Brevet FR2487248A1 — publié le 19820129

La présente invention se rapporte à un produit stra- tifié fait d'une matière thermoplastique et aux articles finis obtenus à partir de ce produit. Elle concerne plus par- ticulièrement un produit stratifié fait de polyméthylmétha- crylate (PMMA) qui possède des caractéristiques mécaniques améliorées et est facile à travailler, ainsi que les articles finis obtenus à partir de ce produit par thermomoulage. Il est bien connu de produire des feuilles de PMMA par extrusion et calandrage consécutif dans des jeux de rouleaux. De même, il est connu de produire à partir de ces feuilles des articles mis en forme tels que, par exemple, des objets sanitaires (par exemple des baignoires, des éviers, des cuvettes de lavabos, des bacs et parois pour douches, et objets analogues), des panneaux publicitaires lumineux, des luminaires (par exemple des plafonniers), des lucarnes et coupoles d'éclairage, des panneaux de séparation pour meubles et pour l'industrie du bâtiment, etc...Ces articles sont gé- néralement obtenus par la technique connue de thermoformage, qui consiste à chauffer les feuilles de PMMA et à les mettre en forme dans des moules appropriés. Le chauffage des feuilles s'effectue en général dans un four dans lequel ces feuilles sont disposées verticale- ment, suspendues à leurs extrémités supérieures par des pin- ces appropriées. Dans les premières minutes du chauffage, la chaleur provoque un retrait dimensionnel de la feuille qui est dû à la détente des tensions internes qui ont été engendrées pen- dant la phase d'extrusion des feuilles et pendant le calan- drage consécutif. Après cette détente, en raison de la température at- teinte par la feuille dans les conditions de fonctionnement (température qui est supérieure à la température de transi- tion vitreuse de la matière), débute une phase d'allongement de la feuille qui est due au fluage de la matière. Dans le cas des feuilles de PMMA, lorsqu'on applique les temps de chauffage habituels, on a constaté qu'il se produisait des allongements supérieurs à 10 %, ce qui en- traine des variations dimensionnelles et des problèmes dans le traitement de thermoformage consécutif des articles dési- rés. En outre, les produits finis ainsi obtenus présentent d'excellentes caractéristiques esthétiques et de bonnes pro- priétés de résistance aux agents atmosphériques, mais de mé- diocres caractéristiques de résistance mécanique; par exem- ple, ils présentent une faible résistance au choc. Dans certaines applications, comme par exemple dans la production de feuilles de PMMA pour les articles sanitai- res tels que les baignoires, cuvettes de lavabos et analo- gues, il est important que l'article obtenu à partir de ces feuilles possède également de bonnes caractéristiques mécani- ques; il est important que l'article possède non seulement une bonne rigidité, que l'on peut obtenir en renforçant l'ar- ticle manufacturé avec une résine de polyester, par exemple chargée de fibres de verre, mais également qu'elles présen- tent une bonne résistance au choc. Le but de l'invention est de réaliser un produit stra- tifié en polyméthylméthacrylate(PMMA) qui élimine ou du moins réduise les inconvénients énumérés plus haut. Plus particulièrement, l'invention a pour but de réa- liser un produit stratifié en PMMA qui présente des caracté- ristiques de possibilité de traitement améliorées, c'est-&- dire qui présente des allongements inférieurs à 10 % avec les temps de chauffage habituels, en réduisant ainsi les va- riations dimensionnelles et les difficultés résultant de ces variations qui se manifestent dans la phase consécutive de thermoformage. Un autre but de l'invention est de réaliser un autre produit stratifié en PMMA qui possède une meilleure résis- tance au choc. Tous ces buts ainsi que plusieurs autres, qui apparat- tront plus clairement à la lecture de la description détail- lée qui va suivre, sont avantageusement atteints au moyen d'un produit stratifié fait d'une matière thermoplastique et qui comprend, suivant l'invention, au moins une couche de polyméthylméthacrylate et au moins une couche de polyméthyl- méthacrylate à haute résistance au choc. Dans le produit stratifié, la couche de polyméthyl- méthacrylate à haute résistance au choc se présente comme un substrat. La couche de polyméthylméthacrylate (PMMA) est cons- tituée par une résine à base méthacrylique, obtenue par des procédés de polymérisation classiques connus (polymérisation en suspension, en émulsion, etc...), et elle peut être com- posée d'un homopolymère de méthylméthacrylate ou d'un copo- lymère de mêthylméthacrylate et de méthylacrylate ou d'éthyl- acrylate, ces derniers composés étant présents en des quan- tités qui varient entre 2 % et 10 % en poids. La couche de PMMA A haute résistance au choc est cons- tituée par une résine à base méthacrylique dans laquelle sont dispersées de façon homogène des particules d'un élastomère à base acrylique; cette résine est connue en soi et peut être préparée suivant des procédés bien connus de polyméri- sation et de greffage. Le produit stratifié suivant l'invention est obtenu en accouplant entre eux, par des procédés connus, par exenrm- ple par calandrage à chaud, une feuille