Brevet FR2565886A1 — publié le 19851220

La présente invention est du domaine de la fabrication des balles, ballons et objets analogues et d'une manière générale des corps creux en matière élastique destinés à supporter une pression interne ; l'invention a pour objet à la fois un procédé de fabrication et ses variantes et les corps creux obtenus suivant ce procédé. Le procédé le plus anciennement connu de fabrication des ballons en caoutchouc est un procédé qui consiste à superposer au moins trois couches successives de matériau : une première couche qui sera la couche interne est constituée par une vessie confectionnée en caoutchouc traditionnel ayant une fonction d'étanchéité, une seconde couche est constitué par une enroulage filamentaire en fils naturels ou synthétiques ou par des pièces de toile posées sur la vessie, cette couche ayant une fonction de résistance en expansion pendant le gonflage et une fonction de maintien de la forme, enfin une troisième couche consiste en une couche extérieure de caoutchouc ayant la fonction de conférer à l'objet ainsi façonné la résistance à l'usure et l'aspect et le toucher des ballons traditionnels. La vulcanisation se fait dans un moule creux qui confère à l'objet fini sa forme et son aspect extérieur. Un inconvénient de ce procédé réside dans le temps très long (20 à 30 mn) nécessaire à la fabrication ; un autre inconvénient réside dans la difficulté de contrôler parfaitement la régularité de la tension des fils ou des toiles sur la vessie, ce qui aboutit fréquemment à une déformation des ballons au gonflage et dans le temps. On a proposé plus récemment (1975) un procédé utilisant les propriétés thermo-plastiques de certains élastomères ; suivant ce procédé, la vessie antérieurement confectionnée en caoutchouc et enroulé de f'ils ou de toiles naturels ou synthétiques, est réalisée en polyester thermo-plastique et e 1. 1. e assure à la fois la fonction d'étanchéité et la fonction de résistance aux chocs et à l'extension ; la couche extérieure de caoutchouc du procédé ancien est remplacé par une couche de caoutchouc thermo-plastique du type styrène-butadiène-styrène. Grâce à ce procédé, on est parvenu à raccourcir le temps de fabrication pour le ramener à environ 8 mn ; de plus, on a aboutit à des objets d'une géomètrie très stable, sphérique par exemple s'il s'agit de ballons ; cependant la couche interne (vessie) en polyester est beaucoup plus dure que celle des procédés antér.ieurs et ceci confère au ballon des propriétés mécaniques qui l'en différencie de façon très sensible ; ainsi de tels ballons ont une dureté beaucoup trop importante pour des ballons de football et ils n'ont pas les propriétés d'amortissement au rebond des ballons de l'art antérieur, ce qui conduit à des rebonds beaucoup trop nombreux ; en outre, les matières utilisées pour la vessie ont un coût élevé. On connait d'autre part une technique de fabrication de balles ou ballons à partir d'un sol de PVC moulé par le procédé dit de rotomoulage suivant lequel on introduit à l'intérieur d'un moule, sphérique par exemple, une certaine quantité de la matière à mouler se présentant sous la forme d'un liquide visqueux, puis on chauffe le moule en même temps qu'on le fait tourner dans tous les sens de telle sorte que la mati.ère se répande sur la totalité de la paroi ; ces sols ont la propriété de se gélifier à température élevée, le gel ainsi formé étant légèrement élastique à froid on on adapte ultérieurement une valve au ballon et on le gonfle légèrement ; on obtient ainsi des ballons d'un prix de revient assez bas mais d'assez médiocre qualité.On sait aussi former des corps creux par rotomoulage à partir de poudre de matière thermo-plastique telle que les polyamides ; ces corps creux, réservoirs par exemple, n'ont aucune propriété élastique. On connaît enfin depuis une époque récente des élastomères polyuréthanes ayant des propriétés thermo-plastiques ; ces polyuréthanes thermo-plastiques sont utilisés au moyen de techniques-d'extrusion, de moulage par injection, de moulage par compression, pour fabriquer par exemple des chaussures de ski, des vêtements imperméambles, des semelles de chaussures, des doublages de tuyaux d'incendie. La fabrication des éJastomères polyuréthanes thermo-plastiques conduit à des produits dont la température de plastification ou de fluidification est assez mal maitrisée, ce par quoi on n'utilisera pour les fabrications précitées que certaines des fabrications de ces polyuréthanes ayant une fluidité à chaud convenable ; certaines autres de ces fabrications ont à chaud une fluidité trop grande et elles sont déclassées.A la connaissance du Demandeur, la technique de rotomoulage n'a jamais été appliquée aux polyuréthanes thermo-plastiques. La présente invention propose un procédé de fabrication de corps creux du genre ballons grâce auquel le temps de fabrication pourra être diminué de façon considérable, grâce auquel les propriétés physiques seront comparables à celles des ballons traditionnels en caoutchouc et grâce auquel le coût de