Brevet FR2524375A1 — publié le 19831007

La présente invention concerne essentiellement un procédé de préparation de produits en feuilles ou lamelles.plastiquesà résistance élevée aux chocs et le produit en feuilles ou en lamelles plastique obtenu par ce procédé. Plus précisément, ces produits en feuilles ou lamelles sont à base de résine de polyester-époxy renforcéepar des fibres de verre. Chaque jour la demande est plus importante sur le marché vis-à-vis de produits en feuilles ou en lamelles plastiques qui soient supérieurs à la majorité des métaux en ce qui concerne leur résistance aux chocs, ainsi qu'en ce qui concerne d'autres propriétés physiques et chimiques précieuses dans l'application du produit en lamelles ou feuilles plastiques dans des domaines très divers. Selon le procédé de la présente invention, qui sera décrit plus loin, on fournit un produit en feuilles ou lamelles plastiques du type précédemment décrit, doté de propriétés physiques, mécaniques et électriques optimales, d'une très bonne résistance chimique aux intempéries, ainsi qu'à la corrosion électrolytique et à d'autres types de corrosion, et tout ceci à un coût modéré qui le rend économiquement avantageux par rapport à d'autres types de matériaux. Le produit en lamelles ou feuilles plastiques obtenu selon l'invention, présente une série d'avantages en relation avec d'autres types de matériaux que lton peut résumer comme suit (a) des caractéristiques mécaniques exceptionnelles, adaptables aisément et largement aux nécessités;; (b) une résistance spécifique supérieure à la presque totalité des métaux et d'autres matériaux de construction (c) des grandés possibilités de forme et de formation, ce qui permet de suivre facilement n'importe quel type de forme quelleque soit sa complexité (d) une résistance chimique très élevée aux intempéries et inattaquable par des moisissures, la rouille ou le verre de gris ou des micro-organismes en général (e) d'excellentes propriétés électriques, valorisées par une bonne stabilité dimensionnelle, une faible absorption d'eau (0,2) et une résistance élevée à haute température ; et (f) une couleur incorporée directement dans la masse, étant donné que celle-ci se maintient, et des réparations faciles et simples. En résumé, avec le produit en feuilles ou en lamelles plastiques obtenu selon le procédé de la présente invention on obtient des rapports résistance/ poids bien plus favorables que ceux correspondant à l'acier, à l'aluminium et à de nombreux autres métaux et alliages spéciaux, en fournissant des valeurs de résistance limite à la traction de l'ordre de 15 000 à 20 000 kg/cm2, ce qui constitue une exigence propre dans divers domaines d'applications, comme c'est le cas de la technologie aérospatiale. Cette caractéristique importante amène la possibilité de remplacer l'acier dans de nombreuses applications, avec une amélioration et un gain en poids de 30, 50 et même y compris de 8046, avec tous les avantages conséquents que cela apporte. Une des caractéristiques les plus remarquables du produit en lamelles ou feuilles plastiques obvenu selon l'invention est, sans doute, son extraordinaire capacité d'absorption d'énergie, spécialement dans les produits en feuilles ou lamelles fabriqués à partir d'une proportion élevée de fibres de verre, constituant une propriété qui permet facilement une supériorité à pratiquement tous les métaux en résistance aux chocs. Parmi les 7imites de rupture, les matériaux plastiques renforcés se comportent, en effet, comme des matériaux parfaitement élastiques, sans présenter aucun type de déformation permanente, c'est-à-dire, qu'ils obéissent de manière pratiquement absolue à la loi de Hooke, selon laquelle "les déformations sont proportionnelles aux sollicitations et, quand celles-ci sont supprimées, également les déformations disparaissent". Ce fait (loi de Hooke) est extrêmement important étant donné qu'il rend possible que les produits plastiques renforcés peuvent résister, sans aucun doute, à des coups et forces de chocs, par exemple des impacts créés par des projectiles de divers calibres tirés par des armes à feu, capables de produire des orifices et des bosses, ou plus correctement, des déformations ou des avaries permanentes dans l'aluminium et dans le fer. Pour pouvoir mieux