Brevet FR2160874A1 — publié le 19730706

La présente invention concerne un procédé de fabrication en continu de pièces moulées ou produits in termédiaires plastiques renforcés aux fibres de verre, à base de résines polyesters non saturées, en utilisant des fibres de verre sans fin. La fabrication de pièces moulées en ma tière plastique à partir de matières moulables thermodurcis sables est connue, et se réalise par le procédé de moulage par compression, par le procédé de moulage par transfert et tout récemment, par le procédé de moulage par injection. Pendant longtemps on n'a appliqué, pour façonner des matières moulables thermodurcissables, que le procédé de moulage par compression et le procédé de moulage par transfert, car, dans le procédé de moulage par injection, un façonnage n' était pas possible du fait qu'on ne disposait pas de machines et de matières moulables appropriées Dès leur apparition on a façonné les ma tières moulables thermoplastiques paf le procédé de moulage par injection, ce procédé s'étant avéré particulièrement avantageux.Le moulage par compression et le moulage par transfert des matières moulables thermodurcissables compor tait toujours, par contre, des inconvénients tels que, par exemple, des cycles de longue durée, des possibilités d'au tomatisation réduites, une qualité variable des pièces mou lées, de sorte que l'on s'efforçait d'étendre aussi aux ma tières moulables thermodurcissables le façonnage par moulage par injection. Entre temps, on a pu résoudre les pro blèmes concernant les machines et ceux qui concernent les matières moulables, de telle sorte qu'en général il est main tenant possible d'effectuer également le façonnage de matiè res moulables thermodurcissables granulaires pouvant stécou- ler sur des machines de moulage par injection et qu'on peut considérer cette méthode de façonnage comme connue. Mais le façonnage sur des machines de pou lage par injection de matières moulables thermodurcissablesft- breuses ne pouvant pas s'écouler présentent, comme auparavant, des difficultés, car on ne peut obtenir un dosage continu uni forme.0n a tenté de supprimer ces difficultés au moyen d'appareils additionnels,mais on n'a réussi que dans peu de cas,car ces dispositifs de dosage doivent être spécialement adaptés à la matière à mouler envisagée dans chaque cas En outre, ces appareils adaitionnels augmentent le prix des machines de moulage par injection déjà conteuses dans une mesure non négligeable, et ils constituent un autre facteur d'incertitude dans la production.L'utilisation de matières moulables thermodurcissables fibreuses ne pouvant s'écouler confère aux pièces moulées fabriquées à partir d'elles une résistance mécanique particulièren et elle est donc absolument nécessaire lorsqu'on impose des exigences correspondantes aux pièces moulées. Parmi les matières moulables thermodurcissables les matières moulables à base de polyester renforcées aux fibres de verre se distinguent par des propriétés particulières comme par exemple des résistances mécaniques élevées, de très bonnes propriétés électriques, la résistance aux courants de surface, un retrait après démoulage, faible ou inexistant et une faible absorption d'eau. On connaSt la fabrication de pièces moulées en matière plastique renforcées aux fibres de verre à partir de matières à mouler pâteuse à base de résine polyester par le procédé de moulage à chaud. De telles matières thermodurcissables moulables se composent essentiellement d'environ un tiers de résine polyester non saturée renfermant du styrolène, de fibres de verre coupées et de charges minérales. Elles renferment, en outre, des quantités plus faibles d'une série d'adjuvants (durcisseurs, lubrifiants, épaississants, pigments, etc.). Les matières à mouler pâteuses à base de résine polyester sont mélangées dans des malaxeurs. On introduit lez fibres de verre à l'état coupé (longueur : environ 3 à 25 mm). On ne peut, bien entendu, retirer que difficilement des récipients de livraison ces matières payeuses "comme de la choucroute, plus ou moins collantes, elles ne s'écoulent pas et on ne peut les doser qu'en-poids. Pour cette raison, elles ne conviennent pas pour un façonnage automatique à 1' étant de pièces moulées plastiques, par exemple sur des machines de moulage par inåection à vis sans fin normales pourc matières thermodurcissables, ou à l'aide d'appareils de préplastifi- cation à vis sans fin. I1 est apparu une possibilité de traitement automatique sur ces machines avec le développement des matières à mouler à base de polyester dites en baronnets. On prépare ces matières moulables en utilisant des cordons de fibres de verre sans fin et une solution de résine polyester solide et d'agent de réticulation solide. En raison des matières premières utilisées et de leur procédé de préparation, elles sont cependant beaucoup plus chères que les matières à mouler payeuses à base