Brevet FR2362889A1 — publié le 19780324

L'invention a pour objet un procédé d'expansion de matières plastiques, c'est-à-dire un procédé pour en faire des mousses. On connaît déjà un procédé d'obtention d'une structure cellulaire de produits en matieres plastiques qui consiste en l'addition, a' la matière durant sa transformation, d-'agents moussants physiques qui sous l'effet de la température surélevée vont y créer des cellules de gaz du fait du processus d'évaporation. On connait de même un procédé d'obtention de ces structures cellulaires, par l'addition d'agents moussants chimiques, qui lors de la décomposition chimique impliquent le dégagement de produits gazeux. Comme agents chimiques de moussage, on a eu recours le plus souvant à des substances organiques en petites particules rares sur le marché, telles que les composés azoïques, semicarbazides, triazoles, tétrazoles, les composés N-nitrés et les dérivés de l'hydrazine, qui se décomposent avec dégagement d'azote, de gaz carbonique, d'oxyde de carbone, de vapeur d'eau, d'ammoniac et autres. Certains de ces gaz peuvent avoir un effet néfaste quant aux propriétés physico-chimiques et utilitaires de la matière plastique, ce qui limite les possibilités de fabrication de produits expansés en matières plastiques. Ce fait est particulier aux polymères comportant des liaisons ester dans la channe principale de la macromolécule, telle que les polycarbonates et les polytéréphtalates car à l'état fondu ils subissent un effet de dégradation même en présence de traces de vapeur d'eau ou d'ammoniac. Les agents moussants utilisés jusqu'à présent pour l'expansion desdites matières plastiques, tels que par exemple, le 5phényltétrazol, d'après les essais, entraîne une nette réduction du poids moléculaire du polymère, donc il accroit la fragilité des produits fabriqués à partir de ce dernier, ce qui constitue un défaut essentiel. Les difficultés d'obtention de produits expansés en matières à haute température de transformation, telles que les polycarbonates et les polytéréphtalates, découlent aussi de la température trop basse de décomposition des agents d'expansion connus, qui est nettement différente de la température de transformation de la matière. Il est connu que les conditions optimum d'expansion d'une matière thermoplastique sont celles qui sont réalisées lorsque la température de décomposition de l'agent moussant diffère uniquement de 10 à 200plus basse7de celle de transformation de la matière.Une différence trop importante entre la température de décomposition de l'agent moussant et celle de transformation fait que le dégagement de gaz se produit trop tôt, fait qui s'avère négatif quant à l'efficacité de l'expansion et à la structure du produit expansé. L'invention met à profit les avantages de l'application comme agents chimiques d'expansion pour les matières plastiques de substances courantes sur le marché et qui se caractérisent en ce que ni lesdites substances, ni leurs produits de décompo sitionn'agissent, sous les conditions de transformation, sur la structure moléculaire de la matière plastique, leur décomposition se faisant par ailleurs à la température correspondant aux besoins du processus d'expansion. Le procédé d'expansion de matières plastiques conforme à l'invention consiste en l'addition, à la matière plastique durant le processus de transformation thermique, de substances constituant des oligomères, des polymères et/ou des copolymères de composés organiques se dépolymérisant avec dégagement de formaldéhyde comme produit de dépolymérisation. Ces composés peuvent être ajoutés à la matière plastique sous forme pure ou sous forme de mélanges avec d'autres agents d'addition. Les substances qui se dépolymérisent avec dégagement de formaldéhyde, présentent diverses températures de décomposition en fonction de la constitution chimique, et on a constaté à la suite d'essais que certaines d'entre elles se décomposent à une température très peu inférieure à la température de transformation du polycarbonate ou polytéréphtalate ; mais il y a aussi des susbstances qui se dépolymérisent avec dégagement de formaldéhyde et qui présentent une température de décomposition proche de la température de transformation de matières plastiques typiques, telle que par exemple, du polyéthylène ou du copolymère éthylène-acétate de vinyle. Les substances se dépolymérisant avec dégagement de formaldéhyde, sont des produits courants sur le marché, appliqués généralement entre autres comme matières plastiques, et en outre, comme le démontrent les essais, il est possible d'utiliser comme agents moussants des sous-produits et des déchets obtenus lors des procédés de fabrication et de transformation de certains polymères. Le procédé de moussage de matières plastiques sera plus clairement décrit dans les exemples suivants. EXEMPLE 1 Pour obtenir en continu un produit expansé, on mélange selon l'art antérieur du polycarbonate sous forme de granules sèches avec une addition de 0,4 X