Brevet FR2427898A1 — publié le 19800104

la présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'éléments en matière plastique du type sandwich formés d'une seule pièce. Elle concerne plus particulièrement un procédé pour l'extrusion d'éléments en matière plastique d'une seule pièce ayant des peaux pleines et une portion interne cellulaire. Des essais ont été effectués dans le passé pour la fabrication d'éléments structuraux en matière plastique du type sandwich en liant des parties de peaux en matière plastique pleine aux surfaces supérieure et inférieure d'une âme en matière plastique cellulaire. Cependant, ce procédé de fabrication est coûteux, car il requiert la fabrication individuelle de chacune des parties, peaux et âme, l'application d'une matière adhésive relativement coûteuse et le serrage de cette structure liée jusqu'à prise parfaite de l'adhésif. En outre, la difficulté d'obtention d'une liaison très résistante sur une surface étendue en utilisant un adhésif a pour résultat un produit ayant un niveau de fiabilité inférieur à celui désiré. D'autres procédés pour la fabrication d'éléments en matière plastique du type sandwich ont fait appel, dans le passé, à un processus de moulage dans lequel un gaz inerte est dispersé dans un polymère en fusion, celui-ci est introduit dans un moule et, au fur et à mesure du remplissage du moule, le gaz se dilate dans le polymère en formant une âme cellulaire, tandis qu'une peau de matière plastique pleine se forme le long des parois du moule. Ce procédé présente les inconvénients suivants : il ne permet pas de régler avec précision ltépaisseur de la peau, il ne permet pas de variations de matière entre la peau et l'amie et il exige un moule de grandes dimensions et par conséquent couteux pour la production de grands éléments en matière plastique. Des essais ont été effectués pour co-extruder un sandwich en matière plastique multi couches, tel que décrit dans le Brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3.557.265. En aucun endroit, ce brevet ne décrit le concept de la production d'une âme en matière cellulaire. Le Brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3.331.900 décrit un objet en matière plastique cellulaire revêtu d'une peau. Le Brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3.783.870 décrit un dispositif pour expanser partiellement une portion de matière extrudée en séparant des courants de matière en fusion et en faisant ensuite se rejoindre les courants séparés en fusion et en expansant partiellement l'un de ces courants. La présente invention propose de régler les caractéristiques de l'amie cellulaire par un procédé de co-extrusion utilisant le concept des différences de température dans leor-matières co-extrudées. Selon la présente invention, une première extrudeuse est chargée en ingrédients essentiels pour la production d'une matière plastique cellulaire à une température prédéterminée. Au moins une deuxième extrudeuse est chargée en ingrédients essentiels pour la production de matière plastique pleine à une température différente de cette température prédéterminée d'au moins 140C.Des moyens de commande sont prévus pour faire fonctionner simultanément la première extrudeuse et la deuxième extrudeuse, d'où il résulte l'extrusion d'un élément sandwich ayant une âme en matière plastique cellulaire et une ou plusieurs peaux en matière plastique pleine formées d'une seule pièce. On peut régler les caractéristiques de l'élément en matière plastique du type sandwich ainsi obtenu pour obtenir à volonté une résistance en flexion élevée, une dureté appropriée, une rigidité en flexion relativement élevée, un poids relativement faible et un coût relativement bas. En augmentant et en diminuant la vitesse de fonctionnement des deuxièmes extrudeuses, on peut augmenter ou diminuer l'épaisseur des peaux. C'est en conséquence un but de la présente invention de procurer un procédé pour fabriquer un élément en matière plastique coextrudé forme d'une seule pièce, ayant une âme en matière plastique cellulaire et des peaux en matière plastique"pleine" ou non expansée. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif pour la fabrication d'un élément en matière plastique co-extrudé formé d'une seule pièce, ayant une âme en matière plastique cellulaire et des peaux en matière plastique pleine, l'élément en matière plastique ayant des peaux supérieure et inférieure d'une épaisseur prédéterminée, de façon à régler les caractéristiques du sandwich en matière plastique. L'élément en matière plastique ainsi obtenu selon l'invention est d'utilisation avantageuse comme revêtements d'organes de fermeture de récipients. Il empêche la pénétration dans le revêtement d'un produit contenu dans le récipient, une telle pénétration stagnant derrière le revêtement et attirant les germes. le produit final assure une surface lisse de contact avec le contenu du récipient. Le concept de la co-extrusion de l'âme en mousse cellulaire par différence de température procure différents degrés d'élasticité et également un coQt d'autant plus avantageux qu'on utilise moins de matière. En outre, les couches fournissent un meilleur revêtement découpé permettant une définition précise tout en fournissant un produit plus rigide.Les couches enfermant l' me en mousse qui se trouvent à une température différente lors de la coextrusion garantissent la structure cellulaire recherchée car, dans le cas où certaines cellules seraient trop soufflées et ouvertes, les couches scelleraient ces cellules ouvertes, formant ainsi un revêtement très élastique. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, en liaison avec le dessin joint, sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale à travers une portion d'une réalisation d'un dispositif pouvant être utilisé selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale montrant schématiquement la réalisation d'un sandwich en matière plastique coextrudé, avec une peau relativement épaisse, à une température supérieure à celle de l' me d'au moins 140 Centigrades, représenté immédiatement après co-extrusion; - la figure 2A est une figure similaire à la figure 2, après expansion complète de l'âme;; - les figures 3 et 3A sont des vues similaires aux figures 2 et 2A, mais montrent le sandwich en matière plastique co-extrudé ayant une peau relativement mince co-extrudée à une température supérieure à celle de l'âme d'au moins 140 Centigrades; et - Les figures 4#4A et 5,5A sont des vues similaires aux figures 2 et 2A, mais montrent ~Sssandwichsen matière plastique co-extrudés ayant des peaux épaisses respectivement fines co#extrudées à-une température inférieure à celle des ames. d'au moins. 14.0. centigrades. En se référant en permanence au dessin joint, dans lequel des repères identiques désignent des parties similaires sur toutes les figures, le repère 10 est utilisé pour désigner dans son ensemble un dispositif typique pouvant être utilisé pour la co-extrusion du sandwich en matière plastique. Comme on le voit, on utilise trois extrudeuses; l'extrudeuse 12 pour l'âme est disposée horizontalement, avec sa vis longitudinale 14. Les extrudeuses 16 et 20 et leurs vis 18 et 22 sont disposées verticalement. Il est bien entendu que ceci n'est qu'une installation particulière économisant l'espace; selon la présente invention, les extrudeuses peuvent également être disposées de toute manière appropriée, par exemple côte à côte, en faisant des angles les unes avec les autres, ou même éloignées l'une de l'autre, la matière à extruder étant amenée à une filière 24. Dans la réalisation représentée, la première extrudeuse 12 comporte une plaque perforée 26 et une tuyère effilée 29 à travers laquelle la matière de l'âme C à extruder est amenée à la filière 24. De même, la matière de la peau A, amenée par la vis 18, passe à travers une plaque perforée 30 et à travers une tuyère effilée 32 sur la matière de l'âme expansée C, et de là à travers la filière 24. La matière de la peau B, amenée par la vis 22, passe à travers la plaque perforée 34 et la tuyère effilée 36 sur la matière de l'âme C et de là à travers la filière 24.Ceci facilite la formation d'une peau supérieure A en matière plastique pleine et d'une peau inférieure B également en matière plastique pleine sur l'âme centrale C en matière plastique cellulaire, le tout formant l'élément sandwich en matière plastique d'une seule pièce 100. L'extrudeuse 12 est chargée en ingrédients essentiels pour la production de la matière plastique cellulaire et la deuxième extrudeuse 16 et la troisième extrudeuse 20 sont chacune chargées en ingrédients essentiels pour la production de matière plastique pleine. Des moyens de commande sont prévus pour commander les vitesses de rotation relatives des vis 14, 18 et 22 pour permettre l'arrivée de quantités déterminées et suffisantes des ingrédients essentiels pour former la matière de l' & e C et la matière des peaux A et B. e la présente invention est conçue pour utiliser pratiquement toutes les matières thermoplastiques. L'épaisseur du produit peut varier d'environ 0,25 millimètre à 25 ou 50 millimètres, tandis que l'épaisseur des peaux A ou B peut varier de 0,025 à 0,25 millimètre, la différence étant l'épaisseur de l'âme C. Comme matière pour l'élément sandwich d'une seule pièce 100, on peut utiliser le polyéthylène qui forme les peaux A et B en polyéthylène plein et l'âme C en polyéthylène expansé à cellules fermées. L'utilisation du polyéthylène n'est indiquée ici qu'à titre d'exemple, et, en utilisant le procédé et le dispositif selon la présente invention, on peut utiliser d'autres matières thermoplastiques ayant des propriétés adaptées à la fabrication par un procédé d'extrusion et pouvant être transformées en une mousse ou à l'état cellulaire. Bien entendu, on peut utiliser deux ou trois couches, voire davantage, pour obtenir l'épaisseur et les caractéristiques recherchées lorsque le produit est utilisé comme revêtement d'un organe de fermeture de récipient. Exemple 1. Comme on le voit sur la figure 2, on forme un sandwich en matière plastique 100 avec une âme C en un mélange de polyéthylène fondu et de poudre de zinc, par exemple du stéarate de zinc, en les quantités conventionnellement employées comme agent de stabilisation et d'activation. On utilise comme agent moussant un produit vendu par Uni Royal sous la marque commerciale "Celogen" On peut en variante utiliser d'autres agents moussants conventionnels. la température d'extrusion de la matière de l'âme C peut varier de 150 à 2050C pour un résultat optimal, et dans cet exemple, la température de la matière de l'âme est 1500C. La matière des peaux A et B est amenée