de polyester utilisant le styrolène comme agent de réticulation. L'invention se propose de supprimer les inconvénients précités de l'état actuel de la technique et de mettre au point un procédé peu coûteux, facile à mettre en oeuvre, de fabrication de pièces moulées ou produits intermédiaires plastiques renforcés aux fibres de verre. On a trouvé à présent que l'on peut fabriquer avantageusement des pièces moulées ou produits intermédiaires plastiques renforcés aux fibres de verre en faisant passer dans une machine à vis sans fin la matière moulable, sous forme d'un ou plusieurs cordons dévidés de bobines, les cordons étant fabriqués par imprégnation de fibres de verre sans fin par de la résine polyester, et étant envi'ou lés ensuite sur des corps de bobine ou analogues , et étant éventuellement conditionnés avant traitement ultérieur, L'expression "machine à vis sans fin" englobe toutes les machines comportant des vis sans fin, dans lesquelles on transforme des matières plastiques à façonner ou à mouler en produits intermédiaires, en demi-produits ou en pièces finies.Parmi ces machines, il y a lieu de citer en particulier des machines de moulage par injection et des dispositifs de préplastification. On peut imprégner les cordons, en particulier, par le procédé par immersion, et l'on peut faire varier éventuellement, dans une large mesure, la proportion fibres de verre/matière plastique au moyen de batteurs. Cn préfère que la proportion de fibres de verre soit comprise dans l'intervalle de pourcentages en poids de 20 à 40 %. On peut, de façon surprenanbh enrouler les cordons en rouleaux, lorsque les matières d'imprégnation sont à base de résines polyesters collantes par elles-mmes, sans feuilles de séparation, en conditionnant la matière par les additifs usuels (oxyde de magnésium ou de calcium). Le mélange résine-charge peut comprendre, ce qui est avantageux, pour moitié de la résine polyester renfermant du styrolène, et, pour moitié, des charges minérales telles que de la craie, du Kaolin, du talc. et des substances analogues, ainsi que leurs mélanges et des additions d'adjuvants tels que des durcisseurs, des lubrifiants, des épaississants, des pigments, etc; Comme résines d'imprégnation, on peut aussi utiliser fondamentalement d'autres résines, en particulier des résines époxydes. L'invention est d'une particulière importance pour les matières à base de polyesters.Ici, le conditionnement rend, ce qui est surprenant, l'utilisation de feuilles de séparation inutile. I1 est recommandé alors, si l'on utilise des résines polyesters préférées renfermant du styrolène d'emballer les rouleaux de façon étanche à la vapeur après imprégnation et bobinage pour les stocker quelques jours, de fa çon à éviter les pertes de styrolène et à épaissir la résine polyester. Après, la matière bobinée sans fin sur des rouleaux n'est presque pas collante, et elle peut être déroulée sans difficultés de la bobine et saisie par la vis sans fin d'une machine de moulage par injection ou d'un dispositif de préplastification et, jusqu'à épuisement de la matière enroulée sur la bobine, être introduite automatiquement et transformée de façon continue en pièces moulées plastiques. Une variante opératoire particulière et nouvelle en soi aboutit à des pièces moulées plastiques de structure mousse. Dans ce but, on ajoute à la matière d'imprégnation un agent de moussabilité qui n'agit qu'aux températures apparaissant dans le moule de la presse. I1 est donc possible dans ce cas, de transformer d'abord les cordons en produit intermédiaire et de partir de celui-ci, de la façon décrite conforme à l'invention, dans la mesure où on le souhaite. On connatt de tels agents moussants .Il convient d'utiliser, par exemple le diphénylsulfon-3,3-disulfohydrazide qui présente une température de décomposition d'environ 1550cl On peut agir sur la vitesse de dosage, d'une part par la vitesse de rotation de la vis sans fin des machines de traitement ultérieur et, d'autre part, par le nombre de cordons différents retirés de différentes bobines, ou par l'épaisseur des cordons. On peut augmenter l'épaisseur des cordons en imbibant plusieurs fils de verre d'épaisseur courante qui traversent ensuite un dispositif en forme de trémie et sont alors comprimés en cordon que l'on enroule ensuite. Pour garantir l'introduction automatique des cordons dans la machine , il suffit que la vis sans fin présente une certaine profondeur de spire minimale et/ou que le cylindre de vis sans fin comporte une poche d'introduction. Par contre, il n'y a pas lieu de prévoir des appareils supplémentaires coûteux pour le dosage de la matière moulable rattachée aux machines de moulage par injection ou aux appareils de préplastification à vis sans fin normaux. Dans le cylindre de la machine à vis sans fin, le cordon est effiloché en une pulpe de fibres. A cause de la faible température de ramollissement