perlite, pour permettre à la substance de mousser. On peut citer, comme illustrant de tels microballons vitreux, par exemple le microballon, le ballon "Shirasu" , la perlite ayant moussé. On peut utiliser comme matières plastiques,dans le procédé de l'inventionsou bien des résines thermoplastiques, ou bien des résines thermotraitables. Des exemples de résines thermoplastiques sont le polyéthylène, le polypropylène et le polystyrène. Comme exemples de résines thermotraitables, on peut citer les résines de polyester non saturé, les résines phénoliques et les résines époxy. Ces matières plastiques peuvent titre utilisées sous la forme d'un liquide ou d'une poudre. Le taux du mélange des matières plastiques avec les microballons vitreux peut varier suivant l'utilisation des articles creux et par conséquent il n'est pas limité spécifiquement. Toutefois, d'une manière générale, on choisit de préférence, le taux du mélange par volume de matière plastique avec les microballons vitreux dans l'inter- valle de 2 : 8 à 9 : 1 quand on emploie les résines thermoplastiques ou dans l'intervalle de 6 : 4 à 9 : 1 quand on emploie les résines thermotraitables. Il a été constaté que l'on peut obtenir un produit possédant des propriétés améliorées quand on utilise des fibres de verre coinjointement avec les microballons vitreux. Dans ce cas, la proportion de fibres de verre peut varier d'une manière telle que le volume total des microballons vitreux et des fibres de verre peut varier dans les limites de l'intervalle de 2 : 8 à 9 : 1, basé sur le volume des matières plastiques. Etant donné que les microballons ont un poids spécifique qui est faible, il est généralement difficile de les disperser d'une manière homogène dans les matières plastiques liquides thermotraitables. Dans un tel cas, il est nécessaire d'incorporer les matières plastiques antérieurement avec un produit d'addition ayant un effet épaississant, tel qu'un agent thixotrope,pour augmenter la viscosité des matières plastiques modérément,et de mélanger ensuite avec elles les microballons vitreux pour obtenir une dispersion mélangée de manière homogène. Quand on utilise, comme matière de moulage, dans l'invention, une résine de polyester non saturé , il est essentiel d'employer la résine en même temps qu'un agent thixotrope.Le terme d'agent thixotrope est utilisé ici pour désigner une substance qui présente une viscosité relativement petite dans le système fluidifié mais une viscosité extrèmement élevée dans le système stationnaire. Une telle substance est connue et comprend par exemple le produit du commerce dénommé aérosol. Conformément aux études faites, il a été établi quedans le cas où l'on procède au moulage d'une résine de polyester non saturé sans se servir en même temps d'un agent thixotrope, la qualité des articles creux résultants n'est pas bien déterminée, particulièrement en épaisseur, bien que variable suivant le degré de viscosité, de sorte qu'il a été toujours impossible d'obtenir dans ces conditions des produits de valeur au point de vue commercial. Au contraire, l'emploi simultané de l'agent thioxotrope conformément à l'invention pour le moulage d'une résine de polyester non saturé sert à protéger d'une manière presque complète la qualité des articles creux résultants contre l'influence défavorable provenant de la viscosité variable de la résine et à permettre la production d'articles creux de haute qualité ayant une épaisseur bien déterminée. La proportion d'agent thixotrope utilisé dans la présente invention peut varier suivant la viscosité de la résine à utiliser et, par conséquent, elle n'est pas spécifiquement limitée, Toutefois, d'une manière générale, la proportion de l'agent thixotrope est choisie dans l'intervalle de 1 à 10 pour cent en poids (elle est de préférence de 2 à 5 pour cent en poids),proportion basée sur la matière de moulage que constitue la résine de polyester non saturé. Quand la quantité d'agent thixotrope devient inférieure à 1 pour cent en poids, l'effet thixotrope sur le mélange se trouve perdu. D'un autre côté , quand on emploie l'agent thixotrope en une quantité dépassant 10 pour cent en poids, cela ne donne aucune augmentation de l'effet et apporte piutat un inconvénient économique. De préférence, on fera varier d'une manière adéquate la proportion d'agent thixotrope suivant la viscosité de la résine utilisée. L'agent thixotrope sera utilisé en petite quantité quand la résine aura une viscosité élevée et en grande quantité quand la résine aura une faible viscosité. On peut déterminer facilement la quantité maximale d'agent thixotrope au moyen d'un simple essai.Dans