Brevet FR2178759A1 — publié le 19731116

Le moulage par rotation est un procédé couramment utilisé dans l'industrie des matières thermoplastiques pour la fabrication d'objets creux. Les matériaux habituellement utilisés sont le polyethylène . le polypropylène . le chlorure de polyvinyle . les polyacétals . l'acêtobutyrate de cellulose Ils se présentent tous sous forme solide à la température ambiante, et il est donc nécessaire de les fluidifier par chauffage å une température supérieure å leur point de fusion, qui est relativement élevé. Le chlorure de polyvinyle qui peut etre employé encore sous forme de plastisol (dispersion aqueuse de chlorure de polyvinyle plastifié), nécessite toutefois un chauffage à plus de 2000C pour sa gélification.L'installation de mise en oeuvre d'un tel procédé doit donc comporter des moules métalliques bon conducteurs thermiques et des appareils de chauffage ou des échangeurs thermiques encombrants et coûteux pour amener la matière thermoplastique à l'état fon du ou à sa température de gélification. De plus, la mise en oeuvre du procédé exige une importante dépense d'énergie calorifique. La présente invention a pour objet un perfectionnement au procédé de moulage par rotation selon lequel, au lieu d'utiliser des matières thermoplastiques qui exigent nécessairement un chauffage pour les amener à l'état fluide et les maintenir dans cet état pendant tout le moulage, on met en oeuvre des compositions de résines plastiques réticulables à froid, liquides dans les conditions normales de température et de pression, et on utilise ces conditions pour le moulage. Comme résines plastiques répondant à ces caractéristiques, on peut mentionner notamment les polyuréthanes, les polyesters, et les polyépoxydes. Le mode opératoire de moulage par rotation est généralement le suivant On traite le moule avec un agent de démoulage, puis on y introduit la quantité nécessaire de polymère (ou prépolymère) liquide et de catalyseur de polymérisation. Le moule est ensuite fermé, puis mis en rotation selon deux axes perpendiculaires. Le polymère fluide vient recouvrir la totalité de la surface interne du moule, puis se polymérise. On maintient le système en rotation pendant tout le temps nécessaire à la polymérisation complète. On arrete alors la rotation du moule et on démoule l'objet obtenu. Toutefois, étant donné que l'on travaille à la température ordinaire, il est absolument nécessaire de régler d'une part, la viscosité de la composition de moulage, en fonction du moule et des vitesses de rotation dudit moule ou éventuellement du rapport des vitesses de rotation du moule, de façon à obtenir une bonne répartition de cette composition sur la paroi interne du moule, et d'autre part, la vitesse de polymérisation de ladite composition en agissant sur la taux de catalyseur mis en oeuvre pour obtenir soit une augmentation progressive de la viscosité soit une augmentation rapide de la viscosité au bout d'un certain temps. Dans la pratique, on fixera la viscosité initiale dans l'intervalle compris entre 50 et 500 poises. L'intérêt que présente le procédé perfectionné selon l'invention est évident du fait que l'appareillage de mise en oeuvre est notablement simplifié, tout le matériel de chauffage étant supprimé; de plus, il n'est plus nécessaire d'utiliser des moules métalliques bons conducteurs thermiques mais lourds et coûteux mais des moules en matériau léger (par exemple en polyesters renforcés de fibres de verre) faciles à réaliser et d'un prix de revient nettement moins élevé, de même la dépense en énergie calorifique devient nulle et il n'est pas non plus nécessaire de disposer d'une main-d'oeuvre hautement spécialisée. On illustre l'invention par les exemples non limitatifs qui suivent Exemple 1 La composition de polyuréthane de moulage est à deux composants A et B à mélanger au moment de l'emploi. Composant A Parties en poids Pluracol GP 430 (triol à chaîne courte, Ugine-Kuhlmann ) 70 Pluracol GP 3530 (triol à #ngue chaîne, Ugine-Kuhlmann) 30 Ionol (antioxydant) 2 Charge allégée 22,1 Aérosil 2491 (silice) 2 Acétylacétonate de fer (catalyseur) os4e 126,5 Composant B P A P I (triisocyanate de polyaryle) avec un rapport NCO 82,4 OH de 1,17 Dans le but de réaliser un corps creux sphérique à l'aide de cette composition, on introduit 126,5 g de composition A et 82,4 g de composition B préalablement mélangés (viscosité initiale 200 poises) dans un moule rotatif tel que représenté sur la figure 1. Le moule est mis en rotation sur deux axes ce qui a pour effet d'étendre la composition sur