et de la faible viscosité à l'état fondu de la matière moulable à base de polyester renforcée aux fibres de verre sous forme de cordons, le façonnage peut avoir lieu à de très faibles températures de cylindre et à de faibles pressions. Cela exclut pratiquement le risque d'un durcissement prématuré dans le cylindre et permet de fabriquer des pièces moulées avec la pression de maintien présente. Tandis qu'avec des machines de moulage par injection à vis sans fin, on obtient directement des pièces moulées en matière plastique renforcées aux fibres de verre finies, sur des dispositifs de préplastification à vis sans fin, on obtient des parties en forme de pastilles qui subissent un traitement ultérieur automatique ou peuvent être transformées en pièces moulées plastiques par le procédé de moulage à chaud, dans des moules de moulage par compression ou de moulage par injection normaux. C'est à la fabrication directe de pieces finies que l'on attache en général le plus d'importance. L'invention sera décrite en détails dans l'exemple non limitatif ci-après. On prépare de façon connue, au moyen d'un appareil mélangeur approprié, un mélange d'environ autant de parties en poids de chacun des constituants A et B, le constituant A comprenant de la résine polyester non saturée renfermant du styrolène et la quantité nécessaire de durcisseur à base de peroxyde, tandis que le constituant B comprend essentiellement des charges minérales choisies de façon appropriée (craie, kaolin, talc ou substances analogues) et de faibles quantités d'adjuvants connus de façon générale, tels que des lubrifiants, des pigments, des épaississants, etc. On introduit ce mélange résine-charge dans une installation d'imprégnation appropriée dans ce but que traversent, dans le procédé par immersion des cordons constitués par du verre d'une masse linéaire de 2.400 TEX. Au moyen d'un dispositif de buttage, on ajuste une teneur en fibres de verre d'environ 30 So en poids . On enroule les cordons imprégnés ainsi obtenus séparément ou groupés par groupes de plusieurs cordons, sans intercaler de feuille, sur des bobines, et l'on emballe de façon étanche à la vapeur, dans des tambours en totale appropriés, les bobines chargées. Une fois achevé l'épaississement qui se termine en général au bout d'un ou plusieurs jours, on retire les bobines du récipient et on les suspend de façon rotative audessus de la machine de traitement.On peut modifier la forme du cordon par tous les procédés de moulage à chaud connus.En particulier, on peut effectuer le façonnage par le procédé de moulage par injection sur machine à vis sans fin pour matières thermodurcissables- On utilise, dans ce qui suit, une machine de moulage par injection de matières thermodurcissables à vis sans fin de volume maximum d'injection de 680 cm3 , de diamètre de cylindre de 60 mm, de taux de compression de vis sans fin de 1:1. Pièce moulée : couvercle de bottier de compteur environ 18 x 13 x 10 cm, en forme de cuvette à cinq surfaces, la sixième étant ouverte, Réglage de la machine Température cylindre zone d'entrée 200C Température cylindre zone buse 400C Température outil coté buse 17500 Température outil côté éjecteur 1700G Pression dynamique 0 Pression moteur à huile 30 kg/cm2 Vitesse de rotation vis sans fin 80 tours/mn Durée d'injection 2s Durée d'extraction 3s Durée de durcissement 40 s Cycle total 50 - 55 s Durée de dosage de la vis sans fin - durée d'introduction de la matière moulable sous forme de cordon 20 - 25 s Résultats des essais sur des couvercles de bottiers de compteurs en matières extrudées 1.Résistance Surface 1 2 3 2 à la flexion (kg/cm2) valeurs mo- 622 930 700 750 670 700 850 530 850 650 yennes) 2. Résilience 4,4 7,4 4,0 7,4 6,6 5,4 5,0 5,6 6,5 5,1 (kg. cm/cm2) (valeurs mo yennes) S I coupe verticale de l'éprouvette W s coupe horizontale de l'éprouvette REVNDICTIONS 1. Procédé de fabrication en continu de pièces moulées ou produits intermédiaires plastiques renforcés aux fibres de verre à base de résines polyesters non saturées en utilisant des fibres de verre sans fin, caractérisé en ce que l'on introduit une matière moulable dans une machine de moulage à vis sans fin sous forme d'un ou plusieurs cordonsdêvi dés de bobines, ces cordons étant obtenus par imprégnation de fils de fibres de verre sans fin avec de la résine polyester, puis enroulés sur des corps de bobine ou des éléments analogues et éventuellement conditionnés avant traitement ultérieur. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on imprègne les cordons avec de la matière résineuse, par le procédé par immersion. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on enroule les cordons sous forme de rouleaux sans feuilles de séparation. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on ajoute à la matière d'imprégnation à base de résine polyester un agent de moussabilité qui agit dans le moule de la presse.