extrudée de PMMA avec un film de polyméthylméthacrylate à haute résistance au choc. Pour la préparation de la feuille de PMMA ainsi que pour celle du film de polyméthylméthacrylate à haute résis- tance au choc, il s'est révélé approprié d'utiliser des ma- tières du commerce déjà connues. Par exemple, pour la pro- duction de la feuille de PMMA, on peut utiliser avantageu- sement la résine polyméthacrylique produite par la Demande- resse et connue sur le marché sous le nom de "VEDRIL" (mar- que déposée), tandis que, pour la production du film de po- lyméthacrylate à haute résistance au choc, on peut utiliser la résine polyméthacrylique à haute résistance au choc "OROGLAS DR 100 EG"' (marque déposée) produite par RBhm et Haas. Le produit stratifié suivant l'invention est de pré- férence produit en accouplant entre eux la feuille de PMMA extrudée, directement pendant la phase de calandrage à chaud de cette feuille en cours d'extrusion, au film de polyméthyl- méthacrylate à haute résistance au choc qui a été obtenu préa- lablement par calandrage ou par extrusion. L'épaisseur du film de polyméthylméthacrylate dépend du type de produit stratifié que l'on cherche à obtenir, et elle est en général comprise entre 0,2 et 1,0 mm. Le dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, illustre schématiquement par sa figure unique un procédé pour la préparation d'un produit stratifié suivant l'invention. Le PMMA est extrudé sur une extrudeuse 1 sous la for- me d'une feuille 2 que l'on fait ensuite passer entre les cy- lindres de calandrage 3, 4 et 5 d'une calandre. Pendant le passage de la feuille entre les cylindres 4 et 5 de calandrage, il se produit un accouplement stable entre cette feuille et le film de polyméthylméthacrylate à haute résistance au choc, qui provient d'une bobine 7. Le produit assemblé 8 ainsi obtenu est ensuite refroi- di sur des rouleaux de refroidissement 9 et représente le produit stratifié final suivant l'invention. Les références 10 et 11 désignent des rouleaux de trac- tion destinés respectivement à tirer le film à haute résis- tance au choc et le produit assemblé, tandis que les réfé- rences 12 et 13 désignent respectivement les rouleaux de gui- dage. En utilisant la résine polyméthacrylique VEDRIL pro- duite par la Demanderesse et un film à haute résistance au choc obtenu à partir de la résine OROGLAS DE 100 ER produite par R6hm et Haas, on a produit des produits stratifiés con- forméme*t au schéma de principe représenté par le dessin. On a réalisé alors des feuilles d'une épaisseur tota- le de 3 mm et de 5 mm, dans lesquelles l'épaisseur du film à haute résistance au choc était de 0,3, 0,6, 0,8 et 1,0 mm respectivement. Avec les mêmes modes opératoires, on a ensuite prépa- ré des feuilles de même épaisseur 3 et 5 mm, mais sans le film à haute résistance au choc. A partir de ces feuilles, on a préparé des éprouvet- tes destinées à être soumises aux essais de résistance au choc suivant la norme britannique BS-2782-306/B. Les essais ont été effectués en soumettant les éprou- vettes à des chocs sur la face opposée à celle qui porte le film à haute résistance au choc. Les résultats obtenus ont été enregistrés au tableau suivant. Essai Epaisseur totale Epaisseur du film Résistance au no de la feuille, à haute résistance choc -en mm au choc, en mm kg cm/cm 1 3 - 13,2 2 3 0O3 16,0 3 3 0,6 21,6 4 3 0,8 23,7 5 3 1,0 24,3 6 5 - 18,7 7 5 0,3 23,1 8 5 0,6 26,4 9 5 0,8 27,8 10 5 1,0 31,5 Le tableau ci-dessus fait ressortir clairement l'amé- lioration de la résistance au choc des produits stratifiés suivant l'invention (essais 2 à 5 et 7 à 10) comparativement aux feuilles exclusivement faites de polyméthylméthacrylate (essais 1 et 6). On a soumis les produits stratifiés obtenus suivant l'invention à un chauffage, pour les transformer ensuite par thermoformage en articles de divers types, et on n'a pu détecter aucun allongement notable à la fin de la phase de chauffage. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Produit stratifié en matière thermoplastique, ca- ractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche (2) de polyméthylméthacrylate et au moins une couche (6) de poly- méthylméthacrylate à haute résistance au choc. 2 - Produit stratifié suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la couche de polyméthylméthacrylate à haute résistance au choc se présente comme un substrat. 3 - Produit stratifié suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit polyméthylméthacrylate est choisi parmi des homopolymères et des copolymères. 4 - Produit stratifié suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit polyméthylméthacrylate à haute résistance au choc est constitué par une résine méthacrylique dans laquelle sont dispersées des particules d'un élastomère. - Produit stratifié suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le polyméthyl- méthacrylate à haute résistance au choc est un film. 6 - Produit stratifié suivant la revendication 5, ca- ractérisé en ce que ledit film possède une épaisseur comprise entre 0,2 et 1,0 mm. 7 - Articles manufacturés, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus en utilisant le produit stratifié suivant l'une quelconque des revendications précédentes.