Brevet FR2782665A1 — publié le 20000303

PROCEDE POUR AUGMENTER LA VITESSE DE CONVECTION THERMIQUE DANS UN POLYMERE THERMOFUSIBLE La présente invention concerne un procédé pour augmenter la vitesse de transmission de la chaleur par convection thermique dans un polymère thermofusible. Le chauffage des polymères constitue une phase préparatoire préliminaire au traitement des polymères par thermoformage ou par soufflage. Il s'effectue habituellement par exposition des polymères à une source de rayonnement thermique extérieure. La montée en température de la masse de polymère s'effectue progressivement, par convection selon une pente inclinée descendante. Au début de l'exposition du polymère à la source de rayonnement thermique, la température de la zone proche de la source est plus élevée que celle de la zone éloignée. Progressivement, la différence de température entre la zone proche et la zone éloignée s'atténue. La transmission de la chaleur se fait par convection pendant un temps plus ou moins long qui dépend notamment de la température de la source et de l'épaisseur de la matière. La durée de montée en température du polymère sur toute son épaisseur conditionne le processus de mise en forme de la matière. Une réduction de cette durée améliore la rentabilité de la production. La présente invention se propose donc de réduire cette durée de l'échauffement par convection d'une masse de polymère thermofusible. Ce but est atteint par le procédé tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'on expose ledit polymère simultanément à une source de rayonnement thermique et à des vibrations ultrasoniques. Selon un mode de réalisation avantageux, l'on transmet lesdites vibrations ultrasoniques audit polymère thermofusible en appliquant directement sur une surface dudit polymère au moins une sonotrode alimentée par un générateur d'ultrasons. o Selon une variante de réalisation, I'on transmet lesdites vibrations ultrasoniques audit polymère thermofusible en mettant au moins une sonotrode en contact avec un liquide intermédiaire qui est en contact avec une surface dudit polymère. De préférence, ladite source de rayonnement thermique a une température comprise entre 250" et 4500C et la fréquence des vibrations ultrasoniques est comprise entre 15 et 60 kHz. De façon avantageuse, le temps d'exposition à la source de rayonnement thermique est compris entre 1 et 10 secondes et de préférence approximativement égal à 3 secondes. Selon une manière de procéder particulièrement intéressante, l'on applique les vibrations ultrasoniques de manière intermittente. La présente invention sera mieux comprise à la description d'une forme de mise en oeuvre préférée du procédé et ses variantes. Lorsque l'on expose une masse de matière synthétique, et en particulier un objet réalisé en un polymère thermofusible, à une source de rayonnement thermique, la montée en température de la masse est progressive et l'on observe, à l'intérieur de ladite masse, un gradient de température défini par une courbe sensiblement linéaire dont la pente est négative. L'application simultanée de vibrations ultrasoniques a pour effet soit de réduire la pente de la courbe, soit de l'annuler, soit de l'inverser. Dans la pratique, ceci se traduit par une augmentation de la vitesse de transmission de la chaleur à travers la masse de polymère, cette augmentation pouvant être telle que la paroi de l'objet éloignée de la source de rayonnement thermique atteint, au bout d'un laps de temps extrêmement court, une température supérieure à celle de la paroi la plus proche. On a constaté que pour des produits en polymères ayant quelques millimètres d'épaisseur, le temps de l'exposition à une source de rayonnement thermique, nécessaire pour les rendre suffisamment propres à un traitement de thermoformage, est compris entre 1 et 10 secondes et de préférence voisin de 3 secondes. On constate par ailleurs que par exemple du polyéthylène téréphtalate (PET) ne subit aucune cristallisation à une température égale ou supérieure à la température de transition vitreuse qui est généralement supérieure à 70 C. Enfin on constate que la structure devient anisotrope et que les chaînes moléculaires des polymères thermofusibles s'orientent dans une direction préférentielle parallèle à l'axe de propagation des vibrations ultrasoniques. Ces phénomènes empêchent l'arrêt de la propagation des ultrasons dans la matière dès que la transition vitreuse est atteinte. On améliore encore ces résultats en appliquant les vibrations ultrasoniques de façon intermittente. La direction de l'axe de propagation des vibrations ultrasoniques est choisie en fonction de la géométrie des objets à thermoformer. S'il s'agit d'objets allongés, on applique de préférence les ultrasons selon une direction qui correspond à la plus grande longueur de ces objets. L'alignement des chaînes moléculaires s'effectue selon cette direction et favorise la propagation des vibrations ultrasoniques. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute modification ou variante évidente pour l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé pour augmenter la vitesse de transmission de la chaleur par convection thermique dans un polymère thermofusible, caractérisé en ce que I'on expose ledit polymère simultanément à une source de rayonnement thermique et à des vibrations ultrasoniques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on transmet lesdites vibrations ultrasoniques audit polymère thermofusible en appliquant directement sur une surface dudit polymère au moins une sonotrode alimentée par un générateur d'ultrasons. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on transmet lesdites vibrations ultrasoniques audit polymère thermofusible en mettant au moins une sonotrode en contact avec un liquide intermédiaire qui est en contact avec une surface dudit polymère. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source de rayonnement thermique a une température comprise entre 250 et 450 C. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence des vibrations ultrasoniques est comprise entre 15 et 60 kHz. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le polymère thermofusible est un polyéthylène téréphtalate, caractérisé en ce que le temps d'exposition à la source de rayonnement thermique est compris entre 1 et 10 secondes et de préférence approximativement égal à 3 secondes. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on applique les vibrations ultrasoniques par intermittence.