Brevet FR2494704A1 — publié le 19820528

La présente invention concerne de façon générale la technique d'usinage à la presse des matières plastiques et, plus précisément, la technique de traitement de la surface d'un substrat acrylique dans le but d'améliorer ses propriétés physiques et chimiques. Le brevet des Etats-Unis no 3 632 841 (Fortin) décrit un procédé d'étirage du plastique acrylique en comprimant un flan de plastique acrylique, pré-chauffé de manière pratiquement isothermique à sa température de ramollissement, entre deux plaques polies enduites de-lubrifiant. Lorsque l'épaisseur voulue a été atteinte, le plastique acrylique étiré est refroi- di au-dessous de sa température de ramollissement avant que la force de compression ne soit supprimée. Des pellicules de lubrifiant de moins de 0, 127 mm d'épaisseur sont généralement satisfaisantes, le lubrifiant préféré étant le polytêtrafluor- éthylène. La demande de brevet aux Etats-Unis no de série 192 760, déposée le ler octobre 1980 par Helmut Franz et intitulée "Passivation de la surface de polymères acryliques", décrit un procédé visant à réduire la réactivité chimique d'une surface de plastique acrylique par chimisorption ou adsorption d'un type de composé non réactif, tel qu'un agent tensioactif au fluor carboxylé, sur la surface du plastique acrylique. La demande de brevet aux Etats-Unis no de série 209 637, déposée à la même date que la présente par les mêmes auteurs et intitulée "Traitement de la surface de matières plastiques", propose de revêtir des zones rendues rugueuses de la surface de produits en résine acrylique avec une pellicule de polymère d'acrylate d'éthyle pour former un apprêt lisse et durable. La présente invention fait intervenir l'opération consistant à revêtir la surface d'un substrat de plastique rigide d'une pellicule d'un polymère compatible qui est plus extensible que le substrat. Lors des opérations ultérieures d'usinage à la presse, notamment le cintrage à la presse et l'étirage par compression, la pellicule plus extensible assure un meilleur écoulement plastique du substrat qui s'élargit latéralement, tout en assurant une qualité optique améliorée du produit de matière plastique résultant. Les techniques d'étirage par compression des plastiques acryliques, telles que décrites dans le brevet des Etats-Unis ne 3 632 841 (Fortin), comprennent un traitement des surfaces des plaques de pressage, qui entrent en contact avec la surface du plastique acrylique, avec un lubrifiant tel que le polytétra- fluoréthylène, tandis que la technique décrite dans la demande de brevet aux Etats-Unis no de série 192 760, déposée le ler octobre 1980 et intitulée "Passivaticn de la surface de polymères acryliques" enseigne l'adsorption ou chimisorption, sur la surface du plastique acrylique, d'un type de composé non réactif, tel qu'un agent tensioactif au fluor carboxylé, dans le but d'abaisser la réactivité et de donner un caractère lubrifiant à la surface du plastique acrylique. Des techniques d'étirage par compression semblables à celles qui sont décrites dans les documents précités, ainsi que des techniques classiques de cintrage à la presse, sont appliquées dans les modes de réalisation préférés de la présen- te invention. Toutefois, d'après la présente invention, un lingot de plastique rigide est tout d'abord revêtu d'une pelli- cule de polymère plus extensible, c'est-à-dire d'une pellicule qui améliore l'écoulement plastique du lingot qui s'élargit latéralement. Le revêtement améliore aussi la qualité optique du produit fini. Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, des lingots de plastique acrylique sont revêtus de pellicules plus extensibles d'acrylate. Les matières acryliques qui peuvent être utilisées dans le cadre de la présente inven- tion comprennent des produits de polymérisation, aussi bien modifiés que non modifiés, de l'acide acrylique. Parmi les matières acryliques préférées, on citera les produits de poly- mérisation modifiés du méthacrylate de méthyle, disponibles sors forme de matière première acrylique Plexiglas 0 chez Rohm and Haas, Philadelphie (Pennsylvanie). Avant le travail à la presse, le substrat de plastique acrylique est traité par revêtement de sa surface avec une pellicule d'un polymère plus extensible, de préférence un acrylate d'alcoyle. Un acrylate d'alcoyle qui est plus exten- sible que le substrat de plastique acrylique, c'est-à-dire qui présente un meilleur écoulement plastique sous l'effort, est un acrylate dont les groupes alcoyle latéraux ou du tronc ont une chaine plus longue. Par exemple, lorsque le substrat est en méthacrylate de méthyle, le revêtement peut être en métha- crylate d'éthyle, en éthacrylate d'éthyle, en méthacrylate de propyle, en éthacrylate de propyle, etc. Les acrylates d'éthyle, en particulier le méthacrylate d'éthyle, sont préférés. De préférence, la pellicule d'acrylate est formée en appliquant sur la surface du plastique acrylique une solution de l'acryla- te d'alcoyle et en la laissant durcir. Dans un mode de réali- sation préféré de la présente invention, une solution de métha- crylate d'éthyle à base de toluène est appliquée à la surface du lingot de plastique acrylique. Le solvant-est évaporé, laissant une pellicule-transparente de polyméthacrylate d'éthy- le sur la surface du plastique acrylique. Un durcissement à température élevée niest pas nécessaire, il suffit d'un séchage à la température ambiante. On citera, en tant que composition de revêtement