Brevet FR2688511A1 — publié le 19930917

L'invention concerne un matériau thermo-plastique pouvant être extrudé sous forme de film mince et susceptible de se souder par la technique de soudure par les courants a haute fréquence. Notamment elle constitue un perfectionnement de la demande de brevet francais n 89-16317 et de la demande de certificat d'addition n 90-01384 dénommés ci-après "les hrevets". Les brevets, dont l'invention décrit un perfectionnement, revendiquent la réalisation de films à partir d'un matériau composé principalement de résine de polyéthylène et d'éthyl-vinyl-acétate dénommé ci-après "E.V.A.". Ce matériau continent en outre en proportions convenables des charges, afin d'en modifier les propriétés physiques, pour qu'il puisse remplacer les films en polychlorure de vinyl dénommé ci-après "P.V.C." dans un certain nombre d'applications dans lesquelles le P.V.C., qui est employé notamment pour ses propriétés de soudabilité par les courants haute fréquence, est devenu indésirable.Cependant on constate que l'emploi du radical Vinyl-acétate dénommé ci-apres "V.A." corme agent permettant la soudure par les courants à haute fréquence, introduit certains inconvénients que les charges rapportées habituellement ne peuvent pas masquer On constate notamment qu'au cours b la soudure, il se dégage une odeur d'acide acétique qui gêne les personnes qui conduisent les machines et peut remettre en cause l'emploi de ce produit. D'autre part, le marché du film P.V.C. couvre une bonne partie des objets gonflés de forme plus ou moins complexes; cela concerne les bouées gonflables peu les enfants les canots gonflables et tous les produits qui en sont dérivés.On constate que lei objets gonflales réalisés à ase de films contenant de 1'E.V.A. présentent deux inconvénients majaurs qui se cumulent; dVune part, on constate que la pression de l'air dans l'objet gonflé chute rapidement et que, d'autre part, le film se déforme par S1UA fluage ce qui contribue a la chute de pression de l'air. L'objet de l'invention consiste à apporter des solutions a ces problèmes sans changer le process de transformation qui est actuellement utilisé, en faisant évoluer les matières utilisées. L'invention consiste en l'addition de copolymères d'Ethylène Esters Acryliques aux résines contenant de l'E.V.A.; l'opération se fait par simple mélange de résines trouvées dans le commerce et con@ues pour la réalisation de films et qui sont déjà des mélanges de sels organiques avec une ou plusieurs autres résines polyoléfines telles que le polyéthylène et ou le polypropylène. Le compose à baie d'E.V.A. utilisé peut contenir par exemple de l'ordre de 18% à 30% en poids de V.A. pur, tandis que le copolymère d'Ester Acrylique peut contenir de l'ordre, par exemple, de 30% en poids de radicaux Ester Acrylique.On réalise des mélanges en proportions variables d'E.V.A. et, ou, de copolymères d'Ester Acrylique et par exemple de polyéthylène, qui peuvent être extrudés sous forme de film directement ou après addition de charges destinées par exemple a rigidifier ou à augmenter la tenue a la température ou à le colorer; les essais ont montré qu'avec un mélange de copolymères de résin@@ de polyéthylène, du type de celles décrites dans les brevets, contenant une proportion de 10 a 30% en poids de radicaux de V.A. et ou d'Ester Acrylique par rapport au poids total, il est possible d'obtenir un film qui se soude bien, sur lui même, par courant à haute fréquence; la variation du pourcentage en poids d'Ester Acrylique par rapport au poids de l'ensemble V.A. et Ester Acrylique, peut varier dans une très large fourchette pouvant aller de 10% à 100% d'Ester Acrylique; en pratique l'apport d'Ester Acrylique commence réellement à se faire sentir au-dessus de 20% dans le mélange Ester Acrylique et V.A.; on peut être tenté de remplacer le V.A. par de l'Ester Acrylique, mais aujourd'hui les prix des copolymères d'Ester Acryliques sont beaucoup plus élevés que ceux de mélange contenant du V.A., et en conséquence il est plus économique de choisir le taux d'Ester Acrylique, par rapport au V.A., en fonction des applications de manière à minimiser les coûts de matière Dans une version préférée de l'invention, on obtient d'excellents résultats en faisant un mélange contenant 15% +/-3%, en poids cumulé de V.A. et d'Ester Acrylique sous forme de copolymère, le reste étant constitué de polyéthylène; l'ensemble des radicaux actifs formé de V.A. et d'Ester Acrylique contient de préférence 30% +/-10% de V.A. et 70% -/+10% d'Ester Acrylique. On constate aussi que la vitesse de soudure augmente avec le taux d'Ester Acrylique par rapport au V.A.: on peut estimer qu'on garde la même vitesse de soudure en remplaçant dans un mélange 1% de V.A. par 0,8% d'Ester Acrylique.Ce qui veut dire, qu'à vitesse de soudure égale, on utilise moins de radicaux actifs et plus de polyéthylène; ce résultat est un des éléments permettant de constater une meilleure tenue des films; notamment, on peut constater