Brevet FR2266589A1 — publié le 19751031

la présente invention concerne l'obtention d'une feuille en thermoplastique cellulaire de masse volumique comprise entre 0,2 et 0,6 g/cm, plus particulièrement entre 0,3 et 0,5 g/cm3 par le procédé dit de "Dirsct Gasing". le procédé de "Direct Gasing" consiste à introduire directement dans le corps d'une extrudeuse un agent d'expansion gazeux ou très facilement vaporisable par une buse d'injection située en aval des zones d'alimentation et de plastification et en amont des zones dthomogénéisat.on et de refroidissement précédant la filière de ltextrudeuse. Ces agents d'expansion sont géné4ralement des hydrocarbures légers, des hydrocarbures flucrochlo- rés, des hydrocarbures fluorés ou des gaz inertes.Ce procédé a surtout été utilisé pour la fabrication de feuilles mousses,c?est-à- dire des feuilles cellulaires de très basse masse volumique, généralement inférieure à 0,1 g/cm3 pour des épaisseurs de 0,5 à 5 mm, le taux 'agent d'expansion utilisé est de l'ordre de 4 à 6 %.On extrude ainsi une solution de ltagent - l'ex- trudat hors de la filière la solution atteint instantanément un état de haute super-saturation en agent d'expansion, ce qui conduit à la formation-d1une structure cellulaire fine et régulière par une auto-nucléation très rapide et très efficace. Cette nucléation est encore facilitée par addition éventuelle de substances inertes finement divisées et dispersées telles que des oxydes métalliques, de la silice ou des sels métalliques ou un mélange d'acide citrique et de bicarbonate de sodium. Si on cherche à obtenir des masses volumiques plus élevées en diminuant les quantités d'agent d'expansion on nlob- tient pas des résultats satisfaisants par suite de la formation de bulles de bien plus grande taille et irrégulières qui rendent le produit rugueux et souvent peu homogène, surtout pour des faibles épaisseurs. En effet, lorsqu'on abaisse le taux de gaz dlexpansion dans le but dtaugmenter la masse volumique, on abaisse -le degré de la super-saturation et on réduit l'effi- cacite de la nuoléation. On ne savait guère jusqu'à présent améliorer ce résultat par l'utilisation d'agents de nucléation inertes, ceux-ci étant beaucoup moins efficaces dans le cas de solutions moins sursaturées. On lit ainsi (en traduction) dans le livre faisant autorité en la matière (Plastic Foams, part. I, 1972, Marcel Dekker, New-York, Rédact. en chef : K.C. FRISCH et J.H. StUNDERE), page 39 : "des solutions moins super-saturées de matières volatiles dans des polymères sont plus difficiles à nucléer.Des agents de nucléation inertes tels que SiO2, la terre de diatomées, le silicate de calcium, le noir de carbone, le nitrure de carbone, l'argile, TiO2 et d'autres substances en particules finement divisées ne sont habituellement que peu efficaces ou même inefficaces. l'une de ces substances utiles pour la nucléation de solutions hautement super-saturées semble inhiber la nucléation des bulles dans des domaines de super-saturation plus faibles étant donné que les bulles obtenues en présence de cette substance étaient plus grandes qu'en son absence...". Il semble donc qu'on n'a pas pu obtenir des substances cellulaires de masse volumique plus forte ayant un bon aspect de surface et une homogénéité suffisante par la méthode de direct gasing", tout au moins en présence de substances inertes et avec l'appareillage habituel. Or, l'invention a pour objet un procédé permettant l'ob- tention de feuilles de plus forte densité que les feuilles mousses obtenues par le procédé de Direct Gadins" avec l'appareillage habituel. Elle est basée sur la découverte qu'un agent de nucléation spécifique, le talc micronisé F exerce pour des quantités assez inhabituelles, de l'ordre d'au moins 2 % et de préférence de 5 à 10 ffi en poids par rapport au polymère thermoplastique, une action de nucléation très efficace, même pour des taux d'agent d'expansion beaucoup plus faibles que ceux utilisés habituellement. L'invention couvre aussi, à titre de produit industriel nouveau, la matière à extruder servant à la mise en oeuvre du procédé. le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que lton utilise pour ltexpansion du thermoplastique une extrudeuse à filière cylindrique dans les conditions habituelles d'extrusion de feuilles thermoplastiques mousses mais que l'on utilise des taux d'agent d'expansion gazeux de O5 à å 1,5 0 et comme agent de nucléation le talc micronisé à des taux d'au moins 2 et de préférence de 5 à 10 %. La matière à extruder est un mélange de talc micronisé-et d'une matière thermoplastique sous forme partioulaire en particulier sous forme de