préférée, la laque transparente INCRALAC, solution de méthacrylate d'éthyle à base de toluène, produite par Stan Chem., Inc., East Berlin (Connecticut). La composition de revê- tement peut être appliquée par une quelconque technique classi- que, par exemple par immersion, par application à la brosse, par écoulement, etc. Une technique de revêtement préférée consiste à pulvériser de la laque transparente INCRALAC sur la surface du plastique acrylique et à la sécher à la tempéra- ture ambiante. La laque peut être appliquée telle qu'elle est livrée, avec 20 % environ de matières solides, ou elle peut être diluée avec une quantité supplémentaire de solvant, de préférence le toluène. Le flan de plastique acrylique revêtu est ensuite soumis à une opération classique d'étirage par compression. Typiquement, le flan de plastique acrylique est pré-chauffé, puis mis sous pression dans une presse hydraulique dans le but de l'étirer à l'épaisseur finale-voulue. Le flan étiré est maintenu sous pression pendant que la température est réduite. Le degré de pression nécessaire pour étirer à la presse le lingot de plas- tique acrylique à l'épaisseur finale voulue, ainsi que la mesure dans laquelle est conservée la forme périmétrique initiale sont des indications de la facilité d'écoulement plastique. Un revé- tement avec l'acrylate d'hthyle suivant la présente invention réduit nettement la pression requise-pour presser des lingots de plastique acrylique de 19,05 mm à 6,35 mm d'épaisseur. En outre, des lingots carrés revêtus suivant la présente invention- conservent leurs angles dans une mesure visiblement plus grande que des lingots non traités. La présente invention pourra être mieux comprise à l'aide de la description d'exemples particuliers qui suit. Exemple I Des éprouvettes de la matière première acrylique PLEXI- GLAS de 1,9 cm d'épaisseur sont revêtues d'acrylate d'éthyle par pulvérisation d'une solution de laque transparente INCRALAC et séchage à la température ambiante. Les flans de plastique acrylique revêtus sont pré-chauffés à 1320C pendant 30 mn. Puis les flans revêtus sont placés dans une presse hydraulique et étirés sous compression. Onobserve un très bon écoulement des surfaces revêtues, l'étirage des flans jusqu'à une épaisseur finale d'environ 6 mm ne nécessitant qu'une pression de 63 à 84 kg/cm2, par comparaison aux 140 à 175 kg/cm2 nécessaires pour des flans de plastique acrylique non traités, pressés dans les mêmes conditions. Exemple II Des flans carrés de plastique acrylique sont revêtus d'acrylate d'éthyle et étirés à la presse de la même manière que dans l'exemple précédent, à cette exception que des parti- cules de polyméthacrylate de méthyle, de polytétrafluoréthylène ou de polyéthylène sont présentes à l'interface de la surface du plastique acrylique et de la plaque de pressage pendant l'étirage à la presse. Ces éprouvettes présentent un écoulement plastique encore meilleur que celles de l'exemple précédent, ne nécessitant que 45 à 56 kg/cm2 de pression pour atteindre l'é- paisseur finale et restant presque carrées. Les exemples qui précèdent ont été donnés pour illustrer la présente invention qui embrasse diverses variantes, telles que le revêtement d'autres matières plastiques rigides avec des pellicules de polymères plus extensibles dans le but de faciliter l'écoulement plastique lors de l'étirage par compres- sion, le cintrage à la presse et d'autres techniques d'usinage. La portée de la présente invention est définie par les revendi- cations qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé visant à améliorer les propriétés superfi- cielles d'un substrat de matière plastique rigide, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer sur la surface du substrat un revêtement d'un polymère qui est plus extensible que le substrat. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat est un plastique acrylique et le revêtement est formé d'acrylate d'alcoyle. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat est tr. polyméthacrylate de méthyle et le revête- ment est formé de polyméthacrylate d'éthyle. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le revêtement de polyméthacrylate d'éthyle est formé par application d'une solution de méthacrylate d'éthyle à base de toluène sur la surface du plastique acrylique et par durcisse- ment à la température ambiante. 5. Amélioration apportée à un procédé d'usinage à la presse d'un substrat de plastique acrylique, caractérisé en ce qu'elle consiste à revêtir le substrat de plastique acrylique, avant son usinage à la presse, d'une pellicule d'un acrylate d'alcoyle plus extensible. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le substrat de plastique acrylique est fait de méthacrylate de méthyle. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface du plastique acrylique est revêtue d'une pellicu- le de polyméthacrylate d'éthyle avant l'étirage par compression. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une solution de méthacrylate d'éthyle est appliquée sur la surface du plastique acrylique et le solvant est évaporé pour former une pellicule de polyméthacrylate d'éthyle. 9. Produit manufacturé pour l'étirage par compression, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat de plastique acrylique et un revêtement d'acrylate d'éthyle. 10. Produit selon la revendication 9, caractérisé en ce que le substrat de plastique acrylique est fait de méthacrylate de méthyle et le revêtement est formé de méthacrylate d'éthyle.