que les films contenant de la résine d'Ester Acrylique ont moins de mémoire que les films ne contenant ue de la résine d'E.V.A. et ne présentent plus le phénomène de "tuile" constaté lorsqu'il y a seulement de la résine d'E.V.A.; cette propriété lest un avantage lorsqu'il s'agit notamment de confectionner des pochettes destinées à recevoir de la documentation pour lesquelles l'effet de tuile a porte préjudice à l'esthétique du produit.L'augmentation de la vitesse de soudure grâce à l'apport d'Ester Acrylique permet de retrouver les vitesses de soudures qui etaient obtenues avec le P.V.C.; ; on estime qu'au delà de 40% d'Ester Acrilique, dans le mélange Ester Acrylique et V.A., on obtient une vitesse de soudure comparable à celle du P.V.C.. Des essais comparatifs d'étanchéité à l'air ont été réalisés sur des objets gonflables par rapport au P.V.C. d'une part. et par rapport à un film contenant uniquement de la résine E.V.A. dans une proportion de 12 à 18% de V.A. d'autre part Un Film P.V.C. de 440 microns gonfle initialement a 100 millibars a perdu 72% de sa pression en 13 jours tandis qu'un film contenant 15% de V.A. de 200 microns ne perdait que 50% en 19 jours. On a constaté une nette amelioration de la tenue à l'air du film contenant de l'Ester Acrylique; par rapport au film contenant uniquement de l'E.V.A.: On a écrit précédemment qu'un film contenant 15% de V.A. de 00 microns ne perdait que 50% en 19 jours; en comparaison7 un film de 225 micron, contenant 16% de V.A. et 5% d'Ester Acrylique, a perdu 47% en 27 jours; ce résultat ramené linéairement à la même épaisseur et à la même chute de pression donne une gain de lordre de 35%. On a aussi constate une diminution du fluage du film contenant de l'Ester Acrylique, ce qui peut expliquer en partie gain spectaculaire constate dans le test décrit précédemment. Enfin lorsque le taux d'Ester Acrylique par rapport à la masse de V.A. et d'Ester Acrylique se situe au-dessus de 40%, l'odeur d'acide acétique se dégageant lors de la soudure n'est plus décelable par le personnel travaillant sur les machines à souder Les mélanges résine d'E.V.A., d'Ester Acrylique, et de polyéthylène peuvent être combinés aux charges décrites dans les brevets cites de manière à améliorer plus spécifiquement certaines caractéristiques en fonction des applications pour obtenir sensiblement les mêmes performances De mssme les essais ont montré qu'il est possible de souder entre eux des films réalisés avec des mélanges selon l'invention mais dans des pourcentages différents; il est nécessaire cependant de respecter les vitesses d'échauffement qui ne doivent pas trop être différentes, sinon, suivant que l'on prend comme référence pour le temps de soudure 1 un ou 1 autre film on obtient soit l'écrasement du film dont l'échauffement est le plus rapide, qui s'extrud de part et d'autre de l'électrode et se destructure soit une soudure qui reste un simple collage fragile; la recherche de la compatibilité se fait généralement de manière empirique en tenant compte des teneurs en résine active pour la soudure, des charges et des épaisseurs; dans la version préférée de lwinvention décrite ci-dessus, on obtient une très large plage de compatibilité pour la soudure avec des films, chargés ou non, ayant des pourcentages en poids de V.A et d'Ester acrylique différents. Enfin l'utilisation de résines contenant des Esters Acryliques ne change rien aux performances déjà obtenues aux basses températures avec les résines contenant du V.A REVENDICATIONTIONS 1-Matériau thermo-plastique soudable par haute fréquence, dont la soudabilité est ajustable, en fonction des matériaux de compasition voisine à assembler, et ou des contraintes concernant les conditions de travail et l'environnement, et notamment destine au remplacement du polychlorure de vynile dans ses applications utilisant des films souples, caractérisé en ce qu'il est composé d'un mélange de résine polyoléfine, et d'un mélange de copolymères contenant des radicaux d'Acétate de Vinyle et/ou d'Ester Acrylique, le poids des seuls radicaux representant de 10 à 30% du poids du mélange global 2-Matériau thermo-plastique. suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le poids cumulé des radicaux d'Acétate de Vinyle et d'Ester Acrylique contient au moins 40% en poids d'Ester Acrylique. 3-Matériau thermo-plastique, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poids cumulé de radicaux d'Acétate de Vinyle et d'Ester Acrylique contient en poids 30% +/- 10% de radicaux d'Acétate de Vinyle et 70% -/+ 10% d'Ester Acrylique. 4-Matériau thermo-plastique, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poids cumulé de radicaux d'Acétate de Vinyle et dEster Acrylique represente 15% +/- 3% du poids total des copolymères et des résines polyoléfines. 5-Application du matériau thermo-plastique, suivant l'une quelconque des revendications précédentes à la réalisation de films destinés à fabriquer des objets notamment par soudure à haute f fréquence