poudre ou de perles. les dimensions du talc sont compriseade préférence entre 0,25 et 58p, la plus grande efficacité étant obtenue pour des dimensions moyennes de 5p. Pour mieux comprendre la portée et l'intérêt de l'invention on se référera aux courbes I et Il annexées qui donnent la variation des dimensions des bulles en millimètres (portés en ordonnées) en fonction du taux de talc introduit dans la formule à extruder (taux nxX porté en pourcent en abscisses). la corlrbe T correspond à la variation de la dimension moyenne des bulles dans le sens de l'extrusion et la courbe Il correspond à la variation de la dimension moyenne des bulles dans le sens orthogonal au sens de i'extrusion. A l'examen de ces courbes on note que l'on obtient une diminution notable de la dimension des bulles déjà pour des taux de 2 à 2,5 % de talc et que l'effet obtenu reste net jusqu'à un taux de 10 %. Ces courbes ont été obtenues dans les conditions d'extrusion suivantes - Extrusion sur une machine à double vis du type "MP Colombo' (de la Société LAVORAZIONE MATERIECHE PLASTICHE) modèle RC 19/18 - ProSil de température des corps de-ltextrudeuse alimentation du premier. corps : 2500C alimentation du deuxième corps : 2500C - injection de J'FRE0 12" (dichlorodifluorométhane) (commencialisé par la Société du Pont de Nemours) - Homogénéisation : trolsiore corps : :67 C quatrième corps : 16500 cinquième corps : 1600C - Refroidissement : sixième. corps : 1403C - Filière . première zone : 1300C seconde zone : 1300C - Vitesse de rotation des vis : 19 tours/minute - Agent d'expansion : "FREON 12" au taux de 1,2 % - Formulation de la matière extrudée à base de polystyrène : Perles de polystyrène cristal : 70 parties en poids Perles de polystyrène greffé avec 10 % de polybutadiène : 30 parties en poids Antioxydant (hydroxyhydrocin- namate de 3,5-octadécyl-4 ditertiobutyle) : 0,06 partie en poids Stéarate de zinc : 0,140 partie en poids Talc de BUZE1NAC (granulomé trie moyenne de 5 microns et granulométrie globale de 50 à 0,5 microns) : au taux "x" des courbes annexées - Masse volumique de la feuille obtenue : 0,30 g/cm3. les exemples suivants sont donnés à titre illustratif et nullement limitatif de l'invention. Exemple 1 On a utilisé la même extrudeuse que ci-dessus ainsi que les mornes conditions de température. La formulation de la matière extrudée était celle indiquée ci-dessus avec 5 % de talc de LUZENAC de granulométrie moyenne de 10 microns (49 % en poids des particules ayant un diamètre inférieur à 10 microns). Le taux de "FREON 12" était de 1 . La masse volumique de la feuille obtenue était de 0,35 g/cm3 avec une dimension moyenne des bulles de la structure cellai,-e de 500 microns.Cette feuille a un excellent aspect de surface. ExemPle 2 On a procédé comme dans l'exemple 1 avec un taux de "FREON 12" de 0,9 % et avec un talc de granulométrie moyenne de 5 microns. 3 On a obtenu une feuille do masse volumique de 0,38 présentant une dimension moyenne des bulles de la struc+X=e cellulaire de 450 microns et un excellent aspect de surface. il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y etre apportée sans sortir de son cadre tel que défini par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé d'extrusion de feuilles en matière thermoplastique cellulaire de masse volumique comprise entre 0,2 et 0,6 g/cm3, caractérisé par le fait que l'on utilise dans les conditions habituelles d'extrusion de feuilles, avec une filière cylindrique, du talc micronisé à des taux d'au moins 2 % comme agent de nucléation, et comme agent d'expansion un hydrocarbure ou un hydrocarbure fluorochloré,ou un hydrocarbure chloré de bas point d'ébullition ou un gaz inerte, à des taux allant de 0,5 à 1,5 %. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le taux de talc est au moins égal à 5 Xo. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les dimensions moyennes du talc sont comprises entre 0,25 et 50U. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait qu'on utilise un talc de dimensions de particules moyennes de l'ordre de 54. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendiations 1 à4, caractérisé par le fait que l'agent d'expansion est un fîuorochlorométhane. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à- 5, caractérisé par le fait que la substance thermoplastique est à base de polystyrène. 7. Matière à extruder en vue de l'obtention de feuilles en matière plastique cellulaire par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que c'est un mélange de talc micronisé et d'une matière thermoplastique sous forme particulaire, en particuliersous forme de poudre ou de perles.