le cas, où c'est une résine de polyester non saturé qui est soumise conJointement avec l'agent thixotrope à I'opération de moulage tournant, ltaptitude au moulage de la résine de polyester non saturé est remarquaclement améliorée par l'action particulière de l'agent thixotrope. Les résines de polyester non saturé utilisées dans la présente invention comprennent différents polyesters non saturés thermotraitables généralement utilisables en tant que matières de moulage pour ce type et ne sont pas limitées spécifiquement. Habituellement, un produit de déshydrocondensation d'un alcool divalent et d'an acide dibasique non saturé, qui peut être remplacé partiellemenr par un acide dibasique saturé, est utilisé sous la forme d'une solution dans un monomère vinylique. L'opération de moulage dans la présente invention est une variante des procédés de moulage dits procédés de moulage rotatif et elle consiste à charger une matière de moulage dans des matrices creuses divisées ayant la forme souhaitée, à fermer hermétiquement les matrices'à chauffer la matière pendant que les machines tournent autour de deux axes de rotation rectangulaires qui se croisent , à fixer la matière uniformément sur la paroi intérieure des matrices par un mouvement complexe de ces axes de rotation et à parvenir ainsi au moulage de la matière. L'aptitude des matières au moulage dans ce procédé de moulage rotatif est affectée d'une manière générale par la température de moulage et par la viscosité des matières plastiques.Toutefois, dans le procédé suivant l'invention, il est possible de commander la viscosité du mélange plastique, en tant que matière de moulage, dans une mesure appropriée en réglant la quantité de microballons vitreux à ajouter à la matière plastique de sorte que l'aptitude du mélange plastique au moulage est avantageusement maintenue dans une mesure optimale. Ce point particulier constitue l'un des grands mérites techniques de la présente invention. Dans le cas où des matières thermoplastiques sont utilisées dans le procédé suivant la présente invention, on peut exécuter l'opération de moulage en mélangeant de manière homogène des matières plastiques en poudre avec des microballons vitreux par des moyens mécaniques, en chargeant le mélange dans des matrices métalliques d'une machine à mouler rotative biaxiale, et en moulant ensuite le mélange au moyen d'une fusion obtenue par un chauffage. Dans le cas ou sont utilisées des matières plastiques thermotraitables, on peut exécuter l'opération de moulage suivant l'invention en ajoutant aux matières plastiques des microballons vitreux et une quantité déterminée d'un catalyseur de traitement, et en moulant ensuite le mélange plastique à la température ambiante ou à une température élevée.Dans la mise en pratique de l'invention, l'emploi de matières plastiques liquides nécessite, ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, l'emploi simultané d'un agent thixotrope en tant que produit d'addition. Les articles creux obtenus conformément au procédé suivant la présente invention ont une structure transversale dans laquelle les microallons vitreux sont dispersés d'une manière homogène dans la couche plastique formant une paroi enveloppante. Contrairement ix articles creux de la technique antérieure, les articles creux suivant l'inven- tion ont une résistance mecanique et une ténacité qui sont excellentes et néanmoins ils sont très légers0 En conséquence, les articles creux suivant ltinvention résistent à une déformation et à une destruction par des forces extérieures et ils ont des qualités telles que leur rapport de contraction au moulage est petit, tandis que leur effet adiabatique est grand. Hien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrit ci-dessus à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10/ Procédé pour la fabrication d'articles moulés légers creux ayant une composition définie et une épaisseur uniforme, procédé caractérisé en ce qu'on charge un liquide ou une matière synthétique pulvérulente contenant une dispersion homogène de microballons vitreux, le cas échéant avec des fibres de verre, dans une matrice en deux parties de forme intérieure correspondant à la forme extérieure de l'article désiré, on chauffe la matière synthétique tout en imprimant à la matrice une rotation biaxiale autour de deux axes rectangulaires se croisant au centre, de manière à fixer la matière plastique en une couche d'épaisse#r unifcrme sur la paroi intérieure pcur former l'article creux désiré 2 / Ar-ticle moulé creux obtenu par application du procédé de la revendicaticn l, tel qu'outil flottant pour travaux sous-marins.