de déchets secs broyés de polyformaldéhyde et 0,4 % d'un agent nucléant connu comme substance de germination de bulles gazeuses dans la matière plastique. Le mélange obtenu sert à alimenter une extrudeuse à vis dont le cylindre est chauffé jusqu'à 280 C. A cette température, le polycarbonate est fondu, tandis que le polyformaldéhyde se dépolymèrise en se transformant en formaldéhyde.Le formaldéhyde gazeux sous l'effet de la pression régnant dans le cylindre de l'extrudeuse, se dissout dans le polycarbonate, puis ensuite quand le elux de matière plastique sort de la tête d'extrusion sous effet de la chute de pression, le formaldéhyde se dégage de la solution et il forme des cellules gazeuses dans la pate de la matière plastique. Afin de stabiliser-cette structure de matière plastique cellulaire, on la refroidit selon les modes connus en soi, en la plongeant dans un bain d'eau. Le produit obtenu se caractérise par une bonne rigidité, une grande résilience et une grande résistance thermique, et enfin, une plus faible densité 0,77. EVE.wPLJ 2 Pour obtenir un produit mousse, on mélange un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle avec 0,3 % de "paraforme" et 0,4 X d'un agent nucléant connu. On alimente avec le mélange obtenu une extrudeuse à vis dont le cylindre est chauffé graduellement de 80"C à 1600C. Dans le cylindre s'effectue la fonte du plastique et la dépolymérisation du paraforme. Le formaldéhyde créé par la dépolymérisation se dissout dans le plastique sous l'effet de la pression régnant dans le cylindre. C'est seulement après l'injection d'une portion de matière plastique dans le moule, où la pression est nettement inférieure, que le formaldéhyde se dégage et forme des bulles dans le plastique. Après le refroidissement connu en soi, on démoule le produit final en matière expansé d'une densité de 0,6. EXEMPLE 3 Pour obtenir un produit expansé, on mélange du polycarbonate sous forme de granules sèches d'une manière connue en soi, avec une addition sèche de 0,4 % de polyformaldéhyde non stabilisé et 0,4 % d'un agent nucléant connu. Avec ce mélange, on alimente une extrudeuse à vis dont le cylindre est chauffé graduellement de 210 C à 2900C. Dans le cylindre s'effectue la fonte du polycarbonate et la dépolymérisation du polyformaldéhyde, après quoi le formaldéhyde dégagé se dissout dans le polycarbonate fondu sous la pression du milieu. Ce n'est que dans le moule, où règne une pression plus faible qu'au sein du -plastique injecté se dégage le formaldéhyde qui forme des bulles dans le polycarbonate. Après refroidissement, on retire du moule un produit expansé fini d'une densité de 0,7 qui se caractérise par une structure cellulaire homogène, de bonne rigidité, grande résilience et haute résistance à la chaleur. On a vérifié l'action de l'agent moussant sur la structure moléculaire du polycarbonate déterminée par le nombre limite de viscosité OL v de la matière plastique expansée lu,537 et on l'a comparé avec le GLL du polycarbonate avant le moussage L6,5ti7. Les essais confirment que l'agent moussant durant le moussage ne change pratiquement pas la structure moléculaire du polycarbonate. EXEMPLE 4 Pour obtenir un produit expansé, on mélange selon l'art antérieur connu en soi du polytéréphtalate d'éthylène sous forme de granules sèches avec une addition sèche de 0,4 % de polyformaldéhyde et 0,4 % d'un agent nucléant connu. Le mélange obtenu sert à alimenter une extrudeuse à vis dont on chauffe graduellement le cylindre de 200 à 300"C. Dans le cylindre s'effectue la fonte du polytéréphtalate et la dépolymérisation du polyformaldéhyde. Le formaldéhyde dégagé se dissout dans le polytéréphtalate sous l'action de la pression. Quand le plastique est injecté dans le moule où règne une pression plus faible, le formaldéhyde se dégage comme phase séparée et il crée des bulles gazeuses dans le polytéréphtalate. Après refroidissement du plastique, on retire du moule un produit fini à densité 0,7, se caractérisant par une structure cellulaire homogène, de bonne rigidité, grande résilience et haute résistance thermique. REVENDICATIONS 1.Procédé d'expansion de matières plastiques, notamment de polymères présentant des liaisons ester dans la channe principale macromoléculaire, plus particulièrement des polycarbonates et polytéréphtalates, consistant en l'addition d'agents moussants durant le processus thermique de transformation de la matière platique, caractérisé en ce qu?on applique comme agents moussants des oligornàres, des polymères et/ou des copolymères de composés organiques qui se dépolymérisent en dégageant du formaldéhyde comme produit de la dépolymérisation. 2.Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce quton applique comme agents moussants des oligomères, des polymères et/ ou copolymères de formaldéhyde et/ou trioxane. 3.Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les agents moussants sont introduits sous forme de mélanges avec d'autres produits d'addition à la matière plastique.