l'ensemble de la surface interne. Avec le taux de catalyseur utilisé, le démoulage peut être effectué au bout de 45 mn à 20 C. L'agent de démoulage utilisé est le Permamold (cire). Il est bien évident que le taux de catalyseur introduit fait varier très fortement la vitesse de polymérisation et que l'on peut ainsi ajuster la courbe d'évolution de la viscosité en fonction de la nature de la pièce à mouler. Une augmentation plus lente de la viscosité sera plus adaptée au moulage d'objets de grande taille. D'une manière générale, le taux de catalyseur est compris entre 0,3 et 0,6 partie en poids pour 100 parties d'alcool.Sur la figure 2, on a représenté à titre indicatif les temps de prise, à 200C, en fonction du taux d'acétylacétonate de fer (AAFe) introduit - la courbe A correspond à un taux de 0,55 partie#d'AAfe pour 100 parties d'alcool, - la courbe B correspond à un taux de 0,46 partie d'AAFe pour 100 parties d'alcool, - la courbe C correspond à un taux de 0,39 partie d'AAFe pour 100 parties d'alcool. Avant le moulage, le moule pourra ttre oventuellement revêtu d'un gelcoat selon l'état de surface désiré mais cet emploi n'est pas obligatoire. Dans #;# Dans cet exemple, l'emploi des triols indiqués conduit à l'obtention d'un matériau rigide. Pour obtenir un matériau plus ou moins souple, on peut remplacer ces triols par les couples diol-triol suivants po lypropylèneglyco 1 + triméthylolpropane polytétrahydrofuranne + triméthylo lpropane et le catalyseur indiqué par le dibutyldilaurate d'étain. Exemple 2 On procède comme à l'exemple 1 mais en utilisant la composition de résine polyester suivante à la place du polyuréthane Formule sans charge Parties en poids Rhodester 1102 (polyester Rhone Poulenc) Rhodester 1108 (polyester Rhone Poulenc) 30 Butanox (accélérateur du peroxyde de méthylEthylcétone) 2 Norsodyne 83 (Polyester Charbonnages de France) 18 octoate de cobalt (catalyseur) 0,2 (entre (viscosité initiale 120. poises) 0,1 et 0,3) Exemple 3 On procède comme à l'exemple 1 mais en utilisant la composition de résine polyépoxyde suivante à la place du polyuréthane Formule sans charRe parties Epon 828 (ShelI) i 100 Versamid 125 (polyamide General Mills) 60 DMP 30 (2,4 > 6-tri(diméthylaminométhyl)phénol 0,3 (entre O et 0,5) i diépoxyde obtenu par réaction de l'épichlorhydrine sur le bisphénol A (Viscosité initiale :300 poises). REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage par rotation, notamment pour la fabrication d'objets creux en matière plastique, caractérisé en ce que l'on introduit dans un moule une composition de polymère ou prépolymère convenablement catalysée, réticulable à froid, liquide dans les conditions normales de température et de pression, choisie notamment dans le groupe comprenant les polyuréthanes, les polyesters, et les polyépoxydes, on met en rotation ledit moule fermé, selon au moins deux axes pour recouvrir la totalité de la surface interne du moule par ladite composition, pendant toute la durée nécessaire à la réticulation complète de cette composition, puis on démoule l'objet ainsi obtenu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle la viscosité initiale de la composition de départ à une valeur comprise# entre 50 et 500 poises. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on incorpore un taux de catalyseur suffisant pour obtenir un temps de prise raisonnable compte tenu de la taille de l'objet à mouler. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une composition de polyuréthane à deux composants ComPosant Â : prémélange Parties en poids Pluracol GP 430 (triol à chaîne courte) 70 Pluracol GP 3530 (triol à longue channe) 30 Ionol 2 Charge allégée 22,1 Aérosil 2491 (silice) 2 Acétylacétonate de fer (catalyseur) 0,3 à 0,6 Composant B : P A P I Avec un rapport NCO/OH de 1,17 5.Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise une composition de polyester ayant la formule suivante Formule sans charge Parties en poids Rhodester 1102 (Polyester Rhone Poulenc) 50 Rhodester 1108 (polyester Rhone Poulenc) 30 Butanox (accélérateur du peroxyde de méthyléthylcétone) 2 Norsodyne 83 (Polyester Charbonnages de France) 18 Octanoate de cobalt (catalyseur) 0,2 (entre 0,1 et 0,3) 6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise une composition de polyépoxyde ayant la formule suivante Formule sans charge Parties en poids Epon 828'(Shell) 100 Versamid 125 (polyamide General Mills) 60 DMP 30 2,4,6-tri(diméthylaminométhyl)phénol 0,3 (entre O et 0,5) 7. Objets creux moulés par rotation selon le procédé décrit dans l'une des revendications 1 à 6.