exprimer l'efficacité du produit en feuilles ou lamelles plastiques obtenu selon l'invention, on peut dire que ce produit en feuilles ou en lamelles, avec une épaisseur de 7-8mm et un poids de 10-11 kg/m2, peut détenir ou absorber l'énergie du choc produit par des projectiles de 9 mm Parabellum et 357 Magnum, à des distances inférieures à 5 m. Logiquement, la résistance aux chocs non seulement sera une fonction de la proportion verre-résine présente dans le produit en feuilles ou lamelles, mais également de la classe même de résine, de la disposition et des caractéristiques du renforcement, de la méthode de formation et du système de durcissement ou réticulation, ainsi que du "modus operandi" du moyen de transformation opératoire. Egalement, la grosseur du produit en feuilles ou lamelles plastiques de l'invention pourra varier en fonction du but poursuivi. Selon la présente invention, ces résultats surprenants présentés par les produits en feuilles ou lamelles plastiques ont été obtenus selon le procédé décrit plus loin et en prenant comme base le concept que le module d'élasticité du verre augmente, en diminuant le contenu en silice, par l'élimination de métaux alcalins lourds ou d'oxydes alcalino terreux, par addition d'oxydes sélectionnés par trempe ou recuit. En conséquence, le procédé de la présente invention pour la préparation des produits en feuilles ou lamelles plastiques précités, se caractérisent par le fait de polymériser une résine spécifique de polyester-époxy thermodurcissable en présence d'un renforcement de fibres de verre et d'additifs de polymérisation. La résine de polyester-époxy utilisée dans le procédé de la présente invention se présente sous forme liquide, laquelle permet d'imprégner facilement la fibre de verre, en se polymérisant par réaction chimique, et en facilitant la conformation du produit sur n1 importe quelle surface ou superficie. La polymérisation s'effectue en présence d'un accélérateur et d'un catalyseur Comme accélérateur on préfère spécialement l'octoate de cobalt et comme catalyseur le peroxyde de méthyl éthyl cetone. Selon le procédé de la présente invention on peut incorporer divers additifs habituels et connus par les experts en la matière, tels que des additifs stabilisants et absorbant les rayons ultra-violets, par exemple la benzophénone, pour éviter la dégradation photochimique du polymère et des additifs, en absorbant la radiation ultraviolet et en la dissipant sous forme de chaleur; des agents ignifugeants, tels que par exemple, le trioxyde d'antimoine, des paraffines chlorées et des phosphates de tricrésyle entre autres ; et des agents de finition tels que del'aminopropyltriéthoxysilane ou des complexes de méthacrylate de chrome, essentiels pour former des liaisons forte résine/verre, de telles liaisons se produisant lorsque l'énergie d'adhésion à la superficie de la fibre de verre est suffisante pour éviter son déplacement par traction, sa flexion ou compression. Au moment de réaliser le procédé de l'invention, il est d'extrême importance de réaliser une polymérisation correcte de la résine, la sélection de l'accélérateur appropriée pour le catalyseur prenant une grande importance, qui va agir à la température ambiante, non seulement en ce qui concerne son efficacité et la couleur du produit en feuilles ou laminé achevé, mais également en ce qui concerne le temps disponible pour son application, la vitesse de durcissement ou réticulation et les propriétés du produit final. Comme on l'a déjà indiqué précédemment, on préfère utiliser comme accélérateur l'octoate de cobalt à une concentration d'approximativement 12%, étant donné qu'il produit moins de décoloration dans sa réaction que le naphténate de cobalt, surtout et lorsque le catalyseur choisi est celui mentionné précédemment comme préféré, c'est-à-dire le peroxyde de méthyl éthyl cétone. Les durées de gélification et de réticulation au durcissement sont contrôlées en ajoutant une amine tertiaire à l'accélérateur, telle que la diméthylaniline ou la diéthylaniline. Le catalyseur, le peroxyde de diméthyl éthyl cétone, constitue la source de création de radicaux libres pour initier la réaction de polymérisation, un contrôle existant non seulement en ce qui concerne la solubilité relative dans différentes formulations (vitesse de décomposition, durée de réticulation ou durcissement, durée de gélification, température de développement de la réactien, etc), mais également en ce qui concerne l'apparence et les propriétés physiques du produit en feuille ou lamelles achevé. Il est convenable ou approprié d'employer le peroxyde de méthyl éthyl cétone en solution à 60% en poids dans le phtalate de diméthyib pour réticuler la résine de polyester-époxy, en présence d'un agent de dilution tel que le phtalate de diallyle, l'acétate d'éthyle ou l'acétate d'isobutyle, le phtalate de diallyle favorisant l'obtention de meilleures propriétés étant donné qu'il entre dans la réaction de réticulation, en améliorant ainsi d'une manière importante les propriétés physiques et mécaniques du produit en feuilles ou lamelles achevé. Il est conseillé de ne pas utiliser l'acétone étant donné que celle-ci a la tendance de former des peroxydes sensibles aux chocs. D'autres buts, caractéristiques, et avantages de l'invention apparattront à la lumière de la description explicative qui va suivre en relation à un exemple unique donné simplement à titre d'illustration et qui ne saurait donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Exemple. A la surface ou superficie d'un moule, sur laquelle est prévue la couche correspondante de produit de démoulage, on applique un revêtement de gel préalablement accéléré et catalysé. Une fois celui-ci polymérisé, on applique une couche de résine de polyester-époxy en présence de l'accélérateur et du catalyseur, pour polymériser ladite résine. A ladite résine polymérisée on applique un mat (voile) de surface de faible grammage, bien imprégné de résine et, une fois polymérisé on applique de la même manière 12 tissus ou manteaux textiles de fibre de verre, selon le cas ou l'exigence.Une fois terminé le laminage ou la disposition en lamelles ou feuilles et une fois polymérisé le produit à la température ambiante, on réalise un post-durcissement ou postréticulation de la planche ou pièce en étuve à une température de 40 à 50"C, pendant 1 heure, pour aboutir à un produit en feuilles ou lamelles plastiques ayant les caractéristiques précédemment indiquées dans ce mémoire. il est à noter que la nature de la résine de polyester-époxy n'est pas critique et que l'on peut donc utiliser tout type de résine polyester-époxy connu et qui sera développé dans 1 'avenir cul est liquide de pniNerence. Ainsi, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit qui n'est donné qu'à titre d'exemple. L'invention comprend donc tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs diverses- combinaisons. REVEN'DICATIONS 1. Procédé de préparation d'un produit en feuilles ou lamelles plastiques à résistance élevée aux chocs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes opératoires suivantes (a) la disposition en lamelles ou feuilles d'un textile ou mat de fibre de verre antérieurement imprégné d'une résine de type polyester-époxy (b) la soumission du produit en feuilles -oUlamelles résultant à la polymérisation, la réaction ayant lieu en présence d'un accélérateur et d'un catalyseur qui ont été précédemment ajoutés lors de l'étape de la mise en feuilles ou lamelles ; et (c) le durcissement ou réticulation du produit en feuilles ou lamelles polymérisé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on emploie comme accélérateur l'octoate de cobalt. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on emploie comme catalyseur le peroxyde de méthyl éthyl cétone. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement de durcissement ou réticulation s'effectue à une température comprise entre 40 et 500C, pendant une durée d'approximativement 1 heure. 5. Produit en feuilles ou lamelles plastiques à résistance élevée aux chocs, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendictions précédentes et en ce qu'il est essentiellement formé par des feuilles ou lamelles d'un textile ou mat de fibre de verre imprégné de résine de polyesterépoxy polymérisé et thermodurci. 6. Produit en feuilles ou lamelles selon la revendication 5 , caractérisé en ce que la résine de polyester-époxy polymérisée thermodurcie contient comme catalyseur de polymérisation du peroxyde de méthyl éthyl cétone et comme accélérateur de polymérisation de l'octoate de cobalt.