fabrication sera deux à trois fois moindre que celui obtenu avec les caoutchoucs et polyesters thermo-plastiques. Selon la présente invention un procédé de fabrication de corps creux destinés à supporter une pression interne est caractérisé d'une manière générale en ce qu'il consiste dans une première étape à introduire dans un moule rotomoulage une certaine quantité d'élastomère polyuréthane ayant une fluidité à chaud relativement élevée, sous une forme physique telle que l'élastomère puisse être épandu sur toute la paroi interne du moule. Suivant une première variante dans laquelle la forme sous laquelle est introduite l'élastomère est celle d'une poudre résultant du broyage en fine particules de l'élastomère thermoplastique ; la seconde étape de cette variante consiste alors à porter le moule de rotomoulage à la température de plastification, ou de fluidification, de ladite poudre puis à procéder au rotomoulage suivant la technique traditionnelle. On obtient ainsi après refroidis sement du moule et extraction, un ballon ou autre objet du même genre ayant à la fois les caractéristiques géomètriques des corps creux en gel de PVC et des caractéristiques mécaniques tout à fait comparables à celles des objets formés en polyester-caoutchouc thermoplastique Cependant, il est tout à fait remarquable que les corps creux obtenus suivant le procédé de l'invention sont réalisés en une saule opération de rotomoulage et à l'aide de matériaux relativement bon marché puisqu'en général déclassés pour raison de trop grande fluidité à chaud. Il apparaît cependant que le procédé précité comportant d'une part l'étape préalable de broyage, d'autre part l'étape de chauffage dans le moule n'est pas très rationnel en ce sens que l'on broie un produit pour le replacer ultérieurement à l'état visqueux ctest la raison pour laquelle il est proposé une seconde variante du procédé, sus-décrit dans sa forme générale. Suivant cette seconde variante, on introduit dans le moule de rotomoulage, éventuellement préchauffé au moins intérieurement, non plus l'élastomère sous forme de poudre mais sous sa forme de liquide visqueux chaud ; il suffit alors d'épandre la matière visqueuse sur toute la paroi intérieure du moule par rotation de ce dernier en tout sens et à le laisser refroidir. Cette seconde variante du procédé de l'invention est cependant plus délicate à mettre en oeuvre en raison du choix plus minitieux de la matière première au regard de ses paramètres de thermoplasticité. L'opération de rotomoulage suivant la première variante du procédé peut s'étendre sur une durée d'environ 2 minutes alors que ce temps est divisé par deux avec la seconde variante du procédé ; on a ainsi grâce au procédé de l'invention, suivant l'une ou autre de ces variantes, divisé par cinq ou par dix le temps de fabrication par rapport au procédé de 1975. S'agissant de balles ou ballons on obtient en outre des objets ayant des propriétés mécaniques tout à fait comparables à celles de ceux obtenus par le procédé ancien à trois couches. Un autre avantage des ballons de l'invention réside dans le fait qu'ils peuvent être réparés de façon simple en utilisant la propriété de plastification de la matière constituant la couche unique. A titre indicatif, on choisira un polyuréthane thermo-plastique sur le critère de sa fluidité à chaud (indice MFI), dans la fourchette MFI/2200C/2,16 compris entre 7 et 22 g/10 minutes. Les ballons obtenus suivant le procédé de l'invention, et en relevant par conséquent eux-mêmes, se différencient des ballons de l'art antérieur en ce qu'ils sont constitués de polyuréthane thermoplastique en une seule couche ou nappe. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de corps creux en matière élas tique, du genre balles ou ballons le procédé mettant en oeuvre la technique dite de rotomoulage appliquée à une matière de départ visqueuse ou pulvérulante, caractéri sé : en ce qu'il consiste à introduire dans le moule de rotomoulage du .polyuréthane thermo plastique ayant une fluidité à chaud relativement éle vée ; 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fluidité à chaud dudit polyuréthane thermoplastique caractérisée par son indice MFI est située dans la fourchette MFI/2200C/2,16 - compris entre 7. et 22 g/10 minutes 3. - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la forme sous laquelle est introduit ledit polyuréthane est la forme pulvéru lante, et en ce que l'étape suivante con siste dans le chauffage du moule jusqu'à la température de fluidification en même temps que le moule est mis en rotation 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé : : en ce que la forme sous laquelle est introduit ledit polyuréthane est la forme de liquide visqueux, et en ce que l'étape suivante con siste dans le refroidissement du moule préalablement chauffé au moins intérieurement en même temps que celui-ci est mis en rotation ; 5.- Corps creux du genre ballons ou balles obtenus suivant un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une seule nappe de polyuréthane thermoplastique.