avec un débit tel que l'épaisseur des peaux est 0,25 millimètre, ce qui est relativement épais. La température de ce polyéthylène peut varier de 93 à 2320C. L'épaisseur de ces peaux permet d'obtenir une résistance à la traction raisonnable, tandis que la chaleur amenée par les peaux déclenche une expansion supplémentaire, de manière commandée, de la matière cellulaire C car le produit n'est plus soumis à une pression après avoir traversé la filière. La couche épaisse rend le sandwich final plus régulier, même si le complément de chaleur augmente l'é- lasticité du produit, donne une résistance en traction et une dureté suffisantes, tout en permettant une augmentation de l'épaisseur de matière de l'ordre de 24oye/0, par comparaison avec l'épaisseur d'une quantité égale de matière sans expansion. Exemple 2 Les figures 3 et 3A montrent une réalisation de l'invention, dans laquelle on obtient une peau mince de l'ordre de 0,025 millimètre, à la même température que dans l'exemple 1. Dans cette réalisation, le facteur d'expansion est de l'ordre de 600%, avec une grande élasticité, une dureté shore de 65 sur un duromètre et une résistance en traction suffisante pour servir de revêtement pour un organe de fermeture de récipient. Le complément de chaleur provenant de la peau mince augmente de façon inattendue la résistance à la traction, au lieu de la diminuer, du fait d'une coexistence intime des peaux et de l'ame. Exemple 3. Sur les figures 4 et 4A, on utilise des matières ayant les caractéristiques suivantes La matière de l'âme C est à une température de 1500C; les matières des peaux A et B ont chacune 0,25 mm d'épaisseur à une température de 1200C, on obtient ainsi une grande résistance en traction et une dureté shore de 90 sur le duromètre. En outre, l'épaisse peau plus froide empêche toute nouvelle expansion après extrusion, ce qui permet une extrusion rapide et précise. Exemple 4. Sur les figures 5 et 5A, les caractéristiques sont les mêmes que dans l'exemple 3, sauf que les matières des peaux A et B sont relativement minces, de l'ordre de 0,025 millimètre d'épaisseur. Bien que cette faible épaisseur de peau à une température plus froide devrait permettre à l' me de s'expanser, cette expansion n'a pas lieu et la plus faible température des peaux empêche le gonflement des cellules, même si on obtient un bon facteur d'expans ion. Il est bien entendu que l'épaisseur des peaux peut être augmentée ou diminuée à volonté en augmentant ou diminuant le débit (vitesse) de ou des extrudeuses de matière de peaux, sans aucun changement dans la température d'extrusion. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé, caractérisé en ce qu'on mélange des ingrédients pour une matière plastique cellulaire y compris un agent moussant et une matière plastique à l'état plastique, pour former une âme à une température prédéterminée, qu'on mélange d'autres ingrédients pour au moins une matière plastique pleine à l'état plastique à une température différente de la précédente température déterminée d'au moins 140 Centigrades, pour former une peau sur l'ame, et qu'on coextrude ensuite simultanément la matière plastique cellulaire et la matière plastique pleine à travers une filière. 2. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est plus chaude que la matière plastique cellulaire de façon à promouvoir l'expansion de la matière plastique cellulaire et augmenter la dimension des cellules de la matière plastique cellulaire au voisinage de la matière plastique pleine. 3. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est plus froide que la matière plastique cellulaire pour empêcher l'expansion de la matière plastique cellulaire et réduire la dimension des cellules de la matière plastique cellulaire au voisinage de la matière plastique pleine. 4. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est relativement mince de façnn à permettre l'agrandissement de l'objet extrudé par expansion après extrusion à travers la filière. 5. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est relativement épaisse de façon à empêcher l'agrandissement de l'objet extrudé. 6. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est relativement épaisse, de l'ordre de 0,25 millimètre, de sorte que l'élargissement de l'amie est maintenu uniforme. 7. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est relativement mince, de l'ordre de 0,025 millimètre, de façon à permettre l'expansion complète de 1'amie tout en conservant la résistance en traction. 8. Procédé de fabrication d'un objet co-extrudé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est relativement épaisse, de l'ordre de 0,25 millimètre, de façon à empêcher l'expansion de l' me. 9. Procédé de fabrication d'un objet extrudé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière plastique pleine est relativement mince, de l'ordre de 0,025 millimètre, de façon à empêcher la formation de cellules ouvertes et maintenir une expansion uniforme. 10. Procédé de fabrication selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on augmente la vitesse et la quantité de la matière plastique pleine extrudée pour augmenter l'épaisseur de la peau. 11. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on diminue la vitesse et la quantité de la matière plastique pleine à extruder pour diminuer